電子發燒友網報道（文/黃山明）作為機器視覺系統的主要信息源，視覺傳感器一直在眾多視覺設備中占據重要位置。尤其是通過視覺傳感器，可以幫助機器對物品進行測量與判斷，從而賦予這些機器更豐富的應用場景。而今，視覺傳感器開始向3D發展，帶給家用場景下更豐富和完善的功能。

視覺傳感器的發展

視覺傳感器的概念最早在20世紀50年代后期開始形成，并隨著計算機技術的進步和機器人研究的發展而逐漸興起。當時出現了光學倍增管（PMT），這是一種真空光電管，它通過光電效應產生的電子來檢測光信號。隨后在1965至1970年間，IBM、Fairchild等企業開發了光電和雙極二極管陣列。

在這一階段，視覺系統主要用于處理簡單環境中的物體識別，如機器人的“積木世界”識別任務。

到了1970年，CCD（Charge-Coupled Device）圖像傳感器在Bell實驗室被發明，由于其高量子效率、高靈敏度等優點，CCD成為了圖像傳感器市場的主導技術。這一時期，隨著圖像傳感器技術的進步和計算機性能的提升，視覺傳感器在工業檢測、軍事偵察等領域得到初步應用，但受限于當時的技術水平，功能較為有限。

90年代末，隨著技術的進步，CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）圖像傳感器開始出現，它在成本和集成度上具有優勢，逐漸在市場中占據一席之地。

到了20世紀80年代，隨著半導體工藝的成熟，CMOS和CCD圖像傳感器的成像質量、響應速度和集成度都有了顯著提升。這一進步推動了機器視覺技術的發展，使得視覺傳感器成為工業自動化中不可或缺的組成部分。同時，機器視覺系統的集成度增強，出現了更多基于PC或嵌入式系統的解決方案。

隨著進入到21世紀，視覺技術經歷了從模擬到數字的轉變，視覺傳感器作為機器視覺系統的核心，其功能不僅限于圖像捕捉，還包括圖像處理和分析。現代視覺傳感器通常配備有先進的光學元件和電子元件，能夠提供高質量的圖像數據，以支持復雜的視覺處理任務。

尤其是3D視覺感知技術正在迎來快速增長時期，它能夠提供比2D圖像更豐富的空間信息。

視覺傳感器從2D向3D邁進

隨著工業自動化、機器人技術以及自動駕駛等領域的快速發展，對物體識別和環境感知的精度要求越來越高，2D視覺傳感器雖然能夠提供平面圖像信息，但在處理深度信息和三維空間中的物體位置時存在局限性。

3D視覺傳感器，如立體相機、結構光相機、飛行時間（ToF）相機、激光雷達（LiDAR）等，能捕捉到場景或物體的三維幾何信息，從而實現更精確的位置測量、體積計算、形狀分析以及在復雜環境下的智能決策。這些傳感器通過不同的原理生成深度數據，大大提升了系統對周圍環境的理解能力和反應速度。

3D視覺感知技術是計算機視覺領域的一個重要分支，它涉及到如何從多個視角捕獲的圖像中恢復和理解三維場景。這項技術的發展對于提高機器的視覺感知能力至關重要，尤其是在自動駕駛、智能交通、醫療、農業、虛擬現實等領域。

在智能家居中，3D視覺感知技術不僅提高了家居產品的智能化水平，也為用戶帶來了更加便捷和舒適的生活體驗。比如在智能安防上，3D視覺技術可以用于智能監控系統，通過識別家庭成員的身形和行為模式，區分訪客與潛在入侵者，從而提高家庭安全。

而在智能家電產品中，尤其是掃地機器人，3D視覺識別技術被用來識別家中的障礙物，實現精準避障和高效清潔工作。此外，3D視覺技術還可以應用于智能烹飪設備，通過識別食物的形狀和大小來調整烹飪參數。

3D視覺技術可以提升智能家居中的互動娛樂體驗，例如通過3D感知硬件實現的AR游戲和應用，讓用戶能夠與虛擬內容進行更自然的交互。

根據機構GGII預測，至2025年我國機器視覺市場規模將達到468.74億元。其中，2D視覺市場規模將超過360億元，3D視覺市場規模將超過100億元。

小結

越來越多的應用場景開始采用3D視覺技術來替代或補充傳統的2D視覺方案，這一趨勢在智能家居中同樣明顯。盡管3D視覺技術的研發與應用門檻相對較高，但其帶來的性能提升和技術進步使得行業內的研究與投資不斷加大，加速了從2D向3D轉變的過程。