苹果分享 Face ID 白皮书，详解刷脸解锁的先进技术

转载时间：2021.09.11（原文发布时间：2017.09.28）

转载作者：36氪企服点评小编

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苹果软件工程主管 Craig Federighi 已经分享了很多面容 ID（Face ID）识别技术的功能。现在，苹果分享了一份很详细的面容 ID 安全白皮书，可以让我们了解面容 ID 的先进技术和安全性。这份白皮书解释了面容 ID 如何工作，在什么样的条件下可以工作，以及如何设置，包括一些可以导致面容 ID 被禁用的操作。要使用面容 ID，您必须在 iPhone 上设置密码。

苹果分享 Face ID 白皮书，详解刷脸解锁的先进技术在以下情况下，您必须输入密码以完成额外安全验证：

设备刚刚开机或重新启动。
设备处于锁定状态已超过 48 小时。
在过去的六天半内没有使用密码解锁过设备，且在过去的 4 小时内没有通过面容 ID 解锁过设备。
设备收到了远程锁定命令。
面部匹配尝试失败五次后。
在同时按住任一音量按钮和侧边按钮 2 秒钟以关机/发起 SOS 紧急联络之后。

下面是完整的技术介绍：

我们的很多数字生活记录都储存在 iPhone 上，保护这些信息的安全非常重要。与 Touch ID 利用指纹技术实现认证的变革一样，面容 ID 利用面部识别技术改变了认证的方式。面容 ID 利用最新的原深感摄像头系统和多项先进技术，能够准确地映射您面部的几何结构，从而提供安全直观的认证方法。

您只需看一眼，面容 ID 就能安全地解锁您的 iPhone X。您可以利用这项技术来授权 iTunes Store、App Store、iBooks Store 中的购买操作和 Apple Pay 的付款操作。开发人员也可以让您使用面容 ID 来登录他们的应用。当前支持 Touch ID 的应用会自动支持面容 ID。

先进技术

用于实现面容 ID 的技术是我们迄今为止开发出的一些最先进的硬件和软件。原深感摄像头会通过投射并分析 30,000 多个不可见的点来捕获准确的面部数据，进而创建您面部的深度图；另外它还会捕获您面部的红外图像。A11 仿生芯片的神经网络引擎有一部分安全存放于 Secure Enclave 中，它会将深度图和红外图像转换为数学表示形式，然后再将这个表示形式与注册的面部数据进行对比。

面容 ID 会自动适应您的外观变化，如化妆或长出面部毛发。如果您的外观出现了更为显著的变化（如剃掉了络腮胡），面容 ID 会先让您使用密码来验证身份，然后再更新您的面部数据。在您穿戴帽子、围巾、眼镜、隐形眼镜和各种太阳眼镜时，面容 ID 可以正常工作。此外，它在室内、室外，甚至全黑环境中也能正常工作。

要开始使用面容 ID，您需要先注册自己的面部。您可以在初始设置过程中完成这一操作，也可在稍后前往“设置”>“面容 ID 与密码”中完成这一操作。使用面容 ID 解锁 iPhone X 时，您只需看一眼即可。面容 ID 需要使用原深感摄像头扫描您的面部，您可以将 iPhone X 平放在某个表面上，也可以自然地握持着手机。原深感摄像头的视野范围与用前置摄像头进行拍照或 FaceTime 通话时的视野范围相似。当设备距离面部不超过一臂远（距离面部 25—50 厘米）时，面容 ID 的工作性能最佳。

在抬起以唤醒 iPhone X，轻点以唤醒屏幕，或有通知传入而唤醒屏幕等情况下，原深感摄像头会智能激活。每次您解锁 iPhone X 时，原深感摄像头都会采集准确的深度数据和红外图像来对您进行识别。系统会将这些信息与储存的数学表示形式进行匹配，以完成认证。

安全保护措施

安全性对我们所有人来说都至关重要，它保证我们设备上的信息安全无虑。我们采取了一些重要措施来保护您的信息，就和我们针对 Touch ID 采取的保护措施一样。面容 ID 利用原深感摄像头和机器学习技术，提供了一种安全的认证解决方案。面容 ID 数据（包括您面部的各种数学表示形式）会被加密，并由仅供 Secure Enclave 使用的密钥加以保护。

人群中任意一个人看向您的 iPhone X 并使用面容 ID 解锁设备的概率大概为 1/1,000,000（而 Touch ID 为 1/50,000）。作为一项额外的保护措施，面容 ID 只允许匹配尝试失败五次，之后便需要输入密码。这一统计概率值对于部分人群有所不同，其中包括双胞胎、和您长得很像的兄弟姐妹，以及未满 13 周岁的儿童，因为他们可能还未完全形成明显的面部特征。如果您对这一技术存有疑虑，建议您使用密码进行认证。

面容 ID 会匹配深度信息，而这些信息在打印件或 2D 数字照片中无法找到。它在设计中采用了复杂的反欺诈神经网络，可防范利用面具或其他技术进行的欺诈。面容 ID 甚至还具备面部动作感知能力。它能够识别您的眼睛有没有睁开并看向设备。这样，其他人就更难在您不知情的情况下（如在您睡着时）解锁您的 iPhone 了。

要使用面容 ID，您必须在 iPhone 上设置密码。在以下情况下，您必须输入密码以完成额外安全验证：

设备刚刚开机或重新启动。
设备处于锁定状态已超过 48 小时。
在过去的六天半内没有使用密码解锁过设备，且在过去的 4 小时内没有通过面容 ID 解锁过设备。
设备收到了远程锁定命令。
面部匹配尝试失败五次后。
在同时按住任一音量按钮和侧边按钮 2 秒钟以关机/发起 SOS 紧急联络之后。
如果您的设备丢失或被盗，您可以使用“查找我的 iPhone”丢失模式，以防止他人利用面容 ID 解锁您的设备。

隐私

Apple 非常重视保护隐私。面容 ID 数据（包括您面部的各种数学表示形式）会通过 Secure Enclave 进行加密并得到保护。这些数据会在您使用面容 ID 的过程中（包括认证成功时）不断得到优化和更新，以改进您的体验。如果面容 ID 检测到了相近的匹配项，但客户随后又通过输入密码解锁了设备，它也会更新这些数据。

面容 ID 数据不会离开设备，也永远不会备份到 iCloud 或其他任意位置。只有当您希望将面容 ID 诊断数据提供给 AppleCare 以获取支持时，这些信息才会从您的设备传输出去。即使在这种情况下，数据也不会自动发送给 Apple；您可以先查看并批准诊断数据，然后再发送。

选择注册使用面容 ID 后，您可以控制它的使用方式，也可以随时停用它。例如，如果您不想使用面容 ID 来解锁自己的 iPhone，请打开“设置”>“面容 ID 与密码”>“使用面容 ID”，然后停用“iPhone 解锁”。要停用面容 ID，请打开“设置”>“面容 ID 与密码”，然后轻点“重设面容 ID”。这样做会删除您设备中的面容 ID 数据，包括您面部的各种数学表示形式。如果您选择使用“查找我的 iPhone”或通过抹掉所有内容和设置来抹掉或还原您的设备，所有面容 ID 数据都会被删除。

即使您没有注册使用面容 ID，原深感摄像头仍会智能激活，以支持面部动作感知功能，例如在您没有看向 iPhone 时调暗显示屏，或是在您看向设备时调低提醒音量。例如，在您使用 Safari 时，设备会检查以确定您有没有看向设备；如果没有，则关闭屏幕。如果您不想使用这些功能，可打开“设置”>“通用”>“辅助功能”，然后停用“面部动作感知功能”。

在受支持的应用中，您可以启用面容 ID 认证功能。系统只会通知相关应用认证有没有成功。应用无法访问与已注册的面部关联的面容 ID 数据。

安全性

iPhone 和原深感摄像头系统都经过全面测试，符合国际安全标准。原深感摄像头系统在正常使用条件下非常安全。由于输出很低，这个系统不会对眼睛或皮肤造成任何伤害。在维修或拆解设备的过程中，可能会损坏红外发射器，所以您的 iPhone 应始终由 Apple 或授权服务提供商进行检修，这一点至关重要。原深感摄像头系统具备篡改检测功能。如果检测到篡改，这个系统可能会出于安全原因而被停用。

在通过某些类型的摄像头查看时，您可能会注意到原深感摄像头会发光。这是正常现象，因为部分摄像头或许能够检测到红外光。有人可能还注意到，在很暗的房间内查看时，原深感摄像头会发出微光。在极黑的环境中，这是正常现象。