智能门锁人脸识别技术之争

据权威统计数据来看，近几年人脸锁市场份额增长几乎都超过100%。相比指纹锁，人脸锁的崛起时间并不长，只有几年的时间，但却已然成为厂家标配产品之一。

人脸识别锁辉煌的背后，其技术也经历了许多技术突破，而且，人脸识别技术之间的竞争，从未停止。

原文作者丨董啸

人脸生物识别，相较于指纹与指静脉等接触式生物识别区别，其最大的优势在于无感，非接触。本文将用通俗易懂的文字语言，详解人脸识别在门锁行业的发展史和技术区别。

早期人脸锁的痛点

人脸识别技术在门锁识别的应用，最早可追溯至2012年的汉王科技。直至2015年，中控，友迪斯等品牌的跟进，人脸门锁才正式推向市场。彼时的指纹识别还大规模应用光学指纹，仅少数高端品牌使用电容指纹识别。此时的人脸识别，因接近唤醒传感器的不成熟，和自动锁未商用等原因，唤醒门锁还需要手动唤醒锁控，并未实现非接触与无感。而且产品体验较差，售价较高，并没有与指纹识别形成正面竞争。

▲汉王人脸识别锁

此时的人脸识别技术属于红外2D识别，技术来自于门禁应用转移，因为识别基于平面图像原理，所以安全性不高。

更安全的人脸识别技术，在哪里？

3D结构光问世

人脸识别技术开始狂奔

2017年苹果发布了3D结构光人脸识别技术，带领人类认识了3D人脸识别。

需求驱动技术革新。到了2018年，智能锁行业内自动锁需求正旺盛，人脸识别迎来发展机遇，搭载红外接触感应技术后，实现了非接触和基本的无感。

到了2019年初，央视曝光了2D人脸的缺陷，大众消费者信任危机已至，此时疫情尚未到来，危与机已形成。

也正是在这一年4月，德施曼3D双目人脸识别锁问世，此举奠定了德施曼跻身一线品牌的基础，正所谓时势造英雄。

▲德施曼发布3D人脸锁

2019年年底疫情到来，带手套成为常态，人脸识别门锁需求激增。随着微信与支付宝的支付大战如火如荼展开，资本的介入将3D结构光带入商用领域，3D门锁应用机遇已来。

▲支付宝、微信

此后，行业相继推出了3D人脸门锁产品。但由于成本原因，3D结构光和3D TOF一直被3D双目远远甩在身后。更值得关注的是，此时初代人脸识别方案尚不完善，人到感应距离到算法识别成功还需要2秒。

2021年10月，小米首款结构光门锁X上市。此款结构光模组小米系与的卢深视深度定制开发，模组集成D-TOF高精度人体测距，主控采用安霸10nm超高性能SOC，配合极速机电锁体。人走到一米位置起算，到锁体完全解锁仅需要不到1秒，实现了真正的无感，无等待。

3D人脸识别技术区别

时至今日，双目、TOF、结构光三种人脸识别技术在业内均有应用，但市场大小分布并不均匀，因为三种技术在成本、精度等方面有着明显区别。

❶ 3D双目立体

基于红外镜头、AI算法、双镜头视差原理，计算五官位置坐标，皮肤光反特性等，以实现身份验证。

优点：基于大规模商用的通用硬件，没有大资金研发的门槛，安全性基本满足消费级应用。

缺点：其光源为850nm近红外泛光，光线是匀散的，需要多次曝光以消除噪点，故此对算力要求极高。因850nm红外光更接近太阳光谱，干扰较多，逆强光表现较差。双目没有真正的点云3D建模能力，不能用于金融支付。算法通过金融验证没有用，硬件也要通过，这是双目不具备的。

优秀的双目模组对cmos、镜头组、算法、泛光灯素质、soc算力的要求都很高。如今的双目模组已经接近成本价了，高中低档都有，低档的性能也就是商汤一代的水平。

双目模组成本和指静脉相近，有趣的是成本和光学指纹也接近，毕竟原理也近似。

❷ 3D TOF

如上图，右边是激光发射器，950nm激光光源，发出几万个激光点照射物体，再反射到左侧的接收器。不同高度的点，反射的时间不同，通过这个原理，计算深度。不同的材质反射的效率也不同，以此判定是否人的脸。

优点：精度较高，毫米级别，真正的3D还原，软硬件金融支付级。识别速度极快，算力要求低，模组尺寸小，强光表现是最优秀的。

缺点：激光发生器、透镜模组、光源驱动芯片、接收sense均为定制，成本很高。其原理也导致功耗较高。而且激光反射效率低，要求盖板不得做半透。

PS：华为不一样，他的模组都是自己定制，又不差钱，所以能做到美学的极致。行业应用的较少，仅有华为等少数品牌。

TOF技术的应用更适合中长距离，高分辨率在汽车自动驾驶应用很多。低分辨率要么就是扫地机，手机镜头对焦，距离传感等。门锁需求不上不下。

虽然门锁行业应用时间较早，18年已经开始，初期售价也比3D结构光便宜一半，但体量没有爆发，就无法降本，如今双目模组售价反而是TOF一半。

❸ 3D结构光

如上图，中间950nm泛光灯发射散射面光，右侧IR镜头拍摄鉴定活体。左侧结构光发生器发出一面950nm结构的光（见下图），结构的光在人脸上变形，镜头再拍摄，计算人脸深度，生成3d点云模型，完成身份匹配识别。

优点：精度高、亚毫米级别、软硬件金融支付级，逆光表现较好。

缺点：左侧的结构光发生器成本很高。

上述的光整形模组均需要光刻机，蚀刻机等制备，纳米级精度成本极高。

结构光的降本，品质的提升

早期的结构光投射模组各组件，算法、芯片、激光器等均来自海外企业，分体化，稳定性差，成本高。其原理如下：

▲早期结构光发生器的原理

先由左侧的激光发生器发出激光，扩束原件吸收散射激光，照射准直透镜，再照射到DOE上面，发射出去。DOE是个啥呢 ，像剪纸窗花，左侧刻有结构光图案，右侧类似于透明的搓衣板，通过折射，把结构光进行复制。

随着国产的替代，vcsel定制、自研软硬件、工艺的进化、算法的精进，成本已大幅降低。比较有代表性的是安思疆与的卢深视。

整链的研发能力，先进的创新光刻工艺制备，超表面透镜技术应用，把激光扩束，准直，DOE，在一个机体上完成了制备，革命性的降低了成本，甚至将泛光灯都集成到了结构光模组。

3D人脸识别未来方向

3D TOF在降本的路上比较艰难。双目立体已降无可降，并且现在单目的也做成了双目的小型化，消费者无法区分，赛道会更卷。一二线品牌会逐渐向结构光靠拢，现在成本差距已不大。

双目和结构光成本并没有相差多少，差异还是取决于结构光发生器的成本，结构光才刚刚开始卷，成本还未探底，本人更看好结构光。

该文观点仅代表作者本人，智能门锁研究Pro仅作为行业媒体平台，提供发布服务，请读者自行核实相关信息内容。