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突破与隐忧:一文看全苹果iPhone X背后所有面部识别技术

2017-10-26 09:21 作者: 转载出处:青亭网 推荐人:一飞

  几年前,苹果也曾热衷于买买买,一举收购了市场上最好的3D传感器制造商PrimeSense,以及图像识别技术公司Perceptio、增强现实(AR)公司Metaio以及动作捕捉技术公司Faceshift。

  苹果公司经常通过收购其他公司的技术来助长自己的优势。不过在当时,大家并不清楚苹果这一大举收购的寓意为何。直到上个月苹果年度发布会,也就是苹果的「年度才艺秀」上,真相才渐渐浮出水面。原来苹果这几年的收购和研究的服务对象只有一个——苹果在打造的iPhone X。

  苹果这款新的旗舰手机最重要的功能应该就是面部识别技术了,面部识别技术可以通过刷脸来解锁,还能把你的面部表情与emoji结合变成Animoji。

  苹果相信iPhone X是移动技术的未来,这一点也为很多人所坚信。不过,如果你想追溯到这些最尖端的消费技术的发源地一探究竟,你会发现,发源地其实是一个由研究生组成的单调研究实验室。拿Animoji来说,十几年前,它的研究就在两所欧洲最负盛名的技术院校开始了。

  缘 起

  21世纪初,动作捕捉技术仍处于攻坚期。为了表现出《阿凡达》中人物面部表情的细微差别,演员需要在脸部戴满彩色小点,并在全身挂满塑料球。这些小点被称为标记,它能让光学系统跟踪并测量面部和身体动作,以模拟出动作变化的近似过程。

  Faceshift的联合创始人兼瑞士联邦理工学院(EPFL)计算机图形和几何实验室负责人马克·保利(Mark Pauly)表示,「标记的用途在于简化对应点计算。」

  《阿凡达》剧照

  标记技术很有用,但是它的运营开销巨大,因为它还需要摄影棚、动作捕捉配件以及愿意佩戴这些小点的演员。

  南加州大学视觉与图形实验室负责人李浩(Hao Li)当时正在保利的实验室攻读博士学位,他表示,「我们想要做的事情不仅耗时,而且耗钱,我们想把事情变得简单一点。」

  从那时候开始,保利、李浩与研究人员Thibaut Weise、BrianAmberg和SofienBouaziz(他们现在都就职于苹果)开始探索一种新算法,这种算法可以通过深度感知摄像头捕获的图像跟踪面部表情,并最终取代那些标记和动作捕捉配件。他们的目标是创造出可以实时模仿人类面部表情的动态数字头像。

  这种人脸跟踪算法在当时是公认地难以攻克。李浩称人类面部是「电脑绘图的圣杯」,因为这一领域太难攻破了。与静态物体不同,脸部表情一直在变化,计算机没有一个简单的法则可以遵循。

  要让机器理解面部动作,首先要让机器理解面部做出的各种表情。面部追踪软件公司Visage Technologies的客户包括一些汽车和金融公司,其销售和营销部负责人迪诺·潘科(Dino Paic)表示,「这种算法需要有很强的鲁棒性,能应对各种光线变化、遮挡、各种不同极端的头部转动以及各种族和年龄人群的脸部表情变化标准。」

  到2005年左右,3D深度感知摄像头的技术已经进化到可以把面部上的一些特征点拼凑起来。接下来更大的挑战就是如何让计算机可以处理这些数据。李浩表示,「现在的问题是即使计算机可以感知所有这些特征点,但是它完全不知道这些点有什么用。」

  为了攻克这个难题,李浩和他的团队用解几何题的方法来研究面部。他们通过一些面部和表情来测试他们的算法,并在此基础上创造了一个3D统计模型,该模型可以描绘出一般情况下一张脸在不同人群和不同环境中的样子。有了这个计算模型,算法与脸部的3D特征点可以更好地对应起来,并创造出一个可以实时反射面部表情的阿凡达。

  面部价值

  到目前为止,视觉特效公司一直运用这种技术来简化他们的制作流程。现在,有了苹果的Animoji和英特尔的「口袋阿凡达」(Pocket Avatars),普罗大众也能体验一番了。「口袋阿凡达」可以运用面部识别软件把你的脸变成一个数字头像。

  李浩表示,模仿面部表情只是一个开始。他的初创公司Pinscreen的研究目标是能够自动创建极具真实感的电脑图形,他和他的团队正在开发一种算法,可以直接将单一来源照片变成高度真实的3D头像。

  去年美国大选结束后,Pinscreen曾发布了一套唐纳德·特朗普(DonaldTrump)的跳舞GIF,并以此证明了自己的实力。

  这套图片的技术含量不是最高的,特朗普的面部仍有计算机生成图像(CGI)留下的一些模糊点,但这显然是一块奠基石,它告诉我们未来每个人都可以创造出逼真的头像并按我们的意愿说话、行动。虽然Pinscreen的技术仍在测试阶段,想到这个技术很快会被普及,我们在感到激动的同时,也忧心忡忡。

  我们担忧的问题是:随着这项技术的发展,一些造假的可能性也随之浮出水面。今天的真实和虚假之间尚有一条清晰的界限,但或许不久后的某天,一切就会真假难辨了。


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