35家中國企業(yè)掀起國產(chǎn)三維視覺浪潮

時(shí)隔三年，三維視覺技術(shù)有望自蘋果2017年推出Face ID之后再次引爆智能手機(jī)圈，蘋果年度旗艦機(jī)iPhone 12系列有兩款iPhone12機(jī)型將配備LiDAR深度傳感器，采用ToF立體視覺鏡頭。比二維人臉解鎖更安全的三維人臉解鎖、拯救路癡的AR導(dǎo)航、快速渲染的實(shí)物三維建?！S多酷炫的功能將在一臺手機(jī)中實(shí)現(xiàn)。

猶記得，蘋果在2017年推出的FaceID結(jié)構(gòu)光鏡頭時(shí)在國內(nèi)引起了多大的關(guān)注。蘋果之后，包括小米、華為、OPPO在內(nèi)的安卓廠紛紛跟進(jìn)，到2018年底，三維人臉解鎖幾乎成了中高端智能手機(jī)的標(biāo)配。

然而，如今蘋果的三維視覺ToF鏡頭或許，再難引起當(dāng)年Face ID結(jié)構(gòu)光鏡頭一樣的軒然大波了。

國內(nèi)的三維視覺市場，已經(jīng)不再是三年前的市場。在過去三年里，中國無疑成了三維視覺技術(shù)落地的熱土，國內(nèi)的廠家已經(jīng)站在了與國際玩家一樣的起跑線上。

早在一年多以前，華為、OPPO等安卓手機(jī)廠已經(jīng)推出了搭載ToF鏡頭的智能手機(jī)。而跳出智能手機(jī)領(lǐng)域，阿里、騰訊這兩個(gè)國內(nèi)首屈一指的超級經(jīng)濟(jì)體也已入局三維視覺技術(shù)，把三維刷臉支付設(shè)備推廣到了超市園區(qū)、交通樞紐口等眾多場所。除此之外，在掃地機(jī)器人、智能安防等許多領(lǐng)域都能看到三維視覺技術(shù)的身影。

在這場三維視覺技術(shù)落地潮背后，是一場前所未有的三維視覺創(chuàng)業(yè)潮滾滾而來。

自2017年以來，一批國產(chǎn)三維視覺“弄潮兒”在芯片、模組、集成方案等多領(lǐng)域激流勇進(jìn)，讓我們看到了中國光電領(lǐng)域最新鮮的創(chuàng)新力量。據(jù)智東西不完全統(tǒng)計(jì)，自2013年以來國內(nèi)至少有35家3D視覺領(lǐng)域的代表性玩家正在快速發(fā)展。

▲2017~2019年創(chuàng)立的部分三維視覺廠商

那么三維視覺市場和背后產(chǎn)業(yè)鏈在這三年里變化如何?三維視覺創(chuàng)業(yè)者的個(gè)體奮斗中孕育著什么樣的計(jì)算機(jī)視覺升維賦能數(shù)字化進(jìn)程的勃勃生機(jī)?

智東西通過深入訪問炬佑智能CEO劉洋、螳螂慧視CEO陳玲、元橡科技CEO魯耀杰等具有代表性的行業(yè)領(lǐng)袖，試圖摸清這場國產(chǎn)三維視覺創(chuàng)業(yè)潮中的核心因素。

一、一場由智能手機(jī)圈迸發(fā)的三維視覺創(chuàng)業(yè)潮

不得不說，ToF技術(shù)的走紅存在著一定的偶然性。

2017年9月13日，蘋果Face ID的推出帶動(dòng)了國內(nèi)安卓廠紛紛跟進(jìn)三維結(jié)構(gòu)光鏡頭技術(shù)。然而，正當(dāng)安卓廠大舉突破結(jié)構(gòu)光三維視覺技術(shù)時(shí)，蘋果朝著ToF三維視覺技術(shù)來了個(gè)“急轉(zhuǎn)彎”!2018年6月，產(chǎn)業(yè)鏈消息稱，2019年款的iPhone或許會(huì)配備ToF立體鏡頭，大概率是i-ToF(間接飛行時(shí)間法技術(shù))技術(shù)。這個(gè)消息使得不甘落后的安卓廠暗自下定決心，在三維視覺技術(shù)上實(shí)現(xiàn)超車。

2019年，iPhone 11上并沒有像預(yù)測的那樣搭載ToF。而安卓廠手機(jī)，迎來了ToF鏡頭的爆發(fā)年。OPPO R17 Pro、華為的“封神機(jī)”P30 Pro、三星S10等紛紛先于蘋果搭載了ToF深度鏡頭技術(shù)……

▲國內(nèi)推出的智能手機(jī)中TOF相機(jī)模組應(yīng)用情況

然而2020年3月，蘋果的ToF方案似乎給安卓廠來了一次降維打擊。蘋果采用了不同于安卓廠i-ToF方案的d-ToF方案。關(guān)于蘋果d-ToF方案與i-ToF方案的區(qū)別我們已經(jīng)在《蘋果又一改變產(chǎn)業(yè)的黑科技揭秘!iPad Pro的激光雷達(dá)有什么玄機(jī)?》解讀(點(diǎn)擊跳轉(zhuǎn))。簡單來說，蘋果選擇的d-ToF模組方案性能更強(qiáng)，同時(shí)技術(shù)復(fù)雜度也更高。

到現(xiàn)在，安卓廠與蘋果的三維視覺技術(shù)拉鋸戰(zhàn)仍在繼續(xù)，難分勝負(fù)。一邊是以華為、三星等為代表的安卓廠激流勇進(jìn)，一邊是蘋果創(chuàng)新力的持續(xù)輸出。

智能手機(jī)圈的這種技術(shù)競爭是一種良性競爭，大大推動(dòng)了三維視覺技術(shù)的生態(tài)發(fā)展。在蘋果Face ID發(fā)布后不到一年時(shí)間里，三維視覺技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用已經(jīng)拓展到了零售、車載、安防、家居等眾多領(lǐng)域。例如支付寶的“蜻蜓”刷臉支付機(jī)和微信的“青蛙”，就通過巨頭的生態(tài)引領(lǐng)里帶動(dòng)了整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。

而在這片生態(tài)下的產(chǎn)業(yè)鏈端，多年來深耕三維視覺賽道的玩家看到了希望。

在過去幾年里，無論是奧比中光、華捷艾米這樣的系統(tǒng)集成商，還是舜宇光學(xué)、歐菲光這樣的模組廠商，抑或是縱慧、乾照這樣的上游元器件商，都成為供應(yīng)鏈和資本市場中的炸子雞。

更值得一提的是，一批三維視覺領(lǐng)域的國產(chǎn)新星，也在這片滾滾而來的視覺技術(shù)的升維戰(zhàn)和藍(lán)海市場中，冉冉升起。

不得不說，蘋果“無心插柳”，而國產(chǎn)三維視覺創(chuàng)業(yè)潮已經(jīng)“綠樹成蔭”。雖然三維視覺技術(shù)興起離不開其自身技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，但巨頭的引領(lǐng)無疑是一大催化劑。根據(jù)我們走訪調(diào)查，在2017~2019年創(chuàng)立的一批高科技創(chuàng)企中，有一大批聚焦三維視覺。

而這些在這波從消費(fèi)電子領(lǐng)域迸發(fā)的三維視覺浪潮中誕生的三維視覺創(chuàng)企，也成為我們觀察整個(gè)三維視覺技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程的重要參考。

二、創(chuàng)企視角下，三大技術(shù)流派的競速賽

這些三維視覺創(chuàng)企按照三維視覺的技術(shù)路徑，可以大致分為三類。沿著三條技術(shù)路徑，也出現(xiàn)了三類不同的三維視覺創(chuàng)企。

簡單來說，結(jié)構(gòu)光法采用主動(dòng)投影已知圖案，采集圖案形變信息的方法來識別物體;ToF則是通過發(fā)出一面光墻，探測飛行光的往返時(shí)間來測量物體距離;而雙目深度視覺技術(shù)不同于前兩者主動(dòng)發(fā)光測量的方法，而是像人的雙眼一樣依靠拍攝的兩張圖片來計(jì)算深度。

按照普遍認(rèn)知，基于不同的測量原理，ToF、雙目、結(jié)構(gòu)光在測量精度、距離范圍、抗干擾力等各個(gè)方面都存在區(qū)別。(想要了解三大三維視覺技術(shù)流派的具體解讀，可跳轉(zhuǎn)至《三維視覺終于火了!兩年內(nèi)從Face ID到刷臉支付，下一個(gè)風(fēng)口到了》)

沿著不同的技術(shù)流派，國內(nèi)的三維視覺創(chuàng)業(yè)潮中出現(xiàn)了不同的三維視覺創(chuàng)企。

1、ToF領(lǐng)域“后浪”多：芯片最難，就磕芯片

在幾種不同的三維視覺流派中，ToF無疑是“后浪”，是近年的創(chuàng)業(yè)集中爆發(fā)地帶。

ToF三維視覺技術(shù)通過光飛行時(shí)間來計(jì)算被測物體離相機(jī)的距離，這就決定該技術(shù)對光學(xué)傳感芯片要求很高。而這類芯片長期以來都是索尼、三星、英飛凌等國外廠商的天下。

但國內(nèi)許多深耕ToF技術(shù)的創(chuàng)企恰恰選擇了芯片這座陡峭的山峰來攀登。近年來，涌現(xiàn)出包括聚芯微電子、炬佑智能、芯視界等一大批從芯片切入行業(yè)的創(chuàng)企。

▲近年來國內(nèi)創(chuàng)立的部分ToF三維視覺廠商

以炬佑智能公司為例，這家成立于2017年的公司專注于ToF芯片和系統(tǒng)開發(fā)，尤其在ToF發(fā)光驅(qū)動(dòng)及處理、算法等全面量產(chǎn)并開發(fā)利用，可以說填補(bǔ)了國內(nèi)市場的一片空白，在全球也能居于前五的水平。

為什么選擇這條賽道?炬佑智能CEO劉洋告訴智東西，這其實(shí)早在四五年前做的決定。劉洋在在ADI、TI、Fujitsu等國際頂尖半導(dǎo)體企業(yè)有過25年的從業(yè)經(jīng)歷，任技術(shù)總監(jiān)等重要職位。而這次創(chuàng)業(yè)，劉洋和他的同事所做的準(zhǔn)備好比一張細(xì)密的網(wǎng)。

2018年，炬佑智能公司的第一款ToF芯片在2018年流片成功，實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。僅僅一年多之后，其320x240dpi等多種分辨率的ToF傳感芯片已為掃地機(jī)器人、VR/AR、智能支付等應(yīng)用提供完整的脈沖TOF方案，客戶達(dá)到200多家。當(dāng)然，炬佑智能的產(chǎn)品主要落地在非手機(jī)領(lǐng)域，但已經(jīng)代表了國產(chǎn)先進(jìn)的水平。

▲炬佑智能的ToF技術(shù)方案實(shí)例展示

劉洋認(rèn)為，由于ToF的成本具有很大的壓縮空間，“隨著技術(shù)難度和市場需求的改變，ToF會(huì)必然替代雙目和結(jié)構(gòu)光技術(shù)成為3D視覺感知技術(shù)的主流。”而面對“d-ToF”發(fā)展的趨勢，劉洋表示這也在公司的預(yù)測范圍內(nèi)并將逐漸布局。

說到d-ToF技術(shù)，有人預(yù)測在明天推出的iPhone 12 Pro將用到這一技術(shù)，而國內(nèi)也已經(jīng)有在這條賽道上勇攀高峰的玩家。

南京芯視界就是其中之一。南京芯視界公司成立于2018年04月，主營固態(tài)激光雷達(dá)芯片、大數(shù)據(jù)中心超高速光電互聯(lián)芯片及系統(tǒng)解決方案，其芯片產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)高達(dá)250米的距離測量和厘米級別的測距精度。該公司在近日剛剛獲得了華為哈勃科技投資有限公司的投資。

在2017~2019年的這波ToF三維視覺浪潮中成長起來的創(chuàng)企中，還有很多都憑借自身的傍身之技居于國際玩家一條起跑線上。

拿d-ToF技術(shù)依托的陣列SPAD(single photon avalanche diode，單光子雪崩二極管)來說，這種工藝非常復(fù)雜的技術(shù)，而成立于2018年05月的靈明光子公司已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)國產(chǎn)供應(yīng)。

除了CMOS傳感器芯片，ToF技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈中還是及VCSEL(垂直腔面發(fā)射激光器)、DOE(衍射光學(xué)元等工藝復(fù)雜的元器件，其中的許多元器件供應(yīng)鏈也是與結(jié)構(gòu)光三維視覺技術(shù)共享的。

在這一波三維視覺創(chuàng)業(yè)潮中，上游的各種核心元器件產(chǎn)業(yè)鏈中都活躍著新型國產(chǎn)創(chuàng)企的身影。

有許多元器件廠商既能支持ToF，又能支持結(jié)構(gòu)光技術(shù)。以VCSEL及相關(guān)元器件為例，近年來就誕生了博升光電、檸檬光子、瑞識科技等眾多玩家，與Lumentum、AMS等國際性大廠在某些領(lǐng)域展開激烈競爭。

▲2017~2019年創(chuàng)立的部分VCSEL元器件三維視覺廠商

2、結(jié)構(gòu)光三維視覺技術(shù)大有可為，不局限于智能手機(jī)

說完為ToF和結(jié)構(gòu)光技術(shù)共同提供核心元器件的創(chuàng)企，我們再來說說結(jié)構(gòu)光三維視覺技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)企。

在近年來的智能手機(jī)賣點(diǎn)中，ToF無疑大搶結(jié)構(gòu)光技術(shù)的風(fēng)頭。但在國內(nèi)三維視覺的創(chuàng)業(yè)潮中，結(jié)構(gòu)光技術(shù)流派可以說源遠(yuǎn)流長，不僅有奧比中光、華捷艾米等一批成熟的“老炮”，還有螳螂慧視、深淺優(yōu)視等一批活力四射的新玩家。

▲近年來創(chuàng)立的部分結(jié)構(gòu)光三維視覺廠商

以螳螂慧視為例，雖然成立于2018年非常年輕，這家公司卻在當(dāng)年一舉拿下國產(chǎn)首部搭載前置結(jié)構(gòu)光鏡頭的小米8透明探索版訂單。如果說炬佑智能公司CEO劉洋是海外歸來的法師級掌舵人，那么螳螂慧視CEO陳玲則是站在巨人的肩膀上的求索者。

2017年，陳玲的團(tuán)隊(duì)攜手以色列企業(yè)Mantis Vision，在2018年在中國合資成立了螳螂慧視，依托Mantis Vision十幾年的掩膜編碼結(jié)構(gòu)光技術(shù)，在國內(nèi)開辟了一條與蘋果所用的散斑結(jié)構(gòu)光技術(shù)截然不同的結(jié)構(gòu)光技術(shù)路線。到今年年底，以色列Mantis Vision的所有底層深度傳感技術(shù)將完全屬于中國公司螳螂慧視。

當(dāng)下，隨著智能手機(jī)圈的三維視覺熱點(diǎn)正從“結(jié)構(gòu)光鏡頭”輪換到“ToF鏡頭”，螳螂慧視如何布局自身的業(yè)務(wù)?螳螂慧視的視野遠(yuǎn)比我們想象得更開闊。

陳玲告訴智東西，其創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)其實(shí)原本是做企業(yè)數(shù)字化出身，創(chuàng)業(yè)最初就不只是著眼于消費(fèi)電子上，而是希望能把每個(gè)行業(yè)的核心業(yè)務(wù)對象進(jìn)行數(shù)字化。

什么意思?打個(gè)比方，比如，犯罪現(xiàn)場即是公安的業(yè)務(wù)場景，被撞車輛物體則是車輛檢測場景的核心業(yè)務(wù)對象，而我們利用三維視覺技術(shù)把這些核心業(yè)務(wù)場景和對象數(shù)字化以后，后面的數(shù)據(jù)應(yīng)用和分析工作都可以交給計(jì)算機(jī)去做，從目前國內(nèi)外頂尖論文來看，在人工智能領(lǐng)域應(yīng)用3D數(shù)據(jù)是趨勢。

陳玲也談及了對蘋果保留結(jié)構(gòu)光鏡頭，同時(shí)發(fā)力ToF的看法。他認(rèn)為，作為一個(gè)生態(tài)玩家，蘋果有一個(gè)很長的產(chǎn)品路徑圖，它從沒有停止過研發(fā)使用結(jié)構(gòu)光，也同時(shí)在后置上做d-ToF探索，主要是在AR及3D內(nèi)容創(chuàng)建方向有其遠(yuǎn)景。

而聚焦到結(jié)構(gòu)光技術(shù)和ToF技術(shù)的精度、距離、成本等量化指標(biāo)比較，也并沒有看到結(jié)構(gòu)光有多大的劣勢。陳玲透露了一個(gè)先前的實(shí)驗(yàn)室專業(yè)測試結(jié)果——其掩膜編碼結(jié)構(gòu)光技術(shù)在4.5米范圍內(nèi)的測量中，其性能高于目前常見ToF技術(shù)。

3、雙目深度視覺創(chuàng)企的技術(shù)自信

雙目深度視覺是三維實(shí)景創(chuàng)業(yè)潮中的又一大方向，與ToF、結(jié)構(gòu)光技術(shù)路線相比，顯得“遺世獨(dú)立”許多。憑借遠(yuǎn)距離測距、圖像成像等特性，雙目深度視覺創(chuàng)企已經(jīng)在車載、智能監(jiān)控等領(lǐng)域占得先機(jī)，常見的包括中科慧眼、元橡科技、小覓智能等。

▲2017~2019年創(chuàng)立的部分雙目立體視覺三維視覺廠商

以元橡科技為例，這家成立于2017年的雙目3D視覺創(chuàng)企無疑在2020年迎來了階段性的高光時(shí)刻——自研雙目立體視覺芯片實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，大舉落地到車載及車載以外的許多場景。今年八月，元橡科技辦公場地也從北京北五環(huán)挺進(jìn)了北三環(huán)，承載越來越多的訂單和新進(jìn)人才。

▲元橡科技的核心技術(shù)展示

與臥虎藏龍的三維視覺領(lǐng)域的許多創(chuàng)業(yè)者類似，元橡科技公司CEO魯耀杰也曾在世界500強(qiáng)企業(yè)工作數(shù)年，深耕車載雙目深度視覺技術(shù)。

為什么選擇雙目立體視覺這條賽道?

魯耀杰告訴智東西：“我們認(rèn)為視覺從二維到三維是一個(gè)必然的趨勢，而選擇在車載領(lǐng)域研發(fā)雙目深度視覺技術(shù)，多少有些年少輕狂的作用，上來就挑戰(zhàn)了最難的領(lǐng)域。這一領(lǐng)域可以說是‘航天航空的品質(zhì)要求，白菜的價(jià)格’?！?

▲元橡科技的雙目立體視覺深度分析技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

在元橡核心團(tuán)隊(duì)開始做車載雙目立體視覺方案時(shí)，國內(nèi)這一市場也幾乎是一片空白，當(dāng)時(shí)常見的選擇就是Mobileye、博世、大陸等國外玩家，元橡科技如何沖出重圍?一大策略就是為頭部玩家提供“特色功能”。

以商用車項(xiàng)目為例，基于元橡科技自動(dòng)駕駛L2級“可通過性檢測”功能，客車能夠預(yù)判汽車是否能通過涵洞等狹窄路段，這是其它傳感器方案難以實(shí)現(xiàn)的。由此，元橡雙目立體視覺技術(shù)的市場就從試用到量產(chǎn)，從一個(gè)品牌到多家品牌傳開了。

雙目立體視覺技術(shù)興起于車載等較寬大的場景，而隨著技術(shù)落地領(lǐng)域的拓展，雙目立體視覺技術(shù)面臨的無疑是與結(jié)構(gòu)光、ToF三維視覺技術(shù)的正面對壘。

對此，魯耀杰表現(xiàn)出十足的技術(shù)自信，他認(rèn)為，結(jié)構(gòu)光、ToF及雙目立體視覺三種不同的技術(shù)有各自適應(yīng)的應(yīng)用領(lǐng)域，脫離場景去對比技術(shù)完全是一個(gè)悖論。非要進(jìn)行比較，則要在同一個(gè)領(lǐng)域比較，比如雙目和ToF都被應(yīng)用在掃地機(jī)器人領(lǐng)域，那么那個(gè)更好就需要在這一領(lǐng)域內(nèi)拼自己的特點(diǎn)。

最后，魯耀杰十分謙虛地用一句總結(jié)了自己的看法：“所謂的行業(yè)技術(shù)壁壘，其實(shí)就是時(shí)間壁壘。所有的人都是極度聰明，不認(rèn)為自己比誰更聰明，只是我們跑的更快一點(diǎn)。”

結(jié)語：計(jì)算機(jī)視覺升維競速賽來臨

從國內(nèi)三維視覺創(chuàng)業(yè)潮的表面，我們看到是蘋果、華為、支付寶這樣的巨頭玩家在掀起驚濤駭浪。當(dāng)我們潛入潮底，則發(fā)現(xiàn)了一群具有豐厚產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)底蘊(yùn)、國際合作頭腦和開闊視野的“弄潮兒”。

他們既不畏懼面向芯片短板迎難而上，又具有站在巨人的肩膀上思考的頭腦。而聚焦到這一行業(yè)創(chuàng)業(yè)者中的不同技術(shù)流派，無論是哪一派都對自身的技術(shù)路線保持著深刻自信。

計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)從2D像3D的升維在國內(nèi)是一個(gè)肉眼可見的發(fā)展趨勢，國產(chǎn)正與國外企業(yè)站在同樣的起跑線上，三種不同的三維視覺技術(shù)流派也在不同的市場領(lǐng)域暗自比拼。