全面屏手机时代，指纹识别究竟该何去何从？

2016年11月，小米在发布第一代MIX手机时，提出了“正面全是屏幕”的“全面屏”概念，来描述手机正面超高的屏占比。后来，全面屏这个词渐渐被手机行业的从业人员及普通消费者所接受，广泛用于描述哪些采用较长比例的屏幕面板（通常在18:9左右）并且屏占比较高的手机。

到今年下半年，随着三星 Galaxy Note8、小米 MIX 2、iPhone X、vivo X20 等产品的推出，全面屏俨然已经成为了手机行业中最热门的词汇。

但是全面屏在给用户带来更好的视觉体验的同时，也带来了一个问题，那就是手机无法采用前置指纹。

全面屏与指纹识别的矛盾

2013年9月，苹果在 iPhone 5s 上首次搭载了前置按压式的指纹识别方案。在之后的几年中，位于屏幕下方的前置指纹识别渐渐成为了智能手机的“标配”。目前除了少数产品在使用后置指纹和一直采用侧面指纹的索尼之外，目前的大多数智能手机采用的都是前置指纹识别方案。

但是到了全面屏手机时代，为了在尺寸基本保持不变的情况下“塞”进更大更长的屏幕，手机厂商需要通过大幅度缩小手机上下边框的方法来提高屏占比，这就导致手机的“下巴”部分没有充足的空间来增加前置指纹模块。

当然，如果非要在全面屏上强行加上前置指纹也不是不可以，但是做出来的基本就是夏普S2这个样子，正面指纹有了，但是“下巴”也长了，降低了屏占比。使手机的前面板看起来不那么“全面”。除了夏普S2这款产品之外，目前还没有哪家厂商选择在全面屏手机上“硬上”前置指纹。

至于许多手机爱好者念念不忘的侧面指纹，因为体积与厚度的限制，所以基本上也与全面屏手机无缘。据了解，目前唯一在使用侧面指纹的索尼，在明年的全面屏手机上也很有可能放弃侧面指纹方案。

在现有的技术下，要想在全面屏手机上搭载指纹识别，就只剩下后置指纹这一条路可以走了，但是后置指纹也毫无疑问的成为了目前大多数全面屏手机的选择，尽管许多用户并不喜欢后置指纹。

实际上，原来将指纹识别模块置于屏幕下方的屏下指纹本来应该是全面屏时代最完美的指纹识别方案，但是很遗憾，不论是以汇顶科技、苹果（来自 2012 年收购的 AuthenTic）和Synaptics为代表的光学指纹方案（原理与我们生活中的门禁和考勤机类似），还是高通主导的超声波屏下指纹方案，在现阶段都停留在“PPT”或者原型机的demo阶段，没有任何一家的方案能够量产。另外，随着苹果在iPhoneX上放弃了光学指纹，屏下指纹的前景变得扑所迷离。

未来的全面屏手机只能采用后置指纹吗？

技术的演进是无止境的，全面屏关上了正面指纹识别这扇门，但是却开启了人脸识别这扇窗。

人脸识别在手机上并不新鲜。早在2011年发布的 Android 4.0 中，Google就在Android系统中集成了原生的人脸识别解锁功能，而且在随后的 Android 5.0 中对这个功能进行了大量的优化。但是不论是解锁的速度、成功率还是安全性，Android 原生的人脸识别解锁都并不靠谱，基本上是一个“逗你玩”的小功能。

在全面屏手机中，首个在人脸识别上做尝试的是三星。

在今年3月发布的 Galaxy S8/S8+中，三星提供了高达三种生物解锁方式，包括后置指纹、前置虹膜和人脸识别。

尽管同样是基于前置摄像头，但是与之前许多手机“实验性”的人脸识别功能相比，三星Galaxy S8/S8+的人脸识别的速度有了显著的提高，许多时候能够直接“秒解”。

但是Galaxy S8/S8+的人脸识别体验仍然不够完善，主要是对识别的角度与光线的要求比较高，如果识别的时候角度与录入时不一致，或光线反差比较大，就会有不小的概率解锁失败。在安全性上，Galaxy S8/S8+也有不小的提升空间。尽管不至于随便用一张自拍照就能够骗过手机，但是用户通过使用照片甚至另一部手机屏幕上面的自拍，在有些时候仍然能骗过手机，成功解锁。

但是与许多新功能一样，技术的进步能够快速地弥补体验上的缺陷，手机人脸识别也是这样，这里我们有必要说一下非全面屏手机——小米Note3。

与前置指纹一样快的人脸识别

小米Note3是小米在9月11日的发布会上与MIX2同时发布的新品，但是它并没有采用MIX2那样的全面屏设计，而是采用了常规的前置指纹识别，但是除此之外，小米Note3还提供了人脸识别功能。

有趣的是，小米Note3这个看起来并不那么起眼的“附加”功能，却将人脸识别的体验带到了另外一个层面。

与三星在 S8/S8+ 采用的人脸识别功能相比，小米Note 3有几个明显的改进。

一是对距离与角度的要求更低。使用小米Note 3的人脸识别时，基本上只需要人脸在前置摄像头的拍摄范围之内，并且外界的光线没有那么差，小米Note 3基本上都能够做到“秒解”，这意味着用户在使用时基本上不需要考虑姿势的问题，人脸解锁的成功率明显提高。

二是暗光下的优化。在外界光线比较差的情况下，小米Note 3能够通过屏幕的光线对人脸进行补光，完成人脸的识别，当然，在这个时候识别的成功率及速度会明显下降。

三是更安全。尽管仍然是基于2D的图像数据，但是小米Note 3通过算法上的调整能够对解锁对象进行判断，例如在录入人脸数据时，使用手机屏幕上面的自拍和普通照片是不能进行录入的，在解锁时自然也不能使用照片进行破解。另外，小米Note 3还能够识别眼睛的状态，只有在睁眼的时候才能够解锁，在闭眼的时候是无法解锁的。

这些改进叠加起来，使小米Note3人脸识别的可用性有了显著的提升。对于那些对于安全性没有太高要求的用户来说，不论是识别速度还是识别的成功率，小米Note3人脸识别解锁手机的体验在大多数场景下已经能够与传统的前置指纹解锁相媲美。借用现在比较流行的数字命名法，三星Galaxy S8/S8+是“人脸识别 1.0”，而小米Note 3则可以说是做到“人脸识别 2.0”了。

值得一提的是，与三星S8/S8+的人脸识别一样，小米Note3的“人脸识别2.0”也不需要任何额外的硬件，它是完全依靠传统的前置摄像头进行人脸数据的采集与识别。之所以在体验上会有如此大的差别，主要是考算法上的改良，小米Note 3的人脸识别采用的是国内旷视科技旗下的 Face++ 视觉服务平台提供的方案，是基于深度学习的计算机视觉领域的发展。

对于手机厂商们来说，这表示能够在不增加硬件研发及制造成本的前提下，给手机增加一个特别实用的功能，特别是对于没有前置指纹的全面屏手机来说。据了解，除了小米Note3之外，在未来的一段时间中，会有多款手机采用基于国内AI公司的人脸识别方案，包括刚刚发布了全面屏手机的vivo X20，它的技术同样来自Face++。然而对于用户来说，好的人脸识别功能代表着在使用全面屏手机时，可以不需要习惯后置指纹。

但是在另一方面，由于这种基于前置摄像头采集的人脸识别在安全性方面比传统的指纹还有一定的差距，为了实现对于安全级别要求更高的支付验证，后置指纹仍然会继续存在与全面屏手机中，与前置人脸识别一同成为未来一段时间内Android 全面屏手机的“标配”。

取代指纹识别的终极形态——3D人脸识别

算法方面的进步使基于前置摄像头的人脸识别体验取得了巨大的改进，使人脸识别拥有了在部分场景下代替指纹识别的能力，但是人脸识别想要更进一步，完全取代指纹识别的话，还需要弥补两个方面的缺陷，一个是暗光和黑暗环境下的解锁，另一个是提高安全系数，做到指纹级别的安全。

想要做到第一点并不难，加一个红外摄像头就可以了，至于第二点，苹果在 iPhone X 上已经拿出了解决方案——Face ID。

与之前提到的基于前置摄像头2D平面数据的人脸识别相比，Face ID最大的区别技术增加了深度数据。iPhone X 额头上的“齐刘海”中包括了苹果自己研发的原深感摄像头模组，能够通过类似于Kinect的散斑结构光方案，获得深度数据，从而构建出人脸的3D模型，配合对应的算法，能够从根本上杜绝使用2D的视频或是图像解锁的可能性，极大地提高了安全性（苹果表示误识别率只有百万分之一）。

因为 iPhone X还有一个多月才能够上市，所以我们现在还无从得知Face ID的实际体验究竟如何。但是考虑到苹果之前在新技术上的稳妥策略，Face ID的解锁体验应该至少比Touch ID 有明显的落差。关于安全性的问题，考虑到苹果已经允Face ID用于Apple Pay支付，这就足以说明它的安全性不成问题，毕竟在支付安全这个方面没有哪个厂商敢“玩火”。

另外，有了人脸的3D数据，iPhone X还能够实现一些实用的功能，例如在自拍时的背景虚化、更高级的人像美颜和像Animoji这样的实时的脸部行为捕捉，这也是3D人脸识别与只能做对错识别的传统指纹识别相比的一个优势。

因为像Face ID这样的3D人脸解锁的硬件方案比较复杂，而且成本也高，算法也不容易做，所以安卓阵营在短时间之内很难跟进。据了解，安卓最快也需要等到明年下半年才可能有旗舰机采取类似Face ID的3D人脸识别技术，在中低端的手机中普及需要更长的时间。

但是真的到了3D人脸识别技术开始在安卓手机中普遍的时候，也许就意味着传统的指纹识别的智能手机中将会走向“末路”，毕竟当人脸识别能够做到与指纹一样方便，甚至比指纹识别更安全并且还可以提供其他附加功能的时候，我们为什么还要使用指纹识别呢？

本文转自ATYUN人工智能媒体平台，原文链接：全面屏手机时代，指纹识别究竟该何去何从？