刷脸支付,让我们都能“靠脸吃饭”

传感器技术 2019-08-06 18:00

传感器技术编辑整理


2019年蚂蚁的“蜻蜓”、微信的“青蛙”开启刷脸支付热潮。至此支付行业经历银行卡时代和移动支付时代后,进入生物支付时代。



刷脸支付的基础


刷脸支付是2013年由芬兰公司首次推出的创新型支付技术,我国大面积使用是在2017年iPhone X推出了刷脸解锁和刷脸支付以后,正式进入我们的视野。刷脸支付是应用了AI技术+云服务技术+双摄像头3D结构光生物识别技术相互结合所形成的技术应用。



刷脸支付主要由:

1、硬件基础:红外双目摄像头或者3D结构光/TOF相机的成熟使用。

2、通讯基础:云平台的承载能力越来越强,4G加WIFI的优良通讯环境让云SaaS成为可能,为刷脸支付提供平台和通讯。

3、数据基础:公安二代身份证数据库的搭建,为刷脸支付提供了数据库的基础。

4、市场认识基础:生物识别是指指纹、声纹、静脉、脸、虹膜等生物特性作为区别的主要依据手段,经过指纹支付后,人们对生物支付认同并接受。

所以刷脸支付是建立在长达几年的技术积累和市场认可的基础上建立起来的产品,并非一蹴而就。



刷脸支付的核心——结构光技术


随着苹果 iphoneX 的发布,点爆了 3D 摄像头的趋势,把手机摄像头从二维世界带入三维世界。结构光技术是一种获取三维图像的方法,其基本思想是通过向物体投射经过编码的光线,当基准光栅条纹投射到目标物表面时,物体表面凹凸不平,编码光线发生了畸变。通过计算光线中标志信息的位移量,或畸变量等计算因素,计算出所测物体的深度信息。


3D 的摄像头的方案多种多样,包括 TOF, 结构光,双目视觉等,结构光以其高精度 / 小尺寸的特点,更加有利于手机端的应用。散斑结构光,编码结构光这是两种主流的结构光技术。


1、散斑结构光

激光散斑具有高度的随机性,而且随着距离的不同会出现不同的图案,在同一空间中任何两个地方的散斑图案都不相同。只要在空间中打上这样的结构光然后加以记忆就让整个空间都像是被做了标记,然后把一个物体放入这个空间后只需要从物体的散斑图案中特征点的位移量,通过三角测量法可计算出所测物体的深度信息。


(1)器件组成。

散斑结构光的主要器件包括:VCSEL 激光器、DOE、接收芯片。VCSEL 全名为垂直共振腔表面放射激光 (Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL),简称面射型激光,是一种垂直表面出光的新型激光器。DOE(Diffractive Optical Elements)是一个单一光学元件,可将入射光束分散成无数个光束再射出。利用衍射原理在元件表面制备一定深度的台阶(光栅), 光束通过时产生不同的光程差。接收芯片是图片得以输出的关键,它通过接收光信号转化为电信号,将模拟信号转化成数字信号,最后由内部集成的图像处理算法得到压缩图像。

(2)原理。

首先由 VCSEL 投射器发射特定波长的近红外光,光束穿过整形器后经过 DOE 形成特定的光学图案对指定空间进行标记,由红外接收摄像头得到参考散斑图案,随后将距离基线 h 的待测物放入已标记的空间中,再利用摄像头获取此时的散斑图案,随后与已知距离d 的参考散斑图案进行模式匹配,计算整个投射面的深度信息。设 d 为待测物的实测距离,h 为参考平面距离,f 为红外摄像头为焦距,P 为特征点在芯片端的位移量。根据相似三角形原理计算得到:
则实测深度距离d为:
2、编码结构光

编码结构光法通过将一幅或多幅以特定的编码投射到待测物上,得到一幅对应的编码图像。利用编码方式对编码图像进行解码得到各像点所对应物点上的光线投射角,最后由结构光法基本公式获得景物的三维坐标。


(1)器件组成。

完整的编码结构光由摄像机、投影仪及计算机系统组成。确定了投影仪和摄像机之间的关系, 则可利用三角法原理获取物体的三维信息。

(2)原理。

首先通过投射器将已编码的图案投射到待测 物上,随后用摄像机获取投射在待测物上的编码图案,由像   点和物点的光线投射角,求出待测物的三维坐标。故需建立   待测物所在的真实世界坐标系,以摄像机的光学中心为原点   的坐标系,图像所在的坐标系。由不同坐标系统之间的变换   求出待测物的三维坐标。

(a) 世界坐标系统 :  也称真实或现实世界坐标系统 XwYwZw,三维空间中的一点表示为 P(Xw, Yw,Zw);

(b)摄像机坐标系统 : 以摄像机的光学中心 Oc 为原点的坐标系统 XcYcZc,取摄像机的光学轴为 Zc 轴,Xc 和 Yc 分别平行于图像平面的水平 X 轴和垂直 Y 轴。

(c) 图像坐标系统 : 在摄像机内所形成的理想图像坐标系统Pn(Xn,Yn),此坐标系为二维坐标系,其原点位于 CCD 中心。

 


毋庸置疑,刷脸支付是一场属于商家与用户的双赢技术,逐渐成为零售行业新的增长点。不但改变着人们的生活方式,支付也将更方便、更快捷、更安全;同时还能为商家带来更多的便利,极大地降低了人工和管理成本。除此之外,3D视觉作为AI感知核心技术,还可以帮助商家实现客流分析、商品识别、商显互动广告等功能,驱动新零售构建全新消费场景。 

传感器技术 制造业的未来是智能化,智能化的基础就是传感器; 互联网的方向是物联网,物联网的基石也是传感器; 关注传感器技术,获得技术资讯、产品应用、市场机会,掌握最黑科技,为中国工业导航。
评论
热门推荐
相关推荐
我要评论
0
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦