深度剖析iPhone_x和vivo_20的人脸识别技术

随着iPhone X的发布，3D人脸识别功能一度成为人们口中津津乐道的新科技，与此同时，国产Vivo X20的发布也提到了其带有人脸识别功能，下面就让SITRI的专业团队带领大家揭开人脸识别的神秘面纱。 

先从苹果iPhone X说起，让我们看一看这个可爱的“齐刘海”里到底搭载了哪些传感器？

了解完“齐刘海”里的那些传感器，是不是出现了很多新的名词呢？例如“点阵投影器”和“泛光感应元件”，还有iPhone智能手机产品上从未出现过的红外摄像头。这些新器件的出现都是因为iPhone X引入了3D人脸识别系统。

在介绍具体的传感器信息前，先来简单说一说人脸识别的启动步骤。

• 步骤1：当有物体接近手机时，距离传感器(ToF)会先被启动。

• 步骤2：距离传感器(ToF)的启动会激发泛光感应元件和红外摄像头，泛光感应元件里的VCSEL芯片会发出若干个红外光，红外光反射回后由红外摄像头捕捉，判断是否是人脸信息。

• 步骤3：如果经由判断是人脸信息，则会启动点阵投影器，点阵投影器会发射约三万多个红外结构光点，并由红外摄像头捕捉3D人脸信息，进行人脸的图像信息提取，经由A11仿生处理器的比对，得出人脸识别信息。 

下面就切入正题，带来iPhone X的3D人脸识别传感器大揭秘。先从iPhone X的整机结构和主要部件图说起。

• iPhone X整机结构图

• iPhone X主要部件图

• 点阵投影器

点阵投影器和两个摄像头（红外摄像头和前置摄像头）是集成在一个模组上面的。

模组扫描照

模组X-Ray照

将点阵投影器拆解下来，得到单独的点阵投影器的模组。

点阵投影器模组照

点阵投影器模组X-Ray照

点阵投影器里有一颗VCSEL芯片，当点阵投影器被启动后，VCSEL芯片发射的红外光经由正对着芯片上方的准直镜头射出，经过两个反射镜面，最后通过光学衍射元件（DOE）形成约三万多个红外结构光射出。

点阵投影器（开盖前）

点阵投影器（开盖后）

将上面的准直镜头及光学衍射元件模组揭开之后，就可以清晰的看见下面的VCSEL芯片。

VCSEL芯片光学显微镜照

• 泛光感应元件

泛光感应元件、距离传感器及一颗控制芯片被封装在了一起，下图是整个封装的显微镜照。

整个模组光学显微镜照

整个模组X-Ray照

如上图X-Ray所示，VCSEL芯片起到泛光感应(发射红外光)的作用。

• 距离传感器

如上所述，整个模组内的距离传感芯片来自STMicroelectrics的ToF芯片，此款芯片在iPhone7+中就已经采用。

距离传感ToF芯片-光学显微镜照

• 环境光传感器

iPhone X的环境光传感器从封装外观上就和以往的环境光传感器不同，变成扁扁长长的形状，这也许是由于空间不够而导致的，同时芯片的上方还装有扩散片。

环境光传感器封装扫描照

环境光传感器封装X-Ray照

取下上面的扩散片后，可以看到整颗环境光传感芯片以及上面的玻璃透光片。

• 前置摄像头

前置摄像头扫描照

前置摄像头X-Ray照

前置摄像头光学显微镜照-Lens

• 红外摄像头

红外摄像头扫描照

红外摄像头X-Ray照

红外摄像头光学显微镜照-Lens

除了上述的这些传感器，iPhone X的人脸识别也少不了其强大的仿生处理器A11的巨大贡献。

• A11处理器

A11光学显微镜照

• 麦克风传感器

苹果iPhone X的“齐刘海”里还有一颗来自楼氏的麦克风传感器。

麦克风光学显微镜照

麦克风扫描电镜照

看完了iPhone X的“齐刘海”后，我们再来看一下Vivo X20的人脸识别功能上搭载了哪些传感器。

如上图所示，Vivo X20的人脸识别传感器包含前置摄像头和距离传感器，其中两颗距离传感器是相同型号的芯片，都是来自于AMS的产品。特别的是，我们在Vivo X20的一颗距离传感器边上发现了一个LED灯，不知道这是不是和Vivo X20的“逆光也清晰”有关呢？

• Vivo X20整机结构图

• Vivo X20主要部件图

• LED灯

LED灯光学显微镜照

LED灯X-Ray照

• 距离传感器

距离传感器光学显微镜照

距离传感器X-Ray照

• 前置摄像头

前置摄像头模组扫描照

前置摄像头X-Ray照

前置摄像头光学显微镜照-Lens