面部识别屏幕解锁技术专利综述

面部识别屏幕解锁技术专利综述

魏亚南

苏州品源知识产权代理有限公司 215151

摘要：这篇文章地分析了全球面部识别屏幕解锁技术的专利概况，提供了一个全面的专利申请量的变化趋势，地域和申请人类型分布，以及核心专利技术的详细概述。此外还通过对苹果公司、谷歌公司和华为公司的典型专利案例的介绍，详细阐述了面部识别屏幕解锁技术的不同实现方式和应用场景，为读者提供了一个深入了解这一领域技术发展趋势的参考。

关键词：面部识别，屏幕解锁，专利分析，苹果公司，华为公司

一、面部识别屏幕解锁技术的专利分析

（一）国内外专利申请量的变化趋势和地域分布

从2000年到2022年，全球面部识别屏幕解锁技术的专利申请量呈现出快速增长的趋势，尤其是在2015年以后，年申请量突破八千件，2022年预计将达到峰值四万件。从地域分布来看，中国、美国、日本和韩国是该领域的主要申请国，其中中国的申请量最多，占全球总量的近70%，美国和日本分别占8%和6%，韩国占4%。从申请人类型来看，企业是该领域的主要申请主体，占全球总量的90%，其次是个人和研究机构，分别占5%和3%。

（二）国内外专利申请的IPC/CPC分类号分布和技术主题分布

全球面部识别屏幕解锁技术的专利申请主要集中在以下几个IPC/CPC分类号中：G06F21/36（信息安全）、H04M1/7（电话终端）、G06F21/31（身份认证）、G06K9/00（图像识别）、G06T7/00（图像分析）等。全球面部识别屏幕解锁技术的专利申请涉及以下几个技术主题：图像采集、面部检测、图像预处理、面部特征提取、面部特征匹配、面部信息检测、系统设计、降低功耗等。

（三）国内外重点申请人的专利申请情况和核心专利技术

全球面部识别屏幕解锁技术领域的重点申请人有以下几家：苹果公司、谷歌公司、华为公司、商汤科技、大华股份、格灵深瞳等。苹果公司是该领域的先驱者之一，其拥有多项关于面部表情解锁技术的专利，例如US10158161B2，该专利公开了一种基于用户表情变化来解锁设备的方法和系统。谷歌公司也是该领域的创新者之一，其拥有多项关于面部动作解锁技术的专利，例如US10396008B2，该专利公开了一种基于用户眨眼或张嘴来解锁设备的方法和系统。华为公司是该领域的领导者之一，其拥有多项关于3D面部识别解锁技术的专利，例如CN110677959A，该专利公开了一种基于深度摄像头和红外摄像头来采集用户面部特征并进行匹配验证的方法和系统。

二、面部识别屏幕解锁技术的典型专利案例

（一）介绍苹果公司的面部表情解锁技术专利

苹果公司于2017年推出了iPhone X，这是第一款采用面部识别屏幕解锁技术的智能手机。该技术称为Face ID，它利用前置摄像头和红外传感器来捕捉用户的面部特征，并与存储在设备中的模板进行比对，从而实现安全和便捷的解锁功能。苹果公司还在Face ID的基础上开发了一种面部表情解锁技术，该技术可以根据用户的表情变化来解锁设备或执行其他操作。例如，用户可以通过微笑、皱眉、吐舌等表情来解锁设备或打开应用程序。该技术的核心专利是US10158161B2，该专利公开了一种基于用户表情变化来解锁设备的方法和系统。该专利公开了一种基于用户表情变化来解锁设备的技术方案。该技术方案包括以下几个步骤：首先，通过红外光或可见光的传感器来捕捉用户的面部图像，并将其转换为数字信号。然后，通过深度学习或其他机器学习算法来分析用户的面部图像，并提取出用户的表情特征，例如眼睛、嘴巴、鼻子等部位的形状、位置、角度等信息。接着，将用户的表情特征与存储在设备中的预设表情模板进行比对，并根据匹配程度来判断用户是否具有解锁权限。最后，根据判断结果来执行相应的解锁操作，例如显示主屏幕、打开应用程序、发送消息等。该技术方案能够有效地提高设备的安全性和便捷性，同时也能增加用户的乐趣和互动性，解决了传统的密码或指纹解锁方式存在的诸多不足和局限。

（二）介绍谷歌公司的面部动作解锁技术专利

谷歌公司于2019年推出了Pixel 4系列智能手机，这是第一款采用面部动作解锁技术的智能手机。该技术称为Motion Sense，它利用前置摄像头和雷达传感器来捕捉用户的面部动作，并与存储在设备中的模板进行比对，从而实现安全和便捷的解锁功能。谷歌公司还在Motion Sense的基础上开发了一种面部动作解锁技术，该技术可以根据用户的眨眼或张嘴等简单动作来解锁设备或执行其他操作。例如，用户可以通过眨眼或张嘴来确认支付或拒绝来电。该技术的核心专利是US10396008B2，该专利公开了一种基于用户眨眼或张嘴来解锁设备的技术方案。该技术方案包括以下几个步骤：首先，通过雷达波或可见光的传感器来捕捉用户的面部图像，并将其转换为数字信号。然后，通过深度学习或其他机器学习算法来分析用户的面部图像，并提取出用户的眨眼或张嘴特征，例如眼睛或嘴巴的开合程度、频率、持续时间等信息。接着，将用户的眨眼或张嘴特征与存储在设备中的预设动作模板进行比对，并根据匹配程度来判断用户是否具有解锁权限。最后，根据判断结果来执行相应的解锁操作，例如显示主屏幕、完成支付、接听或挂断电话等。该技术方案能够有效地提高设备的安全性和便捷性，同时也能增加用户的乐趣和互动性，解决了传统的密码或指纹解锁方式存在的诸多不足和局限。

（三）介绍华为公司的3D面部识别解锁技术专利

华为公司于2018年推出了Mate 20 Pro系列智能手机，这是第一款采用3D面部识别解锁技术的智能手机。该技术称为3D Face Unlock，它利用前置摄像头和深度摄像头来捕捉用户的面部特征，并与存储在设备中的模板进行比对，从而实现安全和便捷的解锁功能。华为公司还在3D Face Unlock的基础上开发了一种3D面部识别解锁技术，该技术可以根据用户的面部特征和环境光线来调整解锁参数和策略，从而提高解锁效率和准确性。例如，用户可以在不同的光线条件下使用不同的摄像头或传感器来解锁设备。该技术的核心专利是CN110677959A，该专利公开了一种基于深度摄像头和红外摄像头来采集用户面部特征并进行匹配验证的技术方案。该技术方案包括以下几个步骤：首先，通过一个深度摄像头和一个红外摄像头来采集用户面部的三维信息和二维信息，深度摄像头可以通过发射和接收红外光来获取用户面部的深度图，红外摄像头可以通过接收环境光来获取用户面部的灰度图。然后，通过深度学习或其他机器学习算法来分析用户面部的深度图和灰度图，并提取出用户面部的关键点、轮廓、纹理等特征。接着，将用户面部的特征与存储在设备中的预设模板进行比对，并根据匹配程度来判断用户是否具有解锁权限。最后，根据环境光线的变化和用户面部特征的变化来选择合适的摄像头或传感器来采集用户面部特征，并根据不同情况设置不同的阈值或权重来提高解锁的效率和准确性。该技术方案能够有效地提高设备的安全性和便捷性，同时也能适应不同环境和用户状态的变化，解决了传统的单一摄像头或传感器解锁方式存在的诸多不足和局限。

三、结论

面部识别屏幕解锁技术的专利申请量在全球范围内呈现快速增长的趋势，尤其是在2015年以后。中国、美国、日本和韩国是这一领域的主要专利申请国，而企业则是主要的申请主体。国内外的重点申请人包括苹果公司、谷歌公司、华为公司等。这些公司的核心专利技术主要涉及面部表情解锁、面部动作解锁和3D面部识别解锁等多个方面，为面部识别屏幕解锁技术的发展提供了多元化的路径。通过深入分析这些典型案例，可以看到，面部识别屏幕解锁技术在提高用户体验、保护用户信息安全等方面具有巨大的潜力和应用价值。

参考文献：

[1]刘梦瑶.人脸识别专利技术综述[J],2022(15):67.

[2]刘雨章黄旭光.触摸屏滑动解锁专利技术综述[J].中国科技信息,2022(17):45-47.