除了在手機(jī)上“發(fā)光”，ToF技術(shù)還將在這些領(lǐng)域“發(fā)熱”

作為智能手機(jī)的三大創(chuàng)新之一，3D感測ToF深度傳感技術(shù)依靠體積小、誤差低、直接輸出深度數(shù)據(jù)與抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)勢，成為近年來智能手機(jī)上的關(guān)鍵創(chuàng)新亮點(diǎn)之一，例如vivo公司去年推出的創(chuàng)新NEX雙屏版就采用了ADI公司的ToF技術(shù)實(shí)現(xiàn)零光感人臉識別，獲得不錯的市場表現(xiàn)。

ToF技術(shù)解碼

ToF是Time of Flight的縮寫，又稱飛行時間法3D成像。這種成像技術(shù)通過向目標(biāo)發(fā)射連續(xù)的特定波長的紅外光線脈沖，通過特定傳感器接收待測物體傳回的光信號，計(jì)算光線往返的飛行時間或相位差得到待測物體的3D深度信息，ToF相機(jī)的亮度圖像可以通過模型迅速連接起來。

“相比3D深度視覺其它兩種方案(結(jié)構(gòu)光與雙目立體成像技術(shù))而言，ToF方案在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢顯著。例如：在畫面拍攝后計(jì)算景深時不需要進(jìn)行后處理，既可避免延遲又可節(jié)省采用強(qiáng)大后處理系統(tǒng)帶來的相關(guān)成本;ToF測距規(guī)模彈性大，大多數(shù)情況下只需改變光源強(qiáng)度、光學(xué)視野以及發(fā)射器脈沖頻率即可完成;由于具有不易受外界光干擾、體積小巧、響應(yīng)速度快以及識別精度高等多重優(yōu)勢，使得ToF無論是在移動端還是車載等應(yīng)用領(lǐng)域日漸成為3D視覺的首選技術(shù)方案。”ADI公司專家在最近的一場ADI 3D深度檢測技術(shù)論壇演講時指出。

典型的ToF應(yīng)用案例解析

ADI公司的3D ToF技術(shù)在全球有大量的成功應(yīng)用，并正在越來越多的產(chǎn)品中獲得采納。以vivo NEX雙屏版手機(jī)為例，其零光感3D人臉識別就是vivo與ADI合作開發(fā)的ToF 3D超感應(yīng)技術(shù)，使NEX雙屏版實(shí)現(xiàn)了突破性的ToF零光人臉識別，實(shí)現(xiàn)24小時全天候輕松解鎖。

作為NEX雙屏版ToF 3D超感應(yīng)技術(shù)的合作伙伴，ADI的ToF技術(shù)可感應(yīng)30萬個有效深度信息點(diǎn)——是3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)的10倍，而且ToF模組的baseline(基線)近乎為零，比結(jié)構(gòu)光技術(shù)的25mm有大幅提升。

ADI的ToF技術(shù)能達(dá)到VGA影像分辨率與精準(zhǔn)度，同時又具備更低的功耗與占位空間，深度數(shù)據(jù)能有效增加影像識別度，達(dá)到對象判斷的精準(zhǔn)度，所以深受關(guān)注。CCD ToF前端芯片ADDI903x系列是ADI ToF方案的核心器件之一，該系列產(chǎn)品可支持CCD紅外光ToF傳感器，分辨率可達(dá) 640x480。ADDI903x可將影像信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并提供高精確度的脈波時間控制器，閉回路設(shè)計(jì)，讓激光二極管控制的脈波寬度更準(zhǔn)確，進(jìn)而可以得到更精準(zhǔn)的深度數(shù)據(jù)。

ADI以傳感器和前端芯片ADDI903x為核心的ToF技術(shù)方案，擁有超高幀率和實(shí)時性，相比3D激光傳感器的逐點(diǎn)掃描，能快速而又準(zhǔn)確的獲取整體圖像的深度信息。在其它3D技術(shù)中，距離的計(jì)算要通過復(fù)雜算法進(jìn)行，而ToF圖像傳感器芯片可直接測量到對象的距離。另外，該方案在戶外性能方面非常出色，可支持940nm光源，并且每個像素都有獨(dú)特的背景照明抑制電路。即使有兩倍的照明峰值功率，該方案也能提供未被干擾的深度數(shù)據(jù)。

ToF技術(shù)還可在哪些應(yīng)用領(lǐng)域“大顯身手”?

作為3D深度視覺領(lǐng)域三大主流方案之一，ToF技術(shù)除了應(yīng)用在手機(jī)上之外，也可用在VR/AR手勢交互、汽車電子ADAS、安防監(jiān)控以及新零售等多個領(lǐng)域中。據(jù)行業(yè)預(yù)測，未來3年3D感測TOF技術(shù)逐漸成熟，市場應(yīng)用潛力還將會不斷增加。在ADI公開的用例中，還有以下領(lǐng)域ToF可以快速導(dǎo)入，并能獲得廣泛的應(yīng)用：

·自動化工廠中的各類機(jī)器人的自主避障將是ToF可以快速應(yīng)用的領(lǐng)域。在人類與機(jī)器人的合作問題上，安全性永遠(yuǎn)是要考慮的首要問題，尤其是當(dāng)機(jī)器人身處較為擁擠的工作環(huán)境中，它們必須能辨認(rèn)人與機(jī)械以及機(jī)械的動作，并作出迅速的反應(yīng)以避免安全事故的發(fā)生。如果以激光雷達(dá)來解決，成本則需要增加數(shù)萬元，用雙攝像頭方案又需要大量的運(yùn)算和雙攝像頭精準(zhǔn)位置的調(diào)教，而ToF則成為解決上述難題的極具性價比的最佳選擇。

ADI ToF電子圍欄方案能設(shè)立虛擬安全防護(hù)墻的方案，可應(yīng)用在眾多機(jī)器手臂的場合，一旦有人接近危險區(qū)域，機(jī)器會立刻停機(jī)，待狀況解除后才會恢復(fù)工作，為工業(yè)自動化操作機(jī)器人等安全運(yùn)行給出了完美解答。

·ToF技術(shù)應(yīng)用在智能建筑領(lǐng)域。以具備人臉識別的ADI ToF 3D立體影像自動門解決方案為例，傳統(tǒng)自動門采用紅外線反射原理，只能檢測到是否有物體出現(xiàn)在感測范圍，導(dǎo)致動物也能自由進(jìn)出商場，造成管理上困擾?；赥oF的方案可識別空間中的人類特征以及人與物體相對位置距離，避免非人類(例如動物)進(jìn)入商業(yè)賣場。此外，商業(yè)空間的3D人流自動統(tǒng)計(jì)過去有成熟方案，但如何有效利用影像技術(shù)，精準(zhǔn)分辨進(jìn)出者的身高、體重，同時出入時間及高度誤差低于1%，這就相當(dāng)有技術(shù)門檻了，而ADI的ToF解決方案，有別于傳統(tǒng)3D人流方案，大多需要安裝至少二只立體相機(jī)，ADI的方案僅需一只ToF攝影鏡頭架，設(shè)于門框上方且沒有安裝高度限制。

·ToF的汽車倒車影像應(yīng)用將顯著增強(qiáng)汽車駕駛員輔助功能。結(jié)合影像傳感器和VGA ToF傳感器模塊與內(nèi)建圖像處理器，ADI的汽車ToF解決方案能疊加實(shí)際影像，準(zhǔn)確測量物體與汽車的距離，相較于傳統(tǒng)超聲波感測方案，具備更佳的感測角度，能提供倒車系統(tǒng)更大范圍的碰撞偵測預(yù)防。

不難看出，ADI的ToF技術(shù)正在將更快、更精準(zhǔn)的測距功能落實(shí)在物聯(lián)網(wǎng)模塊化系統(tǒng)級軟硬件解決方案，協(xié)助客戶實(shí)現(xiàn)簡易開發(fā)與降低開發(fā)成本的目標(biāo)。