通俗來講，3D結(jié)構(gòu)光是從攝像頭彈出數(shù)百萬條投射光線到識別物體上，形成三維立體圖像，能夠更精確的識別物體，用深度一些的話來解釋就是：根據(jù)投射的潛望結(jié)構(gòu)光線掃描采集物體信息，通過"點"對"面"的特殊算法構(gòu)成三維圖像進(jìn)行對比與識別。
3D結(jié)構(gòu)光的用途不僅在于面部識別，還可以用于美顏自拍(有針對性的美顏，分析臉部結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算，并非糊成一片的"美白、大眼、瘦臉")、AR購物(只需要掃描臉部即可實現(xiàn)自動換衣、選衣)、3D打印(由手機進(jìn)行掃描，再傳輸?shù)?D打印機上)以及很可愛的萌拍等多項技術(shù)；
既然3D結(jié)構(gòu)光如此厲害，那我們就來學(xué)習(xí)一下它的原理吧。
3D結(jié)構(gòu)光基本原理
結(jié)構(gòu)光三維成像的硬件主要由相機和投射器組成，結(jié)構(gòu)光就是通過投射器投射到被測物體表面的主動結(jié)構(gòu)信息，如激光條紋、格雷碼、正弦條紋等；然后，通過單個或多個相機拍攝被測表面即得結(jié)構(gòu)光圖像；最后，基于三角測量原理經(jīng)過圖像三維解析計算從而實現(xiàn)三維重建。
1、3D結(jié)構(gòu)光基本原理學(xué)習(xí)（鏡頭差異）
3D結(jié)構(gòu)光和傳統(tǒng)相機的區(qū)別
2、3D結(jié)構(gòu)光基本原理學(xué)習(xí)（核心器件）
點陣投射器（dot projector）通過將3萬多個肉眼看不見的光點投影在臉部，繪制3D臉譜。
泛光感應(yīng)元件(flood illuminator紅外補光燈)借助不可見的紅外光線，在弱光下識別你的臉。
紅外鏡頭（IR Camera）讀取點陣圖案，撲捉臉部紅外圖像，將數(shù)據(jù)發(fā)送到芯片數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對匹配。
正是以上三個核心元器件完成了人臉識別的三大步驟：識別人臉、提取人臉特征、信息比對。
3、3D結(jié)構(gòu)光基本原理學(xué)習(xí)（核心器件-結(jié)構(gòu)光部件）
IR紅外光發(fā)射模組--用于發(fā)射經(jīng)過特殊調(diào)制的不可見紅外光至拍攝物體。
IR紅外接收模組--接收由被拍攝物體反射回來的不可見紅外光，通過計算獲取被拍攝物體的空間信息。
鏡頭模組--采用普通鏡頭模組，用于2D彩色圖片拍攝。
圖像處理芯片--將普通鏡頭模組拍攝的2D彩色圖片和IR接收模組獲取的3D信息集合，經(jīng)算法處理得當(dāng)具備3D信息的彩色圖片。
以上四大模組組成了3D結(jié)構(gòu)光。
4、3D結(jié)構(gòu)光基本原理學(xué)習(xí)（識別步驟圖解）
2D照片拍出--紅外補光燈照亮人臉，拍出2D人臉照片。
點陣投射器投射光點建模--向人臉投射發(fā)出3萬特定編碼的紅外光點，經(jīng)過人臉反射返回紅外鏡頭。
獲取人臉景深信息--紅外鏡頭拍回追蹤每一個光斑偏移。對比收發(fā)兩端的不同追蹤光點的偏移位置，從而獲取物體表面的景深信息，建立3D模型。
信息比對--2D+3D照片比對模型轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)表達(dá)公式比對數(shù)據(jù)庫存檔數(shù)據(jù)識別人臉信息。
3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)現(xiàn)狀和應(yīng)用場景
蘋果公司：SMI 眼球追蹤技術(shù)； PRIMESense 3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)包括器件和實現(xiàn)方案；FACESHIFT 面部捕捉技術(shù)，先行壟斷了3D人臉核心技術(shù)。
OPPO FINDX：3D結(jié)構(gòu)光采用奧比中光，體驗和算法采用 FACE++ 曠視。成為安卓陣營首個3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)接近蘋果XS的終端。
華為 MATE20 PRO：自主研發(fā)，誤識別率不高于百萬分之一,軍用級別安全可靠，更配合多維度用戶使用場景，3D建模等。
因為有3D結(jié)構(gòu)光AI深度算法，使得用戶在昏暗環(huán)境下仍能快速解鎖，識別準(zhǔn)確率也更高。
1、 AI點陣模型算法
人工智能學(xué)習(xí)點陣模型，快速識別最佳結(jié)構(gòu)光Pattern(散斑圖案)
2、AI點陣容錯算法
人工智能學(xué)習(xí)相鄰點陣分布，提升容錯能力，橫向解析精度達(dá)x毫米，深度解析精度小于1毫米。
3、AI精度自校準(zhǔn)算法
人工智能學(xué)習(xí)測量精度。日常使用過程中自適應(yīng)校準(zhǔn)，實現(xiàn)最佳精度
蘋果&華為：
鏡頭 ：FOV 88>FOV 83 鏡頭所能覆蓋的范圍,角度越大，鏡頭所能覆蓋的范圍越大。
圖片分辨率: 122W像素>30萬像素 意味著X/Y軸的空間分辨率更高（前提是在散斑投射的數(shù)量一致的情況下）
擁有更好的紅外攝像頭，在同樣投射數(shù)量的情況下獲得了更清晰的更高像素的X/Y軸空間平面分辨率，但是3D建模的景深圖像信息即Z軸（豎軸）信息未涉及。而決定Z軸特征取決于散斑點陣。
Z軸的景深信息取決于散斑點陣的作用以及投射器和紅外攝像頭的距離（距離）。紅外激光發(fā)射器發(fā)射出近紅外光，經(jīng)過人手或人臉的反射之后，被紅外圖像傳感器所接收，這個圖像信息用來計算人手所處的位置（Z軸）；
上圖為華為定制點陣激光模組
定制的點陣模組將橢圓形的紅外光垂直變成平行光形成3萬+的散斑投射陣。
蘋果和華為同樣的VCSEL光原理、同樣數(shù)量的散斑投射數(shù)量（3萬）。
安全性（精確性）：XS結(jié)論是百萬分之一的誤差率。華為MATE20 PRO是首個獲得中國泰爾實驗室的5星人臉識別安全等級驗證。安全性華為更勝一籌。
華為&OPPO
OPPO FINDX 官方的參數(shù)說明跟進(jìn)查看
在點陣數(shù)目方面，華為很有優(yōu)勢,從體驗響應(yīng)速度來看,OPPO FINDX的識別人臉?biāo)俣仁?.3秒，加上攝像頭模組的升降時間全程為0.7秒左右，可見OPPO主打3D結(jié)構(gòu)光的用戶體驗。
總結(jié)：
在人臉采集方面：MATE20PRO采用和蘋果XS一樣的采集方式，旋轉(zhuǎn)人臉需要采集面部側(cè)面的信息，F(xiàn)INDX 采取正面采集數(shù)據(jù)，重點采集人面中間鼻部的數(shù)據(jù)。
在解鎖方式上面：MATE20 PRO可以正面和側(cè)面進(jìn)行人臉解鎖，F(xiàn)INDX則可以正面、側(cè)面和反面均可以人臉解鎖。提取人臉信息之前，首先校準(zhǔn)人臉解鎖方向
在工作過程方面：FINDX點陣投射器一旦啟動，紅外補光燈就不再運作，也就是說只進(jìn)行一次交互；MATE20 PRO點陣投射器和紅外補光燈會交替多次交互。
在長時間曝光方面：由于FINDX 投射點陣式1.5萬個，在某些特殊場景會采取長曝光的方式獲取更多景深信息。
蘋果作為首款3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)，打開了新的黑科技篇章，F(xiàn)INDX重在客戶體驗，即算法方面的優(yōu)化。MATE20 PRO 重在安全，更注重更多項技術(shù)的使用和表現(xiàn)。