從超聲波指紋、人臉識別到機器學習，讀懂高通軟硬體安全解決方案

高通首次公開其人臉識別技術隨著移動網際網路和物聯網的發展，對於信息安全的需求與日俱增，而支付等應用更加重了對安全的需求。

作為全球手機晶片的領導廠商，在安全應用方面的投入自然不小。

高通日前在2017生物識別技術與應用高峰論壇上首次公開了其人臉識別技術。

此外，高通還特別介紹了超聲波指紋技術以及與之配套的硬體令牌技術。

通過超聲波指紋、人臉識別、機器學習以及硬體令牌，高通構建了全套完整的手機環境軟硬體安全解決方案。

首先來看此次公開的人臉識別技術。

其中就包括高通發布的三個圖像處理模組。

主要分為三類模組：最左邊的是虹膜模組，中間是被動光用來做深度的運算，最右邊是動作識別。

高通產品市場資深經理劉學徽表示，虹膜技術在手機業一直沒推起來。

通過跟手機廠商的溝通，他認為第一個原因是ID 設計的難度，做起來外觀有難度，第二個原因是成本，還有一個是體驗。

因為它要求人在使用的時候要正對臉，在強光下會有一些影響。

被動光的模組實際上是兩個攝像頭，通過不同的角度差來拍攝兩幅圖像，最後重疊。

然後算出物體到攝像頭之間的距離，這個優點就是它的功耗比較低，不需要額外的光源。

但是在暗光下效率會受到影響。

據傳，很有可能iphone8會採用這種技術來做人臉的深度識別。

還會有一張RGB的人眼識別圖像，同時會通過紅外光光斑來測物體各個點之間的距離。

兩張圖合起來構成一張3D的模型，這也是未來很多廠商會採用的一個技術。

動作識別模塊的缺點是在黑暗中，尤其是光線非常差的情況下效率比較低。

這種模塊可以實現主動的3D深度建模，在手機的前置人臉識別之外，還會用到VR、同步定位和地圖的構建。

因為用戶戴上VR頭盔之後，用了這個技術可以迅速構建周圍的環境，疊加到這個感受。

這樣VR用戶會有一種存在感。

通過機器學習的算法來增加安全

相關閱讀：從「智慧型手機」到「人工智慧手機」，高通的機器學習算法有多牛？ 連結：

通過各種生物識別傳感器，手機搜集到了很多的數據和信息。

這個時候不管是指紋、虹膜還是人臉識別，在具體應用的時候需要一個安全的執行環境，同時需要手機智能的判斷是否需要這個安全環境。

這個時候就需要採用到機器學習的相關技術。

劉學徽表示，目前最高安全要求的應用就是支付，支付現在普遍應用到trustzone技術。

這個技術簡單介紹一下實際上是ARM做的一個技術架構，在一個晶片中建立一個防火牆。

一側是Andori，一側是安全作業系統。

兩個作業系統不能同時運行，如果需要做一些安全作業系統的時候，切到trustzone模式。

現在的指紋源文件的存放都是存放在trustzone中，包括未來的虹膜識別和人臉識別都需要這個技術做支撐。

另外還有一個技術，因為跟攝像頭相關的生物識別技術越來越流行，如人臉、虹膜等，可以有一個通過保護攝像頭的實現過程來實現安全。

這個過程大概是當一個應用開啟影像後，系統自動切入安全模式，然後這個時候攝像頭信號直接進入trustzone。

在這裡，虹膜進來的信號和數據跟虹膜的源文件做一個比對。

比對完之後，由trustzone直接發給APP，通知比對成功。

所以這是一個基於攝像頭的安全功能。

生物識別+硬體令牌=雙重保險

最後，談一個技術，其實跟生物識別技術相關的。

我們叫它硬體令牌的技術。

大家都知道咱們在手機上做生物識別的時候，只是在識別這個人，至於設備是否安全，設備是否有危害，後台的雲是不知道的。

所以我們設計的技術叫做硬體令牌就是把生物識別的結果再加一維度的安全。

硬體是否安全包括上面有什麼漏洞？把這個信息加在一起，這樣雲做風控或者更高安全要求的控制的時候，就是有一些非常好的保障。

這個技術對於一些風控非常要求高的機構有很大的作用。

「我們會把一些硬體級的基礎數據抓出來，加密通過令牌的形式傳到雲端。

」劉學徽表示。

蘋果兩頭押寶，超聲波指紋能否最終普及？最後談一下高通的超聲波指紋。

簡單說一下超聲波指紋的原理，他是通過超聲波把手指的指紋形態構建一個3D的圖形，然後跟已經存在終端上的信息做比對。

它的優點是通過超聲波，將皮膚的密度和空氣的密度一樣，它對一些防水、防油、穿透性都有比較好的表現。

相對於光學指紋和電容式指紋識別來說，超聲波信號具有較好的穿透性，可在實現對於指紋識別的同時，能降低手指污垢、油脂以及汗水的干擾，在水下也不會對解鎖產生影響。

早在2015年的時候，高通就推出了自己的超聲波指紋識別技術。

2016年9推出的小米5s就是首款採用此方案的智慧型手機產品，這也是超聲波指紋識別技術首次被成功運用於智慧型手機上。

但是識別從用戶的反饋來看，其識別率還是存在一些問題，特別是對於干手指。

而且超聲波指紋模組的成本也比較高。

隨後的小米旗艦機也沒有繼續採用高通的超聲波指紋識別技術。

6月28日，MWC2017上海展第一天，vivo在展會期間舉行了一場發布會，展示了全新的螢幕內指紋識別技術。

該螢幕內指紋識別是利用了高通的新一代超聲波指紋識別技術，相對於高通之前的隱藏式超聲波指紋識別技術，新一代的超聲波指紋識別技術已經可以放到螢幕下方，而這也意味著信號的穿透性變得更強了。

不過需要指出的是，目前這項技術只能用在OLED屏上。

因為相比OLED屏，傳統的需要帶背光的LCD屏模組厚度更厚，超聲波信號的穿透力有限。

劉學徽表示，2022年銷售的所有智慧型手機中將有53%包含指紋傳感器，那麼高通力推的超聲波指紋技術能否從中分得一杯羹呢？

據劉學徽介紹，高通新一代指紋識別技術「Qualcomm Fingerprint Sensors for Display是首款商業化以超音波技術為基礎的整合式移動解決方案，能偵測心跳與血流，進而改善行動類身份認證的體驗」。

新的超聲波指紋識別技術已經可以穿透1.2mm的OLED屏，或者0.8mm的玻璃，顯然穿透0.2mm的OLED屏 0.5mm的玻璃蓋板應該是沒有問題的（現場展示的樣機就是基於柔性OLED屏的vivo Xplay6的樣機）。

另外，其信號也可以穿透0.65mm的金屬後蓋，這也意味著高通的第二代超聲波指紋識別可以放到金屬後蓋的裡面，而後蓋不需要開孔（可能需要減薄），就可以實現指紋識別。

除了高通之外，蘋果似乎也在研究利用超聲波指紋識別技術實現螢幕內指紋識別。

根據美國專利商標局最新公布資料顯示，蘋果近期也獲得了一項全新的超聲波生物識別技術專利。

根據專利顯示，蘋果是將超聲波生物識別感測裝置在手機螢幕下方，螢幕上的覆蓋玻璃的#110號區域可以當做超聲波生物識別感測設備的一種輸入介面。

也就是說可以實現螢幕內指紋識別。

「屏下指紋現在量產可能性最大的還是光學指紋方案。

」費恩格爾CEO黃昊表示：「超聲波指紋識別應用到屏下，需要穿透更高的厚度，其將面臨功耗和信號一致性方面的問題，並且量產難度也很大。

」 邁瑞微研發總監李揚淵也表示：「超聲波要實現屏下指紋識別，就必須貼到OLED屏下，一個不良，就等於是廢了一個OLED屏。

雖然光學的傳感器也需要貼到OLED屏下，但是光學膠更容易貼，因為膠密度有差別不會導致光學效應變化，但是對於聲學效應影響就很大。

一個沒貼好，就需要拆下來重新貼，而這就會很容易損壞OLED。

」 顯然，相對於屏下光學指紋識別來說，屏下的超聲波指紋識別的量產難度更大，不良率也會更高一些。

而且，相對於利用螢幕自身光源的屏下光學指紋識別，屏下超聲波指紋識別則是主動式感應，其本身的功耗就比較高，如果要保持持續的工作狀態，那麼功耗將會更高。

接下來超聲波指紋技術是否普及似乎主要看蘋果的選擇，作為手機行業標杆，一旦蘋果選擇在iPhone 8上採用光學指紋識別，那麼必將帶動整個光學指紋產業鏈的快速成熟。

當然，高通作為手機業內具有影響力的廠商，如果能夠解決量產、功耗以及成本方面的問題，相信這種技術仍將占有一席之地。

據了解，這項新的螢幕內指紋識別技術目前已經可以商用，將支持驍龍800系列以及驍龍600系列處理器的手機。

不過，高通的螢幕內指紋識別方案要想實現量產還有一段距離。

可能最快也要等到明年了。

據說高通的新一代超聲波指紋晶片，給了vivo首發保護期。

聯繫作者： 微信：jimli2013