新挑戰(zhàn)·新機(jī)遇——2020第四屆生物識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用論壇。

2020年10月30日下午，由芯智訊主辦的“新挑戰(zhàn)·新機(jī)遇——2020第四屆生物識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用論壇”，本次高峰論壇匯聚了來(lái)自曠視科技、兆易創(chuàng)新、艾邁斯半導(dǎo)體、高德智感、舜宇智能光學(xué)、思特威、歐菲智聯(lián)等兩百多家產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)，以及中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院等研究機(jī)構(gòu)和行業(yè)媒體，近300人參與。

一、生物識(shí)別產(chǎn)業(yè)的新挑戰(zhàn)與新機(jī)遇

本次論壇活動(dòng)的主題為“新挑戰(zhàn)·新機(jī)遇”，因此在活動(dòng)開(kāi)場(chǎng)前，芯智訊創(chuàng)始人兼總編楊健也以此為題，做了對(duì)于整個(gè)生物識(shí)別產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展的剖析。

△芯智訊創(chuàng)始人兼總編楊健

所謂新挑戰(zhàn)，一方面是新冠疫情，另一方面則是中美科技戰(zhàn)，都對(duì)于包括生物識(shí)別在內(nèi)的整個(gè)科技產(chǎn)業(yè)鏈的帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。

根據(jù)ABI Research的最新報(bào)告，到今年年底，全球指紋識(shí)別的收入預(yù)計(jì)將下降22%，至66億美元。而這與新冠疫情影響下，全球智能手機(jī)出貨的下滑密切相關(guān)。另一方面，由于新冠病毒會(huì)通過(guò)接觸傳播，也使得一些行業(yè)對(duì)于指紋識(shí)別等需要接觸識(shí)別的設(shè)備的部署產(chǎn)生了負(fù)面影響。

在新冠疫情之下，戴口罩已經(jīng)成為了一種“新常態(tài)”，這也對(duì)人臉識(shí)別行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。

疫情也對(duì)全球供應(yīng)鏈產(chǎn)生的深遠(yuǎn)的影響。今年上半年，為了應(yīng)對(duì)新冠疫情，全球很多國(guó)家和地區(qū)的進(jìn)行了區(qū)域性封鎖，使得很多工廠停工，再加上半年疫情對(duì)于紅外測(cè)溫設(shè)備、呼吸機(jī)等相關(guān)設(shè)備的需求極具增長(zhǎng)，也造成了很多關(guān)鍵元器件的缺貨，使得全球供應(yīng)鏈?zhǔn)艿搅溯^大的挑戰(zhàn)。近期，歐洲、南美多國(guó)疫情再度告急，當(dāng)?shù)貢r(shí)間10月28日，法國(guó)、德國(guó)、西班牙三大區(qū)、希臘兩區(qū)宣布將再次封鎖，全球供應(yīng)鏈較再度遭遇巨大挑戰(zhàn)。

與此同時(shí)，在中美貿(mào)易戰(zhàn)、科技戰(zhàn)背景之下，很多的中國(guó)科技企業(yè)遭到了美國(guó)的打壓。而這其中，很多生物識(shí)別相關(guān)的企業(yè)成為了打擊的重點(diǎn)。比如人臉識(shí)別企業(yè)商湯、曠視、依圖等，指紋/3D模組廠商歐菲光、語(yǔ)音識(shí)別廠商科大訊飛、安防監(jiān)控廠商?？?大華等都被美國(guó)列入了實(shí)體清單。這些都對(duì)國(guó)內(nèi)的生物識(shí)別行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)不利的影響。

但是，在挑戰(zhàn)的背后，同樣也帶來(lái)了新的機(jī)遇。

雖然疫情之下，戴口罩對(duì)于人臉識(shí)別帶來(lái)了挑戰(zhàn)，但是相關(guān)技術(shù)公司已經(jīng)克服這一難題，實(shí)現(xiàn)了戴口罩情況下的人臉識(shí)別。與此同時(shí)，包括人臉識(shí)別、語(yǔ)音/聲紋識(shí)別、虹膜識(shí)別、靜脈識(shí)別等在內(nèi)的非接觸式生物識(shí)別技術(shù)也迎來(lái)了快速發(fā)展。

根據(jù)KBV Research發(fā)布的一份報(bào)告預(yù)測(cè)，受新冠病毒大流行的影響，非接觸式生物識(shí)別技術(shù)將迎來(lái)快速發(fā)展，到2026年，全球非接觸式生物識(shí)別技術(shù)市場(chǎng)將接近186億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率為19.1%。

研究機(jī)構(gòu)Future Market Insights的最新報(bào)告對(duì)非接觸式生物識(shí)別的發(fā)展更為樂(lè)觀，根據(jù)他們的預(yù)測(cè)，從2020年到2030年，非接觸式生物識(shí)別技術(shù)將順應(yīng)新冠大流行的浪潮，復(fù)合年增長(zhǎng)率達(dá)到17.4%，全球市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng)五倍，達(dá)到700億美元。

另外，受疫情影響，研究機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，在醫(yī)療保健中的生物識(shí)別技術(shù)到2024年將增長(zhǎng)四倍。

那么從更長(zhǎng)的時(shí)間維度來(lái)看，后疫情時(shí)代，生物識(shí)別產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)將會(huì)如何？

楊健還引述了全球行業(yè)分析公司GIA(Global Industry Analysts, Inc.)的一份預(yù)測(cè)報(bào)告顯示，2020年全球生物識(shí)別市場(chǎng)預(yù)計(jì)將達(dá)到241億美元，而在這之后的7年，年復(fù)合年增長(zhǎng)率將達(dá)到19.3%。到2027年，全球生物識(shí)別市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到828億美元。屆時(shí)，僅中國(guó)的市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將占到全球的一半份額，即超過(guò)400億美元。

具體到生物識(shí)別的細(xì)分領(lǐng)域，根據(jù)GIA的預(yù)測(cè)，2020-2027年間，面部識(shí)別的年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到18.2%，語(yǔ)音生物識(shí)別的年復(fù)合增長(zhǎng)率為17%，到2027年，面部識(shí)別的市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)150億美元，語(yǔ)音生物識(shí)別市場(chǎng)規(guī)模也將達(dá)到80億美元左右。預(yù)計(jì)3D面部識(shí)別將面部識(shí)別當(dāng)中占據(jù)最高的市場(chǎng)份額，而亞太地區(qū)有望在各地區(qū)中實(shí)現(xiàn)最高的增長(zhǎng)。

2020年-2027年全球虹膜識(shí)別的年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到18.8%，到2027年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到103億美元。

另外一份報(bào)告顯示，2020年全球生物識(shí)別市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到250億美元（跟GIA的預(yù)測(cè)接近）。預(yù)計(jì)靜脈識(shí)別將拿到8%的市場(chǎng)份額，市場(chǎng)規(guī)模約20億美元。而在2015年靜脈識(shí)別占比僅2%。

當(dāng)然，以上所提到的市場(chǎng)規(guī)模主要是與生物識(shí)別技術(shù)密切相關(guān)的部分，而從整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條來(lái)看，生物識(shí)別技術(shù)所影響的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模將更加龐大。

根據(jù)Markets and Markets的一份新報(bào)告，到2025年，全球身份識(shí)別和訪問(wèn)管理軟件市場(chǎng)的價(jià)值將達(dá)到241億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)14.5%。

根據(jù)IDC的研究，如果不受各國(guó)未來(lái)計(jì)劃推出的針對(duì)生物識(shí)別技術(shù)的法規(guī)的影響，到2025年，全球視頻監(jiān)控?cái)z像頭的收入將達(dá)到440億美元。

“從各項(xiàng)研究數(shù)據(jù)來(lái)看，至少未來(lái)近十年內(nèi)，全球的生物識(shí)別產(chǎn)業(yè)仍將保持接近20%左右的年復(fù)合增長(zhǎng)率高速的發(fā)展，到2030年，市場(chǎng)規(guī)模必將超過(guò)1000億美元，市場(chǎng)前景廣闊，大有可為。”楊健先生在開(kāi)場(chǎng)致辭最后總結(jié)到。

二、曠視科技謝憶楠：計(jì)算機(jī)視覺(jué)需要更多的“＋”

作為全球知名的人工智能及人臉識(shí)別技術(shù)廠商，曠視科技資深副總裁謝憶楠在芯智訊主辦的“2020第四屆生物識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用高峰論壇”上做了主題為《CV+的技術(shù)洞察與實(shí)踐》的分享。

△曠視科技資深副總裁謝憶楠

作為最早從人臉識(shí)別領(lǐng)域切入市場(chǎng)曠視科技來(lái)說(shuō)，很多人一提起曠視，首先會(huì)想到的是曠視科技的“Face++”，將曠視與人臉識(shí)別緊密結(jié)合起來(lái)。但是，曠視之所以叫“曠視”的實(shí)際含義是“更大的視覺(jué)”。

“我們的使命是讓機(jī)器可以看到世界。”謝憶楠解釋到。而機(jī)器看到世界往往是通過(guò)攝像頭，通過(guò)攝像頭還原圖像，一直以來(lái)是以人眼作為標(biāo)準(zhǔn)。如何達(dá)到甚至超過(guò)人眼的水平，然后去理解其背后的信息，這也是CV（計(jì)算機(jī)視覺(jué)）技術(shù)發(fā)展的方向。

謝憶楠表示：“在視覺(jué)領(lǐng)域里你能做得越多越好，你才能看理解后能做到什么樣。之前曠視主要做人臉識(shí)別，現(xiàn)在我們做機(jī)器視覺(jué)算法，可以做更多的事情。”

對(duì)于計(jì)算機(jī)視覺(jué)（CV）企業(yè)來(lái)說(shuō)，在比拼技術(shù)高低的時(shí)候，過(guò)去通常都是以在某些國(guó)際競(jìng)賽上拿下了幾個(gè)第一，識(shí)別率達(dá)到了百分之多少，但是這個(gè)百分比究竟代表著什么，不知道，只知道越接近100%越好。但是實(shí)際上，CV的價(jià)值在于，如何讓CV這件事變成“+”號(hào)，如何往下加得更深，如何向前向后延展？

為此，曠視在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、低比特網(wǎng)絡(luò)（超強(qiáng)性能功耗比）、算法訓(xùn)練的規(guī)模化路徑、算法自演化、針對(duì)移動(dòng)端的高效卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、算法與芯片Co-Design以及AutoML等方面做了很多的工作。

“通過(guò)與合作伙伴進(jìn)行算法/芯片Co-Design，再加上低比特方案，我們的算法可以在芯片側(cè)實(shí)現(xiàn)超強(qiáng)性能功耗比。AutoML可以自己做演進(jìn)學(xué)習(xí)，用自動(dòng)模型搜索的方式，快速訓(xùn)練算法，某一個(gè)場(chǎng)景下用哪個(gè)模型做這件事效果最好，這件事顯然機(jī)器比人更強(qiáng)。”謝憶楠進(jìn)一步解釋到。

此外在系統(tǒng)層面，曠視還開(kāi)源了深度學(xué)習(xí)框架天元，開(kāi)源了三位一體的自研的AI生產(chǎn)力平臺(tái)Brain++，通過(guò)工程化，極大的提升了效率。在數(shù)據(jù)層面，曠視還推出了全球最大的精標(biāo)物體檢測(cè)數(shù)據(jù)集Objects356。

回到機(jī)器視覺(jué)算法本身，曠視針對(duì)包括人臉識(shí)別在內(nèi)的很多的行業(yè)和場(chǎng)景也推出了很多的視覺(jué)算法，但是各個(gè)行業(yè)和場(chǎng)景都有著不同的要求，這也意味著我們還需要更多的算法。

光有好的計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法還不夠，要想解決行業(yè)所面臨的問(wèn)題，還需要綜合很多方面的東西。一方面，提升關(guān)聯(lián)度。比如臉人關(guān)聯(lián)、人車(chē)關(guān)聯(lián)、人-事件關(guān)聯(lián)、人-時(shí)空關(guān)聯(lián)、人-貨關(guān)聯(lián)等。構(gòu)建以視覺(jué)目標(biāo)為核心的關(guān)系圖譜，基于關(guān)系圖譜的數(shù)據(jù)挖掘引擎；另一方面，識(shí)別更廣的維度。比如識(shí)別更多不同類(lèi)型的目標(biāo)、更多人或物的屬性、更多的事件（摔倒、奔跑、抽煙、打電話、睡覺(jué)等）、更全面的識(shí)別各種態(tài)勢(shì)（如人群計(jì)數(shù)、人流方向、人群聚集、排隊(duì)長(zhǎng)度等）；更高的精度。在感知精度方面，碎片化需求的精度需要逐一優(yōu)化到99%+，在檢索精度方面，視覺(jué)大數(shù)據(jù)通用搜索引擎，也需要精度的持續(xù)演進(jìn)。

以上這些都是計(jì)算機(jī)視覺(jué)所面臨的挑戰(zhàn)，只有解決了這些挑戰(zhàn)，我們才能獲得更大的機(jī)遇。“有些挑戰(zhàn)可能并不如我們想象那么難，但是他給我們的機(jī)遇蠻大的。比如在這次新冠疫情所需的自動(dòng)測(cè)溫設(shè)備方面，考驗(yàn)的是各家做CV的公司，做紅外的公司，做應(yīng)用的公司，哪家可以先把視覺(jué)、紅外和整個(gè)系統(tǒng)先打通的能力。你有硬件基礎(chǔ)、CV基礎(chǔ)，又有調(diào)和其他硬件結(jié)合的基礎(chǔ)才能做好這件事。”

對(duì)于視覺(jué)算法的規(guī)模化路徑，謝憶楠表示，“第一，需要很多的模型；第二，需要自動(dòng)模型做算法。”而在這些方面，曠視也已經(jīng)有了很多的積累。謝憶楠強(qiáng)調(diào)，曠視擁有全球規(guī)模最大的計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究院，研究人員數(shù)量超過(guò)了500位。

此外，謝憶楠還介紹了曠視的計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在數(shù)字孿生、計(jì)算機(jī)攝影（超級(jí)義眼、屏下攝影）、視覺(jué)反饋控制方面的探索與實(shí)踐，并以曠視“河圖”在一汽富維的應(yīng)用為例，展示了曠視的整倉(cāng)智能化方案對(duì)于物流行業(yè)效率的提升。

“會(huì)議的主題是‘新挑戰(zhàn)·新機(jī)遇’，技術(shù)的突破是我們面臨的挑戰(zhàn)。技術(shù)突破越深，我們才能通過(guò)AI創(chuàng)造更多的價(jià)值。如果我們沿著之前的技術(shù)方向一直往下，真正要實(shí)現(xiàn)的東西是對(duì)技術(shù)不斷的深入。CV這件事不斷通過(guò)‘+’號(hào)越深越廣才會(huì)越好，才能真正給大家?guī)?lái)更多的價(jià)值。”謝憶楠最后總結(jié)到。

三、兆易創(chuàng)新的生物識(shí)別傳感器布局：電容、光學(xué)、大面積TFT、超聲指紋，ToF全面發(fā)力

作為國(guó)內(nèi)知名的NOR Flash及MCU廠商，2019年兆易創(chuàng)新成功并購(gòu)國(guó)內(nèi)第二大的指紋識(shí)別芯片廠商思立微，成立傳感器事業(yè)部。

除了原有的電容式觸控芯片、電容指紋芯片、OLED屏下光學(xué)指紋芯片之外，兆易創(chuàng)新還在去年推出了TFT大面積屏下指紋識(shí)別芯片（待量產(chǎn)）以及第一顆一體式MEMS超聲波指紋芯片（待量產(chǎn)），今年還推出了第一顆特殊工藝的ToF芯片。

目前兆易創(chuàng)新是國(guó)內(nèi)僅有的兩家可量產(chǎn)供貨光學(xué)指紋芯片的企業(yè)之一，同時(shí)觸控和指紋產(chǎn)品也廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外知名的移動(dòng)終端廠商，也是全球唯一能提供包括電容、光學(xué)、大面積、超聲等最全指紋方案的供應(yīng)商。

TFT大面積屏下指紋識(shí)別芯片GSL7253

據(jù)介紹，兆易創(chuàng)新所推出的大面積TFT屏下指紋傳感器GSL7253，面積為30mm*20mm，具有高QE 80%，超?。ê穸葍H0.3mm），COG封裝工藝，支持任意位置解鎖，盲解，支持雙指/多指紋解鎖。

兆易創(chuàng)新傳感器事業(yè)部ToF市場(chǎng)總監(jiān)劉浩雷在芯智訊主辦的“2020第四屆生物識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用高峰論壇”上表示，大面積TFT屏下指紋的多指采集/識(shí)別特性非常適合用于機(jī)場(chǎng)、車(chē)站、海關(guān)等高安全等級(jí)較高的場(chǎng)景。未來(lái)兆易創(chuàng)新還將會(huì)推出更大面積的TFT指紋芯片，積極布局大面積指紋識(shí)別上和未來(lái)的掌紋識(shí)別。

△兆易創(chuàng)新傳感器事業(yè)部ToF市場(chǎng)總監(jiān)劉浩雷

從兆易創(chuàng)新公布的指紋產(chǎn)品路線圖可以看到，兆易創(chuàng)新目前已經(jīng)開(kāi)始在開(kāi)發(fā)第二代TFT大面積屏下指紋芯片，面積進(jìn)一步增加到了 30mm*23mm/28mm*25mm，工藝也升級(jí)到了COF。2021年還將會(huì)推出第三代的產(chǎn)品。

一體式MEMS超聲波指紋芯片GSL8165

相對(duì)于光學(xué)屏下指紋和電容指紋來(lái)說(shuō)，超聲波指紋擁有更強(qiáng)的穿透力，可以穿透OLED屏、玻璃、金屬、塑料，可以穿透識(shí)別油污和濕手指，這也使得廠商可以做一些隱藏式的指紋識(shí)別，比如放在金屬之下，或者玻璃蓋板下，這樣就可以兼顧整個(gè)工業(yè)設(shè)計(jì)的美觀。同時(shí)，超聲波可以穿透表皮，直達(dá)真皮層，安全性更高。

劉浩雷表示，兆易創(chuàng)新的超聲波指紋芯片，基于CMOS工藝獨(dú)創(chuàng)單硅片MEMS結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于工藝實(shí)現(xiàn)；并采用了Beam-forming多點(diǎn)同時(shí)發(fā)送聚焦的技術(shù)，進(jìn)一步增加了超聲波的穿透能力，使得識(shí)別性能更好。同時(shí)，系統(tǒng)算法層面利用邊緣AI、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，進(jìn)一步提升其安全性。

△兆易創(chuàng)新在現(xiàn)場(chǎng)展示的超聲波屏下指紋樣機(jī)

ToF芯片

自從2017年蘋(píng)果推出了基于結(jié)構(gòu)光技術(shù)的iPhone X，使用3D人臉識(shí)別FaceID代替了指紋識(shí)別TouchID，3D視覺(jué)市場(chǎng)便得到了快速的發(fā)展。隨后眾多的安卓旗艦也開(kāi)始跟進(jìn)采用結(jié)構(gòu)光技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)3D人臉識(shí)別。

不過(guò)，由于結(jié)構(gòu)光更適用于近距離的的3D識(shí)別，智能手機(jī)應(yīng)用限于前置解鎖、支付以及3D表情等。相比之下，ToF 3D技術(shù)則可以適用于中遠(yuǎn)距離，應(yīng)用包含 3D 人臉識(shí)別、3D 建模以及手勢(shì)識(shí)別、體感游戲、AR/VR 在內(nèi)的更多場(chǎng)景中，并且模組復(fù)雜度低，更小巧，易于集成，成為安卓旗艦手機(jī)的后置3D鏡頭首選。前攝應(yīng)用比例也越來(lái)越高，并且有望實(shí)現(xiàn)屏下部署。

值得注意的是，今年蘋(píng)果iPad、iPhone 12 Pro系列又采用了基于ToF技術(shù)的激光雷達(dá)掃描儀，使得整個(gè)3D視覺(jué)市場(chǎng)又迎來(lái)了新一輪的爆發(fā)。不過(guò)，蘋(píng)果采用的并不是當(dāng)下主流的iToF技術(shù)，而是采用的dToF技術(shù)。

所謂iToF，是通過(guò)發(fā)射特定頻率的調(diào)制光，檢測(cè)反射調(diào)制光和發(fā)射的調(diào)制光之間的相位差，測(cè)量飛行時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于深度信息的感知。dToF的原理則為向被測(cè)物體發(fā)射光脈沖，通過(guò)對(duì)反射和發(fā)射光脈沖時(shí)間間隔的測(cè)量，直接計(jì)算待測(cè)物體的深度。

從兩種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)上來(lái)看，dToF直接測(cè)量飛行時(shí)間，具備低功耗、抗干擾等優(yōu)勢(shì)，適用于對(duì)測(cè)距精度要求高的較遠(yuǎn)距離測(cè)距場(chǎng)景，因?yàn)槠錅y(cè)量精度不會(huì)因距離增大而降低。iToF 間接測(cè)量飛行時(shí)間，具備低成本、較高分辨率優(yōu)勢(shì)，適用于中遠(yuǎn)距離測(cè)距。

那么對(duì)于iToF和dToF兩種技術(shù)未來(lái)的發(fā)展，兆易創(chuàng)新是如何看待的呢？

對(duì)此，劉浩雷告訴芯智訊：“在我們來(lái)看，iToF和dToF本身是各有特點(diǎn)，一段時(shí)間內(nèi)iToF和dToF會(huì)并行。以手機(jī)為例，iToF的分辨率比較高，適合前攝，人臉解鎖、支付。dToF的優(yōu)點(diǎn)在于距離、測(cè)量精度在工作范圍內(nèi)相對(duì)固定，更適合遠(yuǎn)距離場(chǎng)景。dToF的低分辨率、產(chǎn)業(yè)鏈、工藝成熟度及成本都需要提升，有很大成長(zhǎng)空間。在較長(zhǎng)周期內(nèi)iToF和dToF存在于各自的重要市場(chǎng)。”

此外，在創(chuàng)新工藝方面，兆易創(chuàng)新也有布局。劉浩雷介紹到，兆易創(chuàng)新在今年推出了第一顆特殊工藝的ToF芯片（QVGA分辨率），可以同時(shí)支持1350nm~1550nm長(zhǎng)波段以及940波段光源，而1350nm~1550nm波段應(yīng)用抗光性會(huì)更優(yōu)，戶外表現(xiàn)更加出色。對(duì)人眼的安全性會(huì)更有保障。光電轉(zhuǎn)化效率在1350nm波段，光電轉(zhuǎn)換率可達(dá)50%；在940nm波段，光電轉(zhuǎn)換率可達(dá)65%，相比基于硅工藝的ToF芯片高出近一倍。

四、掌握核心戰(zhàn)“疫”利器，后疫情時(shí)代高德紅外如何出圈？

在今年爆發(fā)的新冠疫情防控當(dāng)中，由于發(fā)熱是新冠病毒感染者的重要癥狀之一，因此體溫篩查成為公共區(qū)域疫情監(jiān)測(cè)的主要手段之一。但是，傳統(tǒng)的溫度計(jì)、額溫槍等測(cè)溫設(shè)備，不僅需要一對(duì)一檢查，檢測(cè)速度慢，而且還需要近距離接觸，存在較大的交叉感染風(fēng)險(xiǎn)。因此，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離（可達(dá)數(shù)米）、非接觸式、多目標(biāo)同時(shí)快速進(jìn)行體溫檢測(cè)的全自動(dòng)紅外熱成像測(cè)溫設(shè)備，成為了公眾場(chǎng)所甄別發(fā)熱人群效率最高的一種方式，在這場(chǎng)“戰(zhàn)疫”中發(fā)揮了非常積極的作用。

而對(duì)于紅外熱成像測(cè)溫設(shè)備來(lái)說(shuō)，其核心的紅外探測(cè)器技術(shù)由于之前主要被用于軍事領(lǐng)域，并且現(xiàn)代化軍隊(duì)對(duì)紅熱成像技術(shù)的依賴(lài)也在不斷加強(qiáng)，核心技術(shù)由國(guó)外少數(shù)國(guó)家掌控并高度管制，各國(guó)對(duì)高端軍用紅外產(chǎn)品及相關(guān)技術(shù)實(shí)施禁運(yùn)以維持壟斷地位。這也在一定程度上限制了國(guó)內(nèi)高端紅外探測(cè)技術(shù)的發(fā)展。

根據(jù)《瓦森納協(xié)定》中對(duì)于紅外探測(cè)器的規(guī)定，滿足“一定條件”的紅外熱像儀將屬于“武器級(jí)別”，該級(jí)別的紅外熱像儀需要獲得相關(guān)證書(shū)才可出口。這些“一定條件”包括對(duì)圖像采集頻率、像素、價(jià)格的要求。在該協(xié)定下，長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)高端紅外技術(shù)受到國(guó)外封鎖，對(duì)于高端探測(cè)器的內(nèi)在需求缺口大。

在此背景之下，美國(guó)的Flir以及2019年由Sofradir和ULIS合并而成的Lynred成為了全球非制冷紅外探測(cè)器的主要供應(yīng)商。而對(duì)于國(guó)產(chǎn)紅外設(shè)備廠商來(lái)說(shuō)，在高端紅外熱成像探測(cè)器進(jìn)口受限的情況下，自研也就成了一條必須要走的路。

作為國(guó)產(chǎn)紅外熱成像設(shè)備的領(lǐng)軍企業(yè)，高德紅外早在2009年就開(kāi)始自主研發(fā)紅外熱成像探測(cè)器，經(jīng)過(guò)數(shù)年的研發(fā)，終于在2013年成功推出了首款紅外熱成像芯片，隨后又解決了MEMS、陶瓷封裝、讀出電路設(shè)計(jì)、晶圓級(jí)封裝等關(guān)鍵技術(shù)，成為了當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)唯一一家擁有自主紅外熱成像芯片生產(chǎn)線的企業(yè)。

△高德智感市場(chǎng)總監(jiān)金朝昊

高德紅外子公司高德智感市場(chǎng)總監(jiān)金朝昊先生在芯智訊主辦的“2020第四屆生物識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用高峰論壇”上表示，“目前高德紅外用的所有Sensor都是自主研發(fā)的紅外芯片。2013年之前，中國(guó)所有紅外探測(cè)器進(jìn)口自歐洲，中國(guó)沒(méi)有自主生產(chǎn)能力、研發(fā)能力。高德紅外上市后主要干的一件事是把資金投到紅外探測(cè)器的研發(fā)。2013年我們實(shí)現(xiàn)第一代自主芯片的研發(fā)，2015年實(shí)現(xiàn)全面量產(chǎn)。到現(xiàn)在我們公司不需要再進(jìn)口任何一片紅外傳感器的芯片，我們把芯片做到多樣化，將一致性、均勻性、穩(wěn)定性做得非常好。能夠確保即便在大批量出貨的情況下，我也能保證每一片紅外探測(cè)器的性能，這樣就能確保在生產(chǎn)防疫設(shè)備時(shí)的測(cè)溫精準(zhǔn)性。”

目前高德紅外在國(guó)內(nèi)已擁有三條8英寸探測(cè)器芯片(制冷、非制冷)批產(chǎn)線，包括：先進(jìn)的8英寸0.25微米批產(chǎn)型氧化釩（VOx）非制冷紅外探測(cè)器生產(chǎn)線、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的8英寸0.5微米碲鎘汞（MCT）制冷紅外探測(cè)器生產(chǎn)線、國(guó)內(nèi)先進(jìn)的8英寸0.5微米批產(chǎn)型二類(lèi)超晶格（T2SL）制冷紅外探測(cè)器生產(chǎn)線。

同時(shí)，高德紅外還成功構(gòu)建了從底層紅外核心器件，到頂層完整光電系統(tǒng)的全產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)生產(chǎn)體系。作為武漢本土企業(yè)，在今年的疫情防控當(dāng)中發(fā)揮了極為重要的作用，特別是在武漢封城導(dǎo)致供應(yīng)鏈中斷的情況下。

“疫情期間，我們?cè)谖錆h，供應(yīng)鏈非常受影響。我們有自己自研自產(chǎn)的Sensor，最大的問(wèn)題就解決了。如果沒(méi)有這個(gè)Sensor，你可能需要進(jìn)口或者國(guó)內(nèi)其他廠家在生產(chǎn)，但是都不在武漢。”金朝昊說(shuō)到。

在測(cè)溫精度上，得益于高德紅外歷時(shí)十年，采集了上萬(wàn)人次的環(huán)溫、濕度、紅外體表溫度、真實(shí)體內(nèi)溫度、性別、年齡等多元關(guān)系樣本，以及基于SVM模型的體表溫度到體內(nèi)溫度映射模型，通過(guò)紅外+大數(shù)據(jù)+AI技術(shù)，高德紅外保證了保證10~35℃環(huán)溫下，體表到體內(nèi)的精準(zhǔn)反算。

此外，針對(duì)疫情當(dāng)中，戴口罩已成為常態(tài)，高德智感也實(shí)現(xiàn)了戴口罩情況下的可見(jiàn)光人臉檢測(cè)和單紅外人臉檢測(cè)，以及雙光活體辨別（可以有效辨別活體與非活體人臉。）

金朝昊表示，在疫情發(fā)生之后，高德智感僅用了100天就推出了10款防疫專(zhuān)用產(chǎn)品。當(dāng)然，疫情確實(shí)推動(dòng)了高德紅外及高德智感今年?duì)I收的暴漲，但是我也需要考慮，疫情之后我們?nèi)绾卫^續(xù)保持增長(zhǎng)，因此我們需求開(kāi)拓新的市場(chǎng)。

據(jù)介紹，目前高德智感還聯(lián)合合作伙伴開(kāi)發(fā)了一系列的創(chuàng)新形態(tài)產(chǎn)品，比如機(jī)器人、刷臉面感機(jī)、閘機(jī)、AR眼鏡等。還將紅外熱成像技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)展到了智慧養(yǎng)老（在臥室、浴室等區(qū)域，紅外圖像可以提供具有隱私保護(hù)的姿態(tài)檢測(cè)）、智能家居（比如與空調(diào)廠商合作，將紅外熱成像技術(shù)與空調(diào)集成在一起，可識(shí)別人體方位、數(shù)量、人體與室溫的溫差，自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度）、兒童看護(hù)（可以監(jiān)控嬰兒夜間踢被子的情況）、兒童健康、智慧酒店、智能樓宇、智能輔助駕駛、支付安全（目前3D人臉可被3D面具破解，但是加上體溫檢測(cè)后，可以更加安全，因?yàn)槿四樀拿娌繙囟确植际怯胁町惖?。?/p>

目前對(duì)于紅外熱成像芯片來(lái)說(shuō)，成本仍然是一大挑戰(zhàn)。對(duì)此金朝昊表示：“之前一個(gè)Sensor可能要兩三千塊錢(qián)，不可能用到大規(guī)模的行業(yè)。而且供應(yīng)也屬于小眾供應(yīng)鏈，根本無(wú)法大批量的生產(chǎn)。我們高德一直往這方面推，希望把它做小做便宜，功耗做低，價(jià)格、重點(diǎn)也變小，易于集成。近期我們推出TIMO紅外熱成像模組，尺寸非常小，主要是采用了晶圓級(jí)封裝技術(shù)，鏡頭也是雙面非球面晶圓模壓。我們把生產(chǎn)工藝流程做到跟手機(jī)常用的可見(jiàn)光鏡頭模組一樣，可以保證大規(guī)模生產(chǎn)。”

對(duì)于紅外熱成像探測(cè)器未來(lái)的發(fā)展方向，金朝昊表示：“我們會(huì)往兩個(gè)方向發(fā)展：一是分辨率全覆蓋，從低到高；二是多模形式的集成，實(shí)現(xiàn)功能的復(fù)用和一體化提升。”

五、艾邁斯半導(dǎo)體：可提供創(chuàng)新的光譜技術(shù)和完整的3D傳感技術(shù)

作為全球知名的傳感器廠商，艾邁斯半導(dǎo)體（ams）擁有極為豐富的傳感器產(chǎn)品組合，覆蓋了光學(xué)、成像、環(huán)境、音頻四大領(lǐng)域。

根據(jù)財(cái)報(bào)信息顯示，2019年，ams營(yíng)收達(dá)到了20.86億美元，營(yíng)收同比增長(zhǎng)了32%，客戶數(shù)量超過(guò)8000個(gè)，員工數(shù)量達(dá)到了9000人。而ams的快速增長(zhǎng)主要得益于專(zhuān)注傳感器方面的產(chǎn)品，特別是在3D、光感傳感器，在知名手機(jī)廠商的應(yīng)用上的成長(zhǎng)非常迅速。今年ams還成功收購(gòu)了歐司朗，營(yíng)收規(guī)模有望達(dá)到50億美元乃至更高的水平。

ams現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師經(jīng)理李銘豪在芯智訊主辦的“2020第四屆生物識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用高峰論壇”上表示，ams是光傳感解決方案的全球領(lǐng)導(dǎo)者，擁有開(kāi)創(chuàng)性光學(xué)傳感和光譜傳感解決方案，廣泛的產(chǎn)品組合（包括顯示管理、接近傳感、BOLED等），此外在生物傳感、光譜傳感等新型市場(chǎng)和應(yīng)用領(lǐng)域，ams也是技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者。

△ams現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師經(jīng)理李銘豪

在具體的應(yīng)用方面，近紅外光譜傳感器可用于水果成熟度及食品成份分析，可見(jiàn)光光譜傳感器（AS7341L）可對(duì)生物體的顏色精確定位，還可以應(yīng)用于膚質(zhì)的檢測(cè)和病毒檢測(cè)等方面。

特別值得一提的是，為了應(yīng)對(duì)新冠疫情，ams在今年還利用可用于病毒檢測(cè)多通道的可見(jiàn)光光譜傳感器AS7341L與Senova聯(lián)合開(kāi)發(fā)了全新的病毒抗體檢測(cè)解決方案，目前雙方聯(lián)合開(kāi)發(fā)的CONVID-19病毒抗體測(cè)試盒已成功上市并已大批量使用 ，具有實(shí)驗(yàn)室設(shè)備級(jí)品質(zhì)。

據(jù)介紹，該方案采用了數(shù)字化LFT檢測(cè)方式，具有靈敏、經(jīng)濟(jì)高效、可實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)、立即獲得檢測(cè)結(jié)果（幾分鐘）、可獲得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的特點(diǎn)。同時(shí)該方案的檢測(cè)范圍非常廣，不僅僅可以用于COVID-19，也可以選擇其他特定的病毒。另外一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)就是我們有連接性，可以通過(guò)藍(lán)牙模塊和云設(shè)備，對(duì)于數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，針對(duì)傳染病的分析具有很大的意義。

另外，在與生物識(shí)別密切相關(guān)的3D視覺(jué)領(lǐng)域，ams也有著全套的3D光學(xué)傳感器解決方案，涵蓋了結(jié)構(gòu)光(SL)、飛行時(shí)間(iToF/dToF)、主動(dòng)立體視覺(jué)(ASV)三種3D架構(gòu)，以及其所需的VCSEL（垂直共振腔表面放射激光）、光學(xué)衍射元件（DOE）、準(zhǔn)直鏡頭（WLO）、高量子效率NIR全局快門(mén)圖像傳感（與SmartSens合作）等關(guān)鍵元器件以及軟件、算法IP。

李銘豪表示，3D業(yè)務(wù)是最近幾年ams成長(zhǎng)最快的業(yè)務(wù)之一。三年前，ams的營(yíng)收在6億美元左右，去年增長(zhǎng)到了超過(guò)20億美元，這很大程度得益于我們3D產(chǎn)品的增長(zhǎng)，以及在人臉識(shí)別、智能家居、AR/VR、工業(yè)自動(dòng)化、汽車(chē)等領(lǐng)域的應(yīng)用。

對(duì)于去年以來(lái)比較熱的ToF技術(shù)，李銘豪透露，在遠(yuǎn)距離的檢測(cè)上，dToF有著明顯的優(yōu)勢(shì)。ams很早就推出了單點(diǎn)的ToF，在手機(jī)的對(duì)焦系統(tǒng)中有較為廣泛的應(yīng)用。后續(xù)，ams還會(huì)推出4x4的，可以做手勢(shì)、運(yùn)動(dòng)等方面的應(yīng)用。未來(lái)還將會(huì)推出ToF的陣列，可以應(yīng)用于自動(dòng)駕駛領(lǐng)域。

六、腦機(jī)接口技術(shù)：正從科幻逐步走向現(xiàn)實(shí)

相信大家都看過(guò)《黑客帝國(guó)》這部經(jīng)典的科幻片，在片中，主角們的大腦通過(guò)一個(gè)線纜與電腦連接后，就可直接憑借意識(shí)暢游虛擬世界，對(duì)于自己不會(huì)的東西，只需幾秒鐘，將相關(guān)知識(shí)輸入大腦即可學(xué)會(huì)。此外還有卡梅隆導(dǎo)演的《阿凡達(dá)》當(dāng)中，男主角通過(guò)意識(shí)替換控制阿凡達(dá)，然后又可通過(guò)阿凡達(dá)與飛龍進(jìn)行意識(shí)對(duì)接，用意識(shí)直接控制飛龍。還有《阿麗塔：戰(zhàn)斗天使》中的腦神經(jīng)與電子裝置對(duì)接，可直接通過(guò)意識(shí)自由的控制整個(gè)機(jī)械軀體。這些確實(shí)是非常的科幻，現(xiàn)在隨著腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展，科幻有可能變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)嗎？

對(duì)此，中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院腦功能圖譜與行為研究中心首席研究員李驍健博士在芯智訊主辦的“2020第四屆生物識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用高峰論壇”上表示，要實(shí)現(xiàn)這些科幻片中情節(jié)并非完全不可能，但是距離實(shí)現(xiàn)還非常的遙遠(yuǎn)。而目前的腦機(jī)接口已經(jīng)可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)：彌補(bǔ)收發(fā)信息器官的帶寬差、替代受損傷的收發(fā)信息器官、不依賴(lài)收發(fā)信息器官直接和外界通訊。

△中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院腦功能圖譜與行為研究中心首席研究員李驍健博士

由于大腦的信息的收發(fā)是通過(guò)神經(jīng)元來(lái)完成的，所以腦機(jī)接口需要通過(guò)“傳感器”來(lái)監(jiān)聽(tīng)神經(jīng)元的活動(dòng)，而傳感器（神經(jīng)電極）距離神經(jīng)元越近，信號(hào)的清晰度就會(huì)越高。

因此，腦機(jī)接口技術(shù)也分成了非侵入式（腦外）、侵入式（通過(guò)手術(shù)等方式直接將電極植入到大腦皮層）和半侵入式（將腦機(jī)接口植入到顱腔內(nèi)，但是在大腦皮層之外）。

相比之下，侵入式的腦機(jī)接口門(mén)檻較高，但是信號(hào)的清晰度也更高。Space X及特斯拉創(chuàng)始人埃隆·馬斯克旗下的腦機(jī)接口公司Neuralink選擇的就是侵入式腦機(jī)接口技術(shù)。其最新的技術(shù)是利用一臺(tái)神經(jīng)手術(shù)機(jī)器人向人腦中植入數(shù)十根直徑只有4-6微米的“線”以及專(zhuān)有技術(shù)芯片，然后可以直接通過(guò)無(wú)線的形式讀取大腦信號(hào)。與以前的技術(shù)相比，新技術(shù)對(duì)大腦的損傷更小，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)也更多。

正如前面所提到的，由于侵入式腦機(jī)接口的門(mén)檻較高，目前主要是歐美企業(yè)在做，國(guó)內(nèi)企業(yè)幾乎沒(méi)有涉及。即便是非侵入式的腦機(jī)接口技術(shù)，國(guó)內(nèi)從事的企業(yè)也并不多。

據(jù)李驍健博士介紹，目前中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院腦功能圖譜與行為研究中心在侵入式腦機(jī)接口技術(shù)研究方面已經(jīng)有了一些成功。比如在擬態(tài)神經(jīng)電極陣列制造方面，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)具有有機(jī)柔性基底，可以完美貼附在腦組織表面，基本可以和腦組織融為一體。電極厚度約 1微米，寬度 5微米，單組 128通道；在高通量神經(jīng)信息獲取和解析系統(tǒng)樣機(jī)方面，已擁有基于場(chǎng)編程門(mén)陣列和USB3.0技術(shù)的 1000通道，具有并行獲取神經(jīng)信息的能力的系統(tǒng)樣機(jī)。每個(gè)通道可以達(dá)到 30K每秒采樣率。具有濾波、實(shí)時(shí)神經(jīng)元信號(hào)探測(cè)和數(shù)據(jù)壓縮功能；在腦內(nèi)微植入手術(shù)機(jī)器人方面，中科院已具有 5組獨(dú)立可編程自動(dòng)操作的5維度位操作機(jī)械臂，定位精度小于 1微米?？赏瑫r(shí)對(duì)小動(dòng)物的 5個(gè)腦區(qū)植入電極陣列。

“腦機(jī)接口技術(shù)并不是一項(xiàng)新技術(shù)，早在上世紀(jì)60-70年代，為了幫助很多殘疾退伍軍人，幫助他們生活自理，美國(guó)就開(kāi)始研究運(yùn)動(dòng)腦機(jī)接口技術(shù)。目前在運(yùn)動(dòng)腦機(jī)接口技術(shù)方已經(jīng)取得了非常大的成功。比如在2012年，第一個(gè)腦控機(jī)器人成功實(shí)現(xiàn)；2016年，第一個(gè)人腦控制癱瘓上肢也成功了。”李驍健博士說(shuō)到。

對(duì)于腦機(jī)接口的研究，目前除了可以在一定程度上恢復(fù)運(yùn)動(dòng)功能，同時(shí)也可以用在視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、語(yǔ)言功能的恢復(fù)上，比如：人工耳蝸、人工視網(wǎng)膜、腦起搏器等。2019年第一個(gè)人腦神經(jīng)解碼語(yǔ)音合成器研發(fā)成功，通過(guò)解碼與人類(lèi)下頜、喉頭、嘴唇和舌頭動(dòng)作相關(guān)的腦信號(hào)，可以合成出受試者想要表達(dá)的語(yǔ)音。

那么目前的腦機(jī)接口技術(shù)是否還可以用來(lái)治療腦精神疾病呢？李驍健博士表示，“這可能涉及多腦區(qū)協(xié)同的問(wèn)題，現(xiàn)在問(wèn)題在于我們?cè)趺凑业竭@些靶點(diǎn)，找到了才能做到。”

對(duì)于腦機(jī)接口技術(shù)未來(lái)的發(fā)展，李驍健博士認(rèn)為，提供人腦控外骨骼機(jī)器人、腦神經(jīng)與神經(jīng)形態(tài)電子的融合人都將成為可能。另外，植入式的寬帶腦機(jī)接口裝置如果被未來(lái)的6G高帶寬無(wú)線網(wǎng)絡(luò)充分支持，或可實(shí)現(xiàn)多人多地域的腦信息自由交流。

七、靜脈識(shí)別市場(chǎng)快速興起，但仍面臨三大挑戰(zhàn)

相對(duì)于指紋、人臉、虹膜、語(yǔ)音/聲紋等生物識(shí)別技術(shù)來(lái)說(shuō)，靜脈識(shí)別技術(shù)屬于應(yīng)用相對(duì)小眾的一類(lèi)技術(shù)。不過(guò)，隨著新冠疫情對(duì)于非接觸式生物識(shí)別技術(shù)的推動(dòng)，以及今年9月底，基于非接觸式掌靜脈識(shí)別的Amazon One手掌支付系統(tǒng)的推出，靜脈識(shí)別技術(shù)開(kāi)始得到了市場(chǎng)的廣泛關(guān)注。

靜脈識(shí)別技術(shù)是通過(guò)使用對(duì)人體無(wú)害的特定波長(zhǎng)紅外光照射人體，由于皮膚和皮下的血管內(nèi)的血液中的血紅蛋白對(duì)于紅外線不同反射差異的特性，將血管圖樣進(jìn)行數(shù)字處理獲得血管影像。實(shí)時(shí)獲取血管圖像，將其與存儲(chǔ)的圖像進(jìn)行特征比對(duì)匹配，實(shí)現(xiàn)身份認(rèn)證及鑒別。

相對(duì)于其他生物識(shí)別技術(shù)來(lái)說(shuō)，靜脈識(shí)別技術(shù)其具有以下六大特性：

1、誤識(shí)率低：誤識(shí)率低于千萬(wàn)分之八，遠(yuǎn)高于人臉識(shí)別和指紋識(shí)別，甚至比虹膜識(shí)別還要高（百萬(wàn)分之一），堪稱(chēng)業(yè)界精度最高；

2、支持活體識(shí)別：失去活體特征 數(shù)據(jù)不能讀?。◤尼t(yī)學(xué)方面看，手掌一旦離開(kāi)了人體，整個(gè)生命活性不超過(guò)3分鐘就失效，血液中血紅蛋白也會(huì)破壞）；

3、快速易用；可以1秒識(shí)別，即使表皮破損、有污垢也不受影響；

4、特征穩(wěn)定：手掌靜脈特征每個(gè)人不同， 左右手不同，且終生不變；

5、安全防盜：相對(duì)于人臉、指紋等暴露于人體體表的特征信息來(lái)說(shuō)，手掌靜脈是位于人體內(nèi)部的特征信息，無(wú)法盜取，更有利于保護(hù)個(gè)人隱私；

6、可實(shí)現(xiàn)非接觸式識(shí)別：不留痕跡。

不過(guò)，靜脈識(shí)別也同樣面臨著一些挑戰(zhàn)：

1、專(zhuān)利挑戰(zhàn)。

靜脈識(shí)別技術(shù)雖然在過(guò)去屬于是一個(gè)小眾型技術(shù)，相關(guān)的從業(yè)企業(yè)并不多。但是，在日本，指靜脈技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。如銀行ATM機(jī)、接入存有大量個(gè)人信息的PC機(jī)、門(mén)禁考勤管理系統(tǒng)、保險(xiǎn)箱管理、復(fù)印機(jī)管理、電子支付等需要進(jìn)行身份認(rèn)證的領(lǐng)域。在日本80%的銀行引入了日立指靜脈產(chǎn)品，約65000臺(tái)ATM機(jī)安裝了日立指靜脈認(rèn)證裝置。在計(jì)算機(jī)開(kāi)機(jī)保護(hù)方面的應(yīng)用市場(chǎng)占有率近50%。除了日立之外，日本的另外一家廠商富士通也是靜脈識(shí)別技術(shù)的力推者。這也使得目前在靜脈識(shí)別領(lǐng)域的核心專(zhuān)利主要都被日本廠商所掌握。

根據(jù)研究機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)顯示，不論是在指靜脈還是掌靜脈領(lǐng)域，專(zhuān)利排名前20企業(yè)基本都是日本的企業(yè)。

在芯智訊主辦的“2020第四屆生物識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用高峰論壇”上，中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)工所高工劉宇航也表示，“目前國(guó)內(nèi)靜脈識(shí)別產(chǎn)品的問(wèn)題。我認(rèn)為最重要的是專(zhuān)利問(wèn)題。我們國(guó)家的起步較晚，在核心專(zhuān)利缺乏的情況下，現(xiàn)在在國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品推廣范圍也比較小，很多企業(yè)沒(méi)有太多考慮專(zhuān)利的問(wèn)題。以后隨著應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，國(guó)家對(duì)于知識(shí)產(chǎn)權(quán)越來(lái)越重視，我們希望可以擁有國(guó)產(chǎn)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專(zhuān)利。”

△中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)工所高工劉宇航

2、成像挑戰(zhàn)

由于我們的血管是3D的，因此不同的角度或位置偏移情況下，獲得的3D成像圖案是不一樣的。特別是對(duì)于指靜脈識(shí)別來(lái)說(shuō)，只是輕微的旋轉(zhuǎn)或者偏移，就可能與系統(tǒng)中留存的底圖出現(xiàn)較大差異，使得無(wú)法識(shí)別。因此，我們需要在算法上解決放置不規(guī)范的問(wèn)題，這跟用戶體驗(yàn)度關(guān)系特別大。需要在算法中加入手法的校正，還需要解決速度和識(shí)別率的問(wèn)題。

此外，指靜脈雖然是全年齡段都可以使用的技術(shù)。隨是著年齡、溫度、健康狀態(tài)的變化，以及是否壓迫血管，還是會(huì)造成不小的影響。這也需要通過(guò)一些AI算法來(lái)解決。

3、算法平臺(tái)的挑戰(zhàn)

基于前面所提到的成像上的問(wèn)題，在進(jìn)行靜脈識(shí)別相關(guān)算法研究時(shí)，還需要考慮功耗、成本和速度的問(wèn)題。

劉宇航表示：“機(jī)器學(xué)習(xí)在我們生物識(shí)別領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛的技術(shù)，可以達(dá)到很高的識(shí)別率。對(duì)硬件的要求成本也會(huì)很高。剛才說(shuō)到指靜脈的幾種產(chǎn)品，大部分都是算法集成在嵌入式平臺(tái)上的，我們主流的算法還是會(huì)使用經(jīng)典的算法。經(jīng)典算法面臨一個(gè)問(wèn)題，如何做到特別高的容量，并且保證計(jì)算速度。因此，我們?cè)谧鏊惴ㄑ芯亢彤a(chǎn)品推進(jìn)時(shí)，需要針對(duì)不同的應(yīng)用需求權(quán)衡功耗、成本、速度等，對(duì)產(chǎn)品基于功能的定制化設(shè)計(jì)，這應(yīng)該是我們需要考慮的地方。”

而對(duì)于靜脈識(shí)別未來(lái)的發(fā)展，劉宇航透露，2020年靜脈識(shí)別會(huì)有一些新的應(yīng)用，除了亞馬遜的Amazon One之外，靜脈識(shí)別進(jìn)入智能手機(jī)的研究也正在進(jìn)行當(dāng)中?，F(xiàn)場(chǎng)她還展示了基于小米8、小米Pocophone F1前置紅外鏡頭實(shí)現(xiàn)的手腕部靜脈識(shí)別。

八、3D視覺(jué)領(lǐng)域所面臨的“芯”難題

對(duì)于人臉識(shí)別、虹膜識(shí)別、靜脈識(shí)別等生物識(shí)別技術(shù)來(lái)說(shuō)，都需要用到攝像頭。而作為全球知名的攝像頭模組廠商，舜宇光學(xué)的產(chǎn)品不僅涵蓋了鏡頭、鏡片等光學(xué)零部件，還包括各類(lèi)攝像頭模組、3D模組等。

作為全球知名的光學(xué)企業(yè)，可能提起舜宇，在大家的印象里，主要是手機(jī)鏡頭模組、車(chē)載鏡頭模組、安防鏡頭、光學(xué)儀器等業(yè)務(wù)，但舜宇不止于此，持續(xù)開(kāi)拓新業(yè)務(wù)，涉獵AR/VR、無(wú)人機(jī)、機(jī)器人、智能家居、新零售等領(lǐng)域，由其子公司舜宇智能光學(xué)承接，其鏡頭模組出貨量也達(dá)一定規(guī)模。

此外，舜宇在3D視覺(jué)市場(chǎng)布局近10年，在3D結(jié)構(gòu)光和3D ToF模組、模塊方面推出多款產(chǎn)品，并且滿足刷臉支付安全要求。

△舜宇智能光學(xué)市場(chǎng)總監(jiān)周家録

在2020第四屆生物識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用高峰論壇上，舜宇智能光學(xué)市場(chǎng)總監(jiān)周家録分享了3D視覺(jué)模塊所面臨的“芯”難題。

周家録坦言，在3D視覺(jué)模塊開(kāi)發(fā)過(guò)程中，面臨的“芯”問(wèn)題還是不少。比如在商務(wù)層面，一些品牌SoC廠商支持力度有限，對(duì)于細(xì)分市場(chǎng)來(lái)說(shuō)且價(jià)格偏高。另外一些初創(chuàng)公司，雖然有做3D結(jié)構(gòu)光算法硬化，芯片設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，單應(yīng)用相對(duì)單一，很難滿足通用化的市場(chǎng)。在技術(shù)層面，通用SOC，在單處理視覺(jué)方面普遍出現(xiàn)性能冗余現(xiàn)象；HDR-ISP普遍不支持或不滿足客戶要求。

“在3D刷臉支付里，需要低成本、低功耗的3D視覺(jué)模塊方案，現(xiàn)在的3D結(jié)構(gòu)光方案相對(duì)成熟，但是ToF卻依然存在一些問(wèn)題，我們現(xiàn)在碰到的問(wèn)題非常大，一個(gè)高分辨率的ToF方案，沒(méi)有性?xún)r(jià)比高的平臺(tái)可以支撐。”周家録說(shuō)到。

九、思特威：圖像傳感器如何賦能生物識(shí)別多元化創(chuàng)新應(yīng)用

對(duì)于人臉識(shí)別、虹膜識(shí)別、靜脈識(shí)別、光學(xué)指紋等眾多生物識(shí)別技術(shù)來(lái)說(shuō)，都需要用到攝像頭，而對(duì)于攝像頭來(lái)說(shuō)，CIS圖像傳感器則是屬于關(guān)鍵的核心器件。

在芯智訊主辦的“2020第四屆生物識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用高峰論壇”上，國(guó)產(chǎn)CIS圖像傳感器廠商思特威電子高級(jí)銷(xiāo)售總監(jiān)金方其也表示，高質(zhì)量的影像獲取技術(shù)是賦能生物識(shí)別應(yīng)用的關(guān)鍵。隨著生物識(shí)別技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于圖像傳感器也將會(huì)提出更高的要求：

1、未來(lái)傳感器在生物識(shí)別的分辨率肯定越來(lái)越高。目前主流應(yīng)用可能在200萬(wàn)、400萬(wàn)、800萬(wàn)的分辨率上。后續(xù)需求可能是1200萬(wàn)、1600萬(wàn)甚至是更高分辨率傳感器方向發(fā)展。

未來(lái)在交通、人臉抓拍場(chǎng)景，要求分辨率達(dá)到4K以上。在交通應(yīng)用場(chǎng)景中抓拍人臉，必須要求人臉至少80-100個(gè)像素，因?yàn)榈陀谶@個(gè)像素識(shí)別準(zhǔn)確率會(huì)大大降低。按照這個(gè)場(chǎng)景，車(chē)子抓拍距離大概是24米，人臉要保持80-100像素的話，監(jiān)控2-3個(gè)車(chē)道對(duì)圖像傳感器橫向分辨率至少達(dá)到4K或者以上。這對(duì)圖像傳感器分辨率的要求非常高。

△思特威電子高級(jí)銷(xiāo)售金方其

金方其透露，思特威即將推出的下一代的傳感器芯片平臺(tái)，將感興趣區(qū)域（ROI），比如人臉、車(chē)牌等圖像區(qū)域，以一個(gè)更高分辨率的圖像輸出，以利于提高后端算法的識(shí)別準(zhǔn)確率。

2、在很多生物識(shí)別場(chǎng)景里，高動(dòng)態(tài)范圍是非常常見(jiàn)的場(chǎng)景，比如各種光線場(chǎng)景下的人臉識(shí)別。這對(duì)圖像傳感器的動(dòng)態(tài)范圍能力要求非常高。

那么怎么做到動(dòng)態(tài)范圍提升？金方其表示，傳統(tǒng)有Stagger HDR（多次曝光的寬動(dòng)態(tài)）技術(shù)，動(dòng)態(tài)范圍可以達(dá)到140dB。但它也有劣勢(shì)，因?yàn)椴捎瞄L(zhǎng)短曝光，拍攝運(yùn)動(dòng)物體會(huì)有運(yùn)動(dòng)物體邊緣模糊的問(wèn)題。對(duì)此，思特威推出了新的寬動(dòng)態(tài)技術(shù)：Qcell HDR和PixGain HDR。PixGain HDR是單次曝光的寬動(dòng)態(tài)技術(shù)，不會(huì)造成運(yùn)動(dòng)物體的邊緣模糊，可以提升動(dòng)態(tài)范圍至90dB。

此外，思特威的Global Shutter像素技術(shù)，創(chuàng)新性的采用Voltage Domain的BSI技術(shù)，獨(dú)有的單幀HDR技術(shù)可以提升Global Shutter Sensor的動(dòng)態(tài)范圍至100dB。另外，思特威針對(duì)智能交通的應(yīng)用還推出了分區(qū)域曝光的HDR技術(shù)，動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到120dB。

3、對(duì)圖像傳感器的幀率要求越來(lái)越高；

△據(jù)介紹，高幀率的需求是未來(lái)生物識(shí)別領(lǐng)域?qū)D像傳感器的一個(gè)重要考量指標(biāo)。思特威的圖像傳感器最高幀率可以做到1000幀以上。上圖是超高幀率攝像機(jī)拍攝到的視頻，非常短暫的一瞬間，被完整清晰的記錄下來(lái)呈現(xiàn)在我們眼前。

4、對(duì)圖像傳感器的靈敏度要求越來(lái)越高。

不管是安防還是交通領(lǐng)域，超高的靈敏度也是圖像傳感器發(fā)展的重要趨勢(shì)。對(duì)此，思特威也推出了SFCPixel技術(shù)，可以把Source Follower放置在更接近PD的位置，同等電子下獲得更高的電壓，從而獲得更高的靈敏度。

未來(lái)在結(jié)構(gòu)光、ToF的帶動(dòng)下，對(duì)近紅外的要求也會(huì)越來(lái)越高?，F(xiàn)在大家重點(diǎn)提升850-940納米波段的量子效率，思特威通過(guò)和晶圓廠深度合作，在工藝上在940nm QE值能夠增加一倍，絕對(duì)值達(dá)到40%以上。

從市場(chǎng)出貨方面來(lái)看，金方其透露，“2017年起，思特威已連續(xù)多年在安防市場(chǎng)CIS出貨量達(dá)到第一。2020年在復(fù)雜的形勢(shì)下我們依然保持翻倍的增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)今年可以做到2億顆Sensor的出貨。我們?cè)贕lobal Shutter圖像傳感器全球出貨量也是第一。2020年我們?nèi)脒x了Sillicon 100，這也是整個(gè)行業(yè)對(duì)于我們公司的認(rèn)可。”

值得一提的是，就在10月份，思特威電子還成功完成了由國(guó)家大基金、小米產(chǎn)業(yè)投資等領(lǐng)投的15億元人民幣的融資。

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