摘要：总体看来，现在人脸识别方案的成本与指纹相比仍然较高，但如果支付级别的3D人脸识别模块成本降下来，同时加上诸多智能门锁厂家的规范应用，势必会推动人脸识别锁的迅速普及，人脸识别也将成为未来智能门锁的主流识别方式之一。
自2020年开始，3D人脸识别智能锁这条赛道上，除了头部品牌凯迪仕、德施曼等的身影，多品牌也纷纷开始发力，向着这一风口迈进。
2020年10月，金指码发布“见真颜”3D人脸识别智能锁X6R，采用了一体式全隐藏屏下3D人脸识别模块，3D仿生双目摄像头+红外线感应+AI算法技术，实现立体成像。
2020年11月，飞利浦发布首款3D人脸识别智能锁DDL702，采用双摄像头模拟人眼成像，获取物体三维立体数据，实现3D视觉成像。
2021年1月，亚太天能首款3D人脸识别全自动指纹锁问世，采用了3D结构光人脸识别，实现立体成像。
此外，乐橙V8i-pro、品多F1、易锁魔晶系列D1 Max等等，均为相关品牌推出的3D人脸识别智能锁新品。
大势所趋之下，我们需要关注的是，产品技术的不断提升，能否应对需求及应用的考验。由此，研究组就3D人脸识别在智能门锁领域的应用做了简要分析，希望能为大家了解此项技术，提供一些方向。
人脸识别技术是一种应用较为广泛的生物识别技术，该技术以人的面部外观特征为分析目标，包括眼、眉毛、鼻、耳廓、嘴唇、下巴等面部器官的外观、大小、位置以及它们相互间对应的平面或立体空间关系等。人脸作为身份识别特征，直观性较好，具有较高的唯一性。根据亿欧智库《2019计算机视觉人脸识别市场研究报告》，中国计算机视觉人脸识别市场规模预计2021年将达530亿元，年均复合增长率53%，市场规模增长迅速。
近年来，随着智能门锁行业的快速发展，生物识别技术在其中也大放异彩。在主流的指纹识别技术之外，人脸识别技术异军突起，近几年涌现出大批人脸识别智能门锁，也成为区别于一般指纹锁的产品亮点。
人脸识别最初的应用源于公安部门关于罪犯照片的存档管理和刑侦破案，现在该技术在安全系统、商业领域和日常生活中都有很多成熟的应用，主要有以下几个：01. 刑侦破案。当公安部门获得罪犯的照片之后，可以利用人脸识别技术，在存储罪犯的数据库中找出最相像的人作为嫌疑犯，极大的节省了破案的时间和人办物力。
02.证件验证。身份证、驾驶执照以及其他很多证件上都有照片，使用人脸识别技术，交由计算机完成，从而实现自动化及智能管理。03.入口控制。需要入口控制的范围比较广，可以是重要人物居住的住所、保存重要信息的单位，只要人类觉得安全性比较重要的地点都可以进行入口控制，比较常用的检查手段是核查证件。
04.视频监控。在银行、公司、公共场所都设有24小时的视频监控，如何对视频图像进行筛选分析，就需要用到人脸检测、跟踪和识别技术。05.视频会议。人脸识别技术还可以用于视频会议、机器人的智能化研究等领域，人类可以轻松根据人脸辨别一个人。
目前智能门锁市场中所使用的人脸识别技术，主要有两种。首先是基于对标准视频图像的识别，通过摄像头拍摄人脸图形并转换成数字信号，再利用计算器对图形进行人脸图片抽取、分析以及匹配。视频图像面部识别是一种常见的身份识别方式，现已被广泛用于公共安全领域，但其容易受光照影响，同时人体面部与摄像机的成像角度也会显著影响识别效果。该技术也被称为2D人脸识别技术。
在人脸识别智能门锁投入市场的初级阶段，产品所采用的大多为2D人脸识别技术。而在此前央视曝光的人脸识别锁试验结果中，部分人脸识别开锁功能的智能门锁存在无法准确分辨真实的人脸和面部照片区别的风险。人脸识别智能门锁曾被央视曝光出来的安全性问题，也促进了锁厂开始对其产品所采用的人脸识别锁识别技术进行更新换代。
于是，推出人脸识别锁的智能门锁企业逐渐开始选用另一种人脸识别技术，即热成像技术，也就是我们现在常说的3D人脸识别技术。该技术主要通过分析面部血液产生的热辐射来产生面部图像并进行分析。其依据是人体面部各个部位的骨骼与肌肉组织的温度不同，向外界散发出来的红外光谱也不同，并且具备个人唯一性，不受外界光照度的影响，在黑暗环境下也能正常使用，并且不易通过化妆来遮盖及伪造。
当下，针对智能门锁行业，推出3D人脸识别方案的主要有商汤科技、奥比中光、的卢深视等品牌。在技术原理层面，目前3D人脸识别在市场上根据使用摄像头成像原理主要分为：3D结构光、TOF、双目立体视觉。3D结构光通过红外光投射器，将具有一定结构特征的光线投射到被拍摄物体上，再由专门的红外摄像头进行采集。主要利用三角形相似的原理进行计算，从而得出图像上每个点的深度信息，最终得到三维数据。基于3D结构光的人脸识别已在一些智能手机上实际应用，如国外iPhone X，国内OPPO、Vivo手机品牌的新款手机。以iPhone X为例，下图中从左至右依次是：红外镜头、泛光感应元件、距离感应器、环境光传感器、扬声器、麦克风、700万像素摄像头、点阵投影器。在传感器配合下，点阵投影器向人脸投射3万多个点位，描绘出一张完整的人脸3D建模。经过苹果搭载着神经网络计算逻辑的A11芯片，FaceID便可在一瞬间识别用户并解锁手机。
TOF简单的说就是激光测距，照射光源一般采用方波脉冲调制，根据脉冲发射和接收的时间差来测算距离。HUAWEI Mate30采用的便是TOF 3D人脸识别技术。
双目是基于视差原理并由多幅图像获取物体三维几何信息的方法。由双摄像机从不同角度同时获得被测物的两幅数字图像，并基于视差原理恢复出物体的三维几何信息，从而得出图像上每个点的深度信息、最终得到三维数据。由于双目立体视觉成像原理对硬件要求比较高，特别是相机的焦距、两个摄像头的平面位置，所以应用范围相对3D结构光TOF少。
如前文所述，人脸信息作为人体重要的生物信息，在技术发展的推动下，已经应用到支付、娱乐、安防、教育等各个生活领域，如今也应用到我们的智能门锁产品当中。但技术是一把双刃剑，人脸识别作为一项高新技术，人们在体验其为生活带来便利的同时，在公共场景下也不能忽视其带来的信息安全、隐私泄露等问题，而在家庭安防场景下，其安全性能也绝对不可忽视。2020年我国陆续颁布实施了《信息安全技术个人信息安全规范》以及《信息安全技术 远程人脸识别系统技术要求》标准，同步智能锁企业也相应的提升技术实力，规范技术开发、应用、信息管理与存储。
生物识别安全性的问题，在2020年接二连三的登场。虽然消费者对日常生活场景下录入个人生物识别信息必要性、存储及泄露隐患方面存在不解与担忧，但这些问题正得到不同程度的重视与解决。技术层面，一般生物识别技术具有三种特征：稳定性、复杂性、可分类性，具备这种特征的技术，都可以在民用产品上将其利益化。而且现在主流人脸识别方案的模块可以达到拒真率≤0.01%，认假率≤0.0001%，达到了家庭安防等级。正如前文提及的，主流品牌推出的人脸识别智能门锁产品基本已采用了3D人脸识别技术，稳定性、识别率都在以往2D人脸识别的基础上实现了质的飞跃。
无论如何，从体验性来说，人脸识别对智能门锁来说还是有很多优势。比如，人脸识别方案可以做到真正的无感进入；用户在走向入户门的过程中，智能门锁做出判断，可以提前开门迎接。金融行业最严苛的安保体系，都是基于人脸、虹膜或静脉来实现的。如果智能门锁的人脸识别安全性，在硬件和软件上能达到支付级别，那么相比指纹要更加安全。第一类是指纹锁厂家，例如凯迪仕、飞利浦、亚太天能、乐橙，他们所采用的模块均来自于国内顶级3D人脸识别方案提供商，安全可达到金融支付级别；第二类是专业的人脸识别锁品牌，例如中控，其自主研发人脸识别模块，从诞生之初就聚焦于人脸识别锁领域。但整体来看，其发展态势略显低迷。反观行业内其它品牌，逐渐在3D人脸识别锁地发展推广中，起着举足轻重的作用。以德施曼为例，作为业内率先采用3D人脸方案的智能锁品牌，通过线上线下整合营销以及不断推出多款人脸识别锁，也逐渐让市场有了“专业3D人脸锁品牌”的认知。第三类就是人脸识别方案商，他们扎根专业技术，看好行业前景，意欲打开智能门锁市场。
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总体看来，现在人脸识别方案的成本与指纹相比仍然较高，但如果支付级别的3D人脸识别模块成本降下来，同时加上诸多智能门锁厂家的规范应用，势必会推动人脸识别锁的迅速普及，人脸识别也将成为未来智能门锁的主流识别方式之一。在智能锁领域，技术不断更迭的环境下，产品也将不断演化。2021年3D人脸识别智能锁会撬动多大的市场，我们不妨设想一下。
本文参考资料：
[1]CSDN博主「duozhishidai」《人脸识别技术难点是什么，主要应用在哪些领域？原文链接：https://blog.csdn.net/duozhishidai/article/details/87191025
[2]杜秀龙.生物识别技术的特点及未来的发展方向探析[J].中国安防,2014(11):76-78.
[3]智哪儿,《话说，人脸识别会成为智能门锁的主流吗？》
