泰克科技和Face ID的那些事兒
2018-01-25 19:25:51 n導讀：泰克科技的精準測試確保手機3D人臉識別技術(shù)的商用安全性，點亮未來科技。
在庫克口中被描述為“定義未來智能手機形態(tài)”的新款旗艦機iPhoneX，開創(chuàng)技術(shù)先河，采用3D 人臉識別FaceID，即將顛覆智能手機用戶的使用體驗。泰克科技全程參與Face ID技術(shù)的量產(chǎn)測試，為這個耀眼的未來科技實現(xiàn)商用化提供了堅實而精準的合作支持。
那么，這兩個高科技公司究竟擦出了什么火花呢？
iPhoneX的炫酷技術(shù)Face ID
iPhone X 是如何實現(xiàn)對臉部三維信息的捕捉獲取的？它的前置黑色齊劉海由8個元件組成，與人臉識別相關(guān)的元件包括：Infraredcamera（紅外相機）、Flood illuminator（泛光照明燈）、ProximitySensor（距離傳感器）、Ambient light sensor（環(huán)境光傳感器）和Dotprojector（點陣投影器）。
圖1. iPhoneX Face ID 主要元件
其中，發(fā)布會的這張新聞照片令人印象深刻：實現(xiàn)人臉識別的紅外線通過點陣投影，在面部形成30000多個紅外點，再利用紅外相機拍攝，根據(jù)系統(tǒng)中一定的算法對掃描到的臉部輪廓進行三維建模，匹配識別。
圖2. iPhone Face ID 人臉識別
這些紅外線在人臉識別中扮演了重要角色，那么它們是如何產(chǎn)生的？
來自VCSEL面發(fā)射激光器的光
Face ID使用某波段的近紅外激光，結(jié)合TOF和結(jié)構(gòu)光的建模技術(shù)，進行3D建模和匹配識別。
圖3. 結(jié)構(gòu)光建模技術(shù)
圖4. TOF 建模技術(shù)
幾乎所有現(xiàn)代的激光都由激光二極管產(chǎn)生，這里不得不提到目前光電行業(yè)里最炙手可熱的名詞：VCSEL （Vertical Cavity Surface Emitting Laser）垂直腔面發(fā)射激光器，它屬于面發(fā)射激光器的一種。
VCSEL的四大特性極其適用于手機3D 傳感的應用，業(yè)界預測VCSEL的產(chǎn)量在未來幾年因光通訊，手機3D攝像頭，LiDAR應用呈爆發(fā)式增長：
1. 類半導體制程可直接在Wafer上完成工藝制作與測試，成本低廉，適于大規(guī)模商用。
2. 相比邊沿發(fā)生激光器，VCSEL可集成為2D陣列，適用不同光功率和傳輸距離的應用。
3. 波長穩(wěn)定，尤其是環(huán)境溫度對光波長的影響小。
4. 光斑窄且圓、閾值電流小，功耗低。
泰克旗下的Keithley 品牌的源表（SMU）和高精度高采樣萬用表（DMM）是光電行業(yè)VCSEL激光器、各類激光二極管、光電二極管、二極管等光學器件的行業(yè)測試標準。隨著科技的日新月異，新的測試挑戰(zhàn)也層出不窮，泰克科技的測試儀器也與時俱進，參與到最先進的未來科技FaceID的測試中。
從VCSELArray測試到吉時利源表、采樣電流計
VCSEL和 VCSEL Array，以及各類激光二極管的標準檢測有很多重要參數(shù)要測量，來表征一個激光器的LIV（光-電流-電壓）特性。其中一項是激光器發(fā)光功率的測量。
圖5. 激光二極管的部分典型參數(shù)測試
依據(jù)ANSI美國國家激光安全標準規(guī)定，各波長的激光有對應的功率輸出上限，以保護人體尤其人眼安全。而近紅外光激光應用于3D人臉識別，注視感知，實現(xiàn)真正的大規(guī)模商用，使用者的安全是第一要素。因此，VCSELArray的光功率測試在Face ID的量產(chǎn)測試中變得至關(guān)重要，必不可少。
使用吉時利的源表和采樣電流計搭建標準的激光器光功率測試系統(tǒng)：源表作為精密的電流脈沖源，驅(qū)動激光器發(fā)出不同波長的激光，激光通過特制的積分球進行收光和光電轉(zhuǎn)換，然后使用采樣電流計進行超小電流的快速采樣，來精準測算激光器發(fā)出的激光功率。經(jīng)典的測試原理，還要結(jié)合測試儀器卓越的性能和指標才能夠完成一個復雜而挑戰(zhàn)的測試系統(tǒng)的搭建。
圖6. 典型的激光器光功率測試原理
當不久的將來，果粉們體驗炫酷的3D 人臉識別功能的時候，別忘了在這些尖端科技的研發(fā)和商用背后，泰克科技都在保駕護航。
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