人臉識別和虹膜識別哪個更安全?電氣工程這麼說

2020-11-22 電子發燒友

毫無疑問，提及目前世界上最先進的高端手機之爭，無疑就是就是蘋果與三星了，這兩家公司的產品都有著自己的鮮明特點，也因此受到了自己粉絲們的支持與喜愛。而在最近蘋果發布的產品中，最受外界關注的，無疑就是十周年的旗艦機 iPhone X，除了破天荒的使用了異形全面屏外，蘋果還十分有魄力的將 iPhone 最近幾年使用成熟的 Touch ID 替換成 Face ID，這樣的做法自然引起了不少人的爭議。

我們知道 Face ID 的面部識別並不是十分新穎的科技，三星在之前的產品也有配備過，只是效果一直不怎麼理想，安全性能也未得到外界的贊同。為此三星選擇了一臺設備多種生物識別技術的方案，除了有面部識別之外，還配備了指紋與虹膜識別供用戶選擇。

在蘋果的 Face ID 推出之後，三星與蘋果的粉絲就一直在爭論，到底是蘋果全新研發的面部識別更安全，還是三星的虹膜識別方案更佳？最近國外一位喜歡研究各種電子設備的電氣工程師就對此發表了自己的看法，看下他分析的結果是怎麼樣的。

使用臉部作為密碼只是讓人有點小興奮

在 9 月 2017 日的蘋果發布會上，iPhone X 被曝光。可以看出，蘋果在其「十周年紀念」旗艦上全力以赴，而其中一個新功能就是 Face ID。

用你的臉解鎖手機並不是什麼新鮮事。Android 已經使用有一段時間了，之後三星在 Galaxy Note 7 上使用了一個特殊的虹膜掃描儀。但蘋果的做法與以往不同，這是慣常的做法。蘋果沒有使用一種單一模式來創建解鎖令牌，而是使用了你的臉型。而且它還有一些非常專業的硬體可以協助它做到這一點。

我還沒有使用過 iPhone X，但這是一個我有豐富經驗的領域。對空間圖形的調製獲取，然後將獲得的數據轉換成某種軟體可以作為唯一標識符的東西已經存在一段時間了，現在你的房子裡的產品不少都是用這個技術來製造、包裝或質量檢查的。我參與了一些系統的設計和部署，這些系統使用深度圖像採集來對產品（蘋果、桃子、李子等）進行分類，區分形狀和大小，並據此來理解人臉識別技術是如何工作的。

讓我們來比較一下。

安卓的面部識別

2012 年，「面部識別」首次亮相 Galaxy Nexus。

自 4．0 版以來，用臉解鎖手機一直是 Android 系統的一部分。這是我們比較的三件事中最不複雜和最不安全的。

使用前置攝像頭，你的 Android 手機可以抓取一張你的臉，然後谷歌的人臉識別軟體就會對它進行處理，以建立一組基於圖像的數據。當你拿著手機貼近你的臉去解鎖時，識別系統會收集、處理和比較存儲的數據。如果軟體能匹配這兩種軟體，就會將一個令牌傳遞給系統，這樣你的手機就會解鎖。

在那時候，安卓各大手機廠商開始跟風推出「面部識別」，而三星在最新款手機上的表現則要好得多。

這些數據不會被發送到任何地方，而是通過手機本身收集和處理。它被安全地存儲並加密，沒有其他進程能夠讀取原始數據。安卓手機的解鎖功能也不需要任何特殊的燈光、傳感器或攝像頭——它使用的是你用來自拍的前置攝像頭。

三星改進了 Galaxy S8 和 Note 8 手機的體驗，在屏幕被觸碰後就開始掃描，而且由於攝像頭和 CPU 的性能更好，處理速度更快、更準確。Galaxy S8 的臉部解鎖速度很快，而且一旦用戶在使用手機進行面部解鎖的時候握穩手機，它的效果通常都會很好。

面部解鎖最大的問題是它不安全。沒有一家安卓廠商會宣傳這項功能是非常安全的，即便是谷歌或三星。這是一個方便的功能，用來展示（並優化）谷歌的面部識別算法，一張臉部的列印照片都可能會擊敗安卓陣營的面部識別。

值得慶幸的是，三星還提供了另一種識別人臉的方式。

三星的虹膜掃描

三星首次將虹膜掃描技術引入是在 Galaxy Note 7。它是讓電腦掃描用戶的眼球來驗證身份，這是我們在電影經常中看到的東西，它被用於在真實的政府設施中保障安全出入。三星在其虹膜掃描系統中也採用了同樣的理念，只是縮小了範圍，這樣它就能更快地工作，並能利用智慧型手機有限的資源。這對你的手機來說已經足夠安全了，即使不是 100％ 的萬無一失。

每隻眼睛都有不同的虹膜圖案結構，即使是同一個人的右眼和左眼都有很大的不同。

虹膜圖案實際上比指紋更獨特和清晰。因為每一隻眼睛都是獨一無二的，所以三星可以用你的眼睛來識別你，並把它當作你的身份憑證。這些憑證可以用於任何指紋，甚至密碼都可以。用戶只需要拿著手機對準相關位置，這樣特殊的攝像頭就能看到你的眼睛，你的手機也能解鎖。

為了做到這一點，三星在手機上使用了專門的硬體。二極體發出近紅外光，照亮你的眼睛。這是一種人類無法看到的光的波長，但它是相當強烈和「明亮」的。使用近紅外光有兩個原因：你的瞳孔不會收縮，你的視覺也不會改變，而且它能比我們所看到的其他波長更好地照亮任何有顏色圖案的物體。

如果你仔細觀察你的虹膜，你會發現有幾百種不同的顏色，不同的圖案。在近紅外線下，有成千上萬種顏色，它們之間的對比非常好。這會更好地抓取你的虹膜圖像，因為即使你沒有看到任何這樣的圖像，你的手機也可以用它來建立一個數據集。

三星使用近紅外光和一個特殊攝像頭來收集和處理你眼睛的數據。

一旦虹膜被照亮，一架經過特殊調諧的窄焦鏡頭就能捕捉到一張圖像。你的 Galaxy S8 上的普通前置攝像頭可以在紅外照明下註冊顏色信息，但是一般的相機，無法識別虹膜，這就是為什麼需要第二個攝像頭的原因。

設備分析了這張圖片後，會在你的手機上建立了一組清晰的數據。所有的數據處理、分析和存儲都是在本地完成的，而且是經過加密的，因此只有識別用戶本人的虹膜才有機會訪問它。這些數據被用來創建一個令牌，如果虹膜掃描的過程提供了正確的標記——安全檢查通過——就是檢測用戶註冊的的虹膜信息，接下來任何需要身份的軟體就都可以繼續進行操作。

當然，三星也會使用普通的前置攝像頭收集用戶的面部數據。最可能的是，面部數據被用來幫助構建用戶的臉部位置，這樣虹膜掃描儀就有了清晰的視野。

你的眼睛需要在正確的位置設置和使用虹膜掃描儀。

這其中存在一些固有的缺陷。因為用戶使用虹膜掃描來解鎖手機往往希望非常快的速度，而不是等眼睛裡收集的數據完全匹配無誤。三星必須在安全性和便利性之間找到正確的平衡點，因為沒有人願意為每一次掃描等待5到10秒，因此虹膜識別可能會被彩色高解析度雷射列印照片和普通隱形眼鏡模擬而誤導。但是老實說，基本上沒有人會有一張你的眼睛的照片，清晰到足以解鎖你的 Galaxy S8 或 Note 8。如果他們能做到獲取照片，那這種情況下手機安全或許不會是你面對最大的問題。

只要你的眼睛處於「最佳位置」，三星的虹膜掃描就能很好地工作。

更大的問題是準確性。你的虹膜需要經過分析才能通過軟體檢查，因為相機捕捉到的圖像是非常有限的，所以你的眼睛需要有一個「最佳平衡點」。你需要在那個點度過足夠長的時間來通過驗證。如果沒有收集到足夠的數據來阻止別人隨意破解進入你的手機，這個系統就沒有用處了，所以這就是它的工作原理。

這是一個很好的系統，就生物識別安全而言。而對很多使用者來說，這會有效的增加他們的設備安全。只有你的眼睛數據才能讓其工作，而且速度相當快。你只需要學會正確地使用它——是的，通常這項功能不起作用，是由於很多時候你的眼睛睜得太大不自然導致的。

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