分享：高逼真度的3D打印人像技術(shù)，沖擊刷臉識(shí)別

隨著刷臉支付、刷臉門禁、機(jī)器人等技術(shù)的發(fā)展，高逼真度的3D打印人像給社會(huì)帶來(lái)了新的應(yīng)用機(jī)會(huì)，也提出了新的挑戰(zhàn)。

△3D打印人像和王峻真實(shí)本人的對(duì)比(2019年8月13日，王峻將在南極熊舉辦一場(chǎng)免費(fèi)的“高逼真度3D打印人像技術(shù) 在線研討會(huì)”，報(bào)名入口https://dwz.cn/K3AGaftC)

接下來(lái)，南極熊就從技術(shù)角度上，跟大家分享一下，高精度3D打印的頭像是如何做到做到完美“復(fù)制”人臉。

首先人像的制作需要追溯到古代，從出土的文物就可以找到各種人像的蹤影，說(shuō)明人類文明從來(lái)沒(méi)有放棄過(guò)對(duì)于人物雕塑的探索，根據(jù)歷史時(shí)間線出現(xiàn)過(guò)陶俑，石雕像，瓷像，青銅像，銅像，泥塑人像，芭比娃娃，1:6兵人玩具，情趣女朋友以及價(jià)格昂貴的定制蠟像等等。

△距今有5000年歷史的三星堆人像（古代的人相比較“奔放”）

△手工制作1：1人物蠟像

本文主要講可以通過(guò)人臉識(shí)別系統(tǒng)的高精度3D打印人像。

目前面部識(shí)別的三種主流方案：

• 3D結(jié)構(gòu)光（Structured Light）
• ToF 3D方案（Time Of Flight，時(shí)差測(cè)距技術(shù)）
• 雙目立體成像方案（Stereo System）
  

當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，可能還會(huì)加上活體檢查、眼球虹膜識(shí)別等。
不難看出，目前主流的面部識(shí)別方案從技術(shù)角度講，都是需要通過(guò)三維立體結(jié)構(gòu)的捕捉來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證的，所以人像數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，就非常重要的驗(yàn)證基礎(chǔ)。

對(duì)于很多網(wǎng)友提出的動(dòng)態(tài)驗(yàn)證，例如眨眼，搖頭，張嘴之類，隨著機(jī)器人技術(shù)的迅猛發(fā)展，也是可以做到的。所以人臉識(shí)別方式，從理論和實(shí)踐上是可以被破解的，而且不是通過(guò)軟件破解方式的，而是一個(gè)真實(shí)人臉的物理外掛，沒(méi)有可追溯性。

那么什么樣的3D打印頭像，是可以做到“欺騙”過(guò)面部識(shí)別系統(tǒng)的呢？最最基礎(chǔ)的就是高精度的3D掃描數(shù)據(jù)。


人像數(shù)據(jù)的生成，目前主要的三種方式有：

• 人工建模——根據(jù)建模師的眼睛來(lái)進(jìn)行純手工的數(shù)字化雕刻。常用軟件為：Zbursh
• 照片智能合成——根據(jù)大量多角度高清照片，軟件智能分析合成出3D數(shù)據(jù)模型，常用軟件有手機(jī)端app：123D Catch、華為3D魔術(shù)師等。PC端有photoscan等。（PC端軟件常用場(chǎng)景為航拍3D地貌地形建模以及定制的單反多機(jī)陣列式瞬時(shí)掃描系統(tǒng)）
• 3D掃描儀——使用白光、藍(lán)光、激光、體感傳感器等方式掃描人像——也是掃描高精度細(xì)節(jié)的最優(yōu)選擇。設(shè)備例如阿泰克的EVA、先臨三維的Einscan-pro系列、迅恒科技的Fisher等。當(dāng)然，陣列單反系統(tǒng)（采用數(shù)十個(gè)單反相機(jī)圍成一圈，同時(shí)拍照采集各個(gè)角度的數(shù)據(jù)）由于高度集成化也可以劃歸到這一類別。
  

制造高逼真度人像的技術(shù)流程

①為了做到1:1人像還原目的，需要采用高精度的采集方式，通常這類模型都采用超高精度的光學(xué)采集設(shè)備，也就是白光、藍(lán)光等高精度3D掃描儀來(lái)采集數(shù)據(jù)，并且對(duì)于設(shè)備的采集容錯(cuò)率有很高要求，因?yàn)槿说?/font>呼吸，毛發(fā)，肌肉的微動(dòng)都會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)精度甚至采集的成功與否產(chǎn)生決定性影響 ，所以在實(shí)際使用中，能夠采集人像的3D掃描儀并不是使用最高精度。

采集后的面部原始數(shù)據(jù)基本都是點(diǎn)云文件，需要使用逆向工程軟件進(jìn)行修復(fù)，拼接融合等工作。而頭發(fā)是最難處理的，因?yàn)槊�發(fā)大部分中國(guó)人都是黑色，而且發(fā)絲細(xì)小，光的反射不穩(wěn)定，頭發(fā)很多掃描儀是無(wú)法采集到的，需要人工后期雕刻修復(fù)；但是，如果是覆蓋皮膚和毛發(fā)種植的方式來(lái)還原人像，則不需要修理毛發(fā)數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)處理后的數(shù)據(jù)生成標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)體模型數(shù)據(jù)文件，例如帶貼圖的obj文件或者stl文件或者3MF文件等。


②然后采用高精度大尺寸3D打印機(jī)進(jìn)行打印，一般為光敏樹脂工業(yè)級(jí)打印機(jī)打印1:1人頭數(shù)據(jù)（并且是光頭哦），因?yàn)橄胍�達(dá)到最真實(shí)的仿真人物效果，需要后期的植發(fā)。

③打印完成后，需要對(duì)頭像模型進(jìn)行硅膠翻模，變成最真實(shí)的柔軟皮膚效果。
④進(jìn)行上妝上色，植發(fā)，眼球制作及植入等純傳統(tǒng)工藝手工制作。對(duì)于后期處理人員的技術(shù)水平要求非常高（大連的娃娃產(chǎn)業(yè)很發(fā)達(dá)，因而這方面的產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)也相對(duì)領(lǐng)先）。最后才能看到這樣一個(gè)與真人高度相似的頭像。

人像相似度效果

由于是掃描的人物面部數(shù)據(jù)，所以只要掃描精度和打印精度足夠，外加后續(xù)的翻模等工藝的精度控制，這樣的人像可以保證在結(jié)構(gòu)光掃描情況下還原人物的關(guān)鍵檢測(cè)點(diǎn)，騙過(guò)掃臉支付系統(tǒng)、掃臉門禁系統(tǒng)、掃臉打卡系統(tǒng)等。

當(dāng)然，整個(gè)的人像打印基礎(chǔ)的流程雖然是這樣，但實(shí)際操作的門檻和技術(shù)難度是非常大的，需要注意的各種工藝細(xì)節(jié)也非常非常的多，需要大量的試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)的積累才能夠達(dá)到這樣的技術(shù)水平。

下面，南極熊就展示一下高精度3D打印名人像：

3D打印人像的生意，為什么做不起來(lái)
南極熊2013年就開始為用戶提供3D打印技術(shù)資訊，3D打印人像也差不多是哪個(gè)時(shí)候開始進(jìn)入人們的視野，一開始關(guān)注度非常高，國(guó)內(nèi)也涌現(xiàn)了幾十家3D打印人像店，但是現(xiàn)在，我們發(fā)現(xiàn)3D打印人像行業(yè)已經(jīng)幾乎見不到了蹤影。

南極熊認(rèn)為，主要原因是在3D打印剛剛進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)，3D打印人像被廣大從業(yè)者認(rèn)為是一個(gè)發(fā)展?jié)摿�極大且門檻低的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，當(dāng)從業(yè)者提著大筆現(xiàn)金進(jìn)入的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)3D打印人像根本不是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單有一臺(tái)打印機(jī)、一臺(tái)掃描儀就能夠解決的了。

人像3D打印的市場(chǎng)悖論幾點(diǎn)因素：

• 小比例人像有一個(gè)巨人在前面壟斷著市場(chǎng)：HOTTOY的1:6兵人。價(jià)格在1600左右。
• 石膏全彩人像，精度不夠、色彩還原度相對(duì)較差、易碎、不易運(yùn)輸，同時(shí)傳統(tǒng)觀念上國(guó)人有去世的人才要做人像概念。
• 1:1人像只有名人才會(huì)做且價(jià)格高昂（數(shù)萬(wàn)元甚至數(shù)十萬(wàn)上百萬(wàn)一個(gè)），對(duì)標(biāo)的有杜莎夫人蠟像以及一些其他蠟像制作企業(yè)。目前來(lái)說(shuō)，部分蠟像館已經(jīng)采用3D掃描及3D打印輔助的方式，來(lái)解決之前的石膏翻真人的工藝。
  

在市場(chǎng)上，前期火爆階段的市場(chǎng)亂象，廉價(jià)低質(zhì)產(chǎn)品讓消費(fèi)者心灰意冷。直接將市場(chǎng)玩死了。

這里特別補(bǔ)充一點(diǎn)，手辦、GK雕塑、兵人、戰(zhàn)棋、樂(lè)高等傳統(tǒng)玩具巨頭，早已使用3D打印及掃描技術(shù)運(yùn)用于他們的新產(chǎn)品開發(fā)甚至是成為生產(chǎn)工藝流程中的一部分，只不過(guò)他們提升工藝水平降低生產(chǎn)研發(fā)成本并不會(huì)過(guò)度的去宣傳。

所以小編經(jīng)常有一句話掛在嘴邊：3D打印機(jī)只是一個(gè)工具，重要的是使用工具的人。我們不能因?yàn)槿讼裥袠I(yè)目前沒(méi)有做到理想的狀態(tài)，而否認(rèn)這項(xiàng)技術(shù)不好。

3D打印市場(chǎng)應(yīng)用在哪里？
南極熊經(jīng)常會(huì)接到很多熊友的咨詢，買個(gè)3D打印機(jī)是不是就能開店掙錢了�？赡苓@個(gè)比方并不恰當(dāng)，但是我覺得比較貼切，我將一把手術(shù)刀給一個(gè)廚子去做手術(shù)，那么后果是什么？

所以也希望讀到這篇文章的熊友，在想要從事3D打印行業(yè)的時(shí)候先問(wèn)一下自己，自己當(dāng)前的領(lǐng)域時(shí)候有3D打印技術(shù)可以帶來(lái)升級(jí)的內(nèi)容或者替代某一些環(huán)節(jié)的地方。而并不是放棄之前自己所在的成熟領(lǐng)域而去重新開拓應(yīng)用。因?yàn)榫湍壳拔覀兛吹�，比較做得不錯(cuò)的3D打印公司，都是在自己傳統(tǒng)的行業(yè)基礎(chǔ)上，利用3D打印技術(shù)來(lái)提升自己的產(chǎn)業(yè)價(jià)值。


小編說(shuō)了這么多，有些是技術(shù)分享，后面有些是經(jīng)驗(yàn)體會(huì)。對(duì)于3D打印人像破解刷臉支付系統(tǒng)、刷臉門禁系統(tǒng)等事件，大家不必過(guò)度緊張。因?yàn)槿绻�要想用這種方法去盜刷，至少需要：別人有你的高精度頭部數(shù)據(jù)；花大價(jià)錢（數(shù)萬(wàn)元不等）去制作了一個(gè)人頭；恰好你之前驗(yàn)證開通過(guò)刷臉功能。

對(duì)于3D打印行業(yè)來(lái)說(shuō)，我們也希望出現(xiàn)越來(lái)越多優(yōu)秀的技術(shù)方案、優(yōu)秀的企業(yè)、優(yōu)秀的應(yīng)用、優(yōu)秀的人才，讓中國(guó)3D打印技術(shù)走在世界前列。

2019年8月13日下午1:30，國(guó)內(nèi)高精逼真度人像制造專家王峻，將在南極熊舉辦一場(chǎng)“高逼真度3D打印人像技術(shù) 在線研討會(huì)”，歡迎熊友報(bào)名參加https://dwz.cn/K3AGaftC