分享：高逼真度的3D打印人像技術，沖擊刷臉識別

隨著刷臉支付、刷臉門禁、機器人等技術的發(fā)展，高逼真度的3D打印人像給社會帶來了新的應用機會，也提出了新的挑戰(zhàn)。

△3D打印人像和王峻真實本人的對比(2019年8月13日，王峻將在南極熊舉辦一場免費的“高逼真度3D打印人像技術 在線研討會”，報名入口https://dwz.cn/K3AGaftC)

接下來，南極熊就從技術角度上，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，說明人類文明從來沒有放棄過對于人物雕塑的探索，根據(jù)歷史時間線出現(xiàn)過陶俑，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人臉識別系統(tǒng)的高精度3D打印人像。

目前面部識別的三種主流方案：

• 3D結構光（Structured Light）
• ToF 3D方案（Time Of Flight，時差測距技術）
• 雙目立體成像方案（Stereo System）
  

當然，在實際應用場景中，可能還會加上活體檢查、眼球虹膜識別等。
不難看出，目前主流的面部識別方案從技術角度講，都是需要通過三維立體結構的捕捉來進行驗證的，所以人像數(shù)據(jù)的準確性，就非常重要的驗證基礎。

對于很多網(wǎng)友提出的動態(tài)驗證，例如眨眼，搖頭，張嘴之類，隨著機器人技術的迅猛發(fā)展，也是可以做到的。所以人臉識別方式，從理論和實踐上是可以被破解的，而且不是通過軟件破解方式的，而是一個真實人臉的物理外掛，沒有可追溯性。

那么什么樣的3D打印頭像，是可以做到“欺騙”過面部識別系統(tǒng)的呢？最最基礎的就是高精度的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)建模師的眼睛來進行純手工的數(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，常用軟件有手機端app：123D Catch、華為3D魔術師等。PC端有photoscan等。（PC端軟件常用場景為航拍3D地貌地形建模以及定制的單反多機陣列式瞬時掃描系統(tǒng)）
• 3D掃描儀——使用白光、藍光、激光、體感傳感器等方式掃描人像——也是掃描高精度細節(jié)的最優(yōu)選擇。設備例如阿泰克的EVA、先臨三維的Einscan-pro系列、迅恒科技的Fisher等。當然，陣列單反系統(tǒng)（采用數(shù)十個單反相機圍成一圈，同時拍照采集各個角度的數(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采集設備，也就是白光、藍光等高精度3D掃描儀來采集數(shù)據(jù)，并且對于設備的采集容錯率有很高要求，因為人的呼吸，毛發(fā)，肌肉的微動都會對數(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)基本都是點云文件，需要使用逆向工程軟件進行修復，拼接融合等工作。而頭發(fā)是最難處理的，因為毛發(fā)大部分中國人都是黑色，而且發(fā)絲細小，光的反射不穩(wěn)定，頭發(fā)很多掃描儀是無法采集到的，需要人工后期雕刻修復；但是，如果是覆蓋皮膚和毛發(fā)種植的方式來還原人像，則不需要修理毛發(fā)數(shù)據(jù)。經(jīng)過處理后的數(shù)據(jù)生成標準的實體模型數(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打印機進行打印，一般為光敏樹脂工業(yè)級打印機打印1:1人頭數(shù)據(jù)（并且是光頭哦），因為想要達到最真實的仿真人物效果，需要后期的植發(fā)。

③打印完成后，需要對頭像模型進行硅膠翻模，變成最真實的柔軟皮膚效果。
④進行上妝上色，植發(fā)，眼球制作及植入等純傳統(tǒng)工藝手工制作。對于后期處理人員的技術水平要求非常高（大連的娃娃產(chǎn)業(yè)很發(fā)達，因而這方面的產(chǎn)業(yè)鏈技術也相對領先）。最后才能看到這樣一個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構光掃描情況下還原人物的關鍵檢測點，騙過掃臉支付系統(tǒng)、掃臉門禁系統(tǒng)、掃臉打卡系統(tǒng)等。

當然，整個的人像打印基礎的流程雖然是這樣，但實際操作的門檻和技術難度是非常大的，需要注意的各種工藝細節(jié)也非常非常的多，需要大量的試驗和經(jīng)驗的積累才能夠達到這樣的技術水平。

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
南極熊2013年就開始為用戶提供3D打印技術資訊，3D打印人像也差不多是哪個時候開始進入人們的視野，一開始關注度非常高，國內(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。

南極熊認為，主要原因是在3D打印剛剛進入市場時，3D打印人像被廣大從業(yè)者認為是一個發(fā)展?jié)摿�極大且門檻低的業(yè)務領域，當從業(yè)者提著大筆現(xiàn)金進入的時候，發(fā)現(xiàn)3D打印人像根本不是簡簡單單有一臺打印機、一臺掃描儀就能夠解決的了。

人像3D打印的市場悖論幾點因素：

• 小比例人像有一個巨人在前面壟斷著市場：HOTTOY的1:6兵人。價格在1600左右。
• 石膏全彩人像，精度不夠、色彩還原度相對較差、易碎、不易運輸，同時傳統(tǒng)觀念上國人有去世的人才要做人像概念。
• 1:1人像只有名人才會做且價格高昂（數(shù)萬元甚至數(shù)十萬上百萬一個），對標的有杜莎夫人蠟像以及一些其他蠟像制作企業(yè)。目前來說，部分蠟像館已經(jīng)采用3D掃描及3D打印輔助的方式，來解決之前的石膏翻真人的工藝。
  

在市場上，前期火爆階段的市場亂象，廉價低質產(chǎn)品讓消費者心灰意冷。直接將市場玩死了。

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

所以小編經(jīng)常有一句話掛在嘴邊：3D打印機只是一個工具，重要的是使用工具的人。我們不能因為人像行業(yè)目前沒有做到理想的狀態(tài)，而否認這項技術不好。

3D打印市場應用在哪里？
南極熊經(jīng)常會接到很多熊友的咨詢，買個3D打印機是不是就能開店掙錢了�？赡苓@個比方并不恰當，但是我覺得比較貼切，我將一把手術刀給一個廚子去做手術，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)的時候先問一下自己，自己當前的領域時候有3D打印技術可以帶來升級的內(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域而去重新開拓應用。因為就目前我們看到，比較做得不錯的3D打印公司，都是在自己傳統(tǒng)的行業(yè)基礎上，利用3D打印技術來提升自己的產(chǎn)業(yè)價值。


小編說了這么多，有些是技術分享，后面有些是經(jīng)驗體會。對于3D打印人像破解刷臉支付系統(tǒng)、刷臉門禁系統(tǒng)等事件，大家不必過度緊張。因為如果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)；花大價錢（數(shù)萬元不等）去制作了一個人頭；恰好你之前驗證開通過刷臉功能。

對于3D打印行業(yè)來說，我們也希望出現(xiàn)越來越多優(yōu)秀的技術方案、優(yōu)秀的企業(yè)、優(yōu)秀的應用、優(yōu)秀的人才，讓中國3D打印技術走在世界前列。

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