本站原創(chuàng)，作者：章鷹，電子發(fā)燒友執(zhí)行副主編。

近日，中國信通院的最新報告顯示，以3D攝像頭為代表的新型光學(xué)傳感器件嶄露頭角，目前智能手機主流的3D成像技術(shù)有結(jié)構(gòu)光、ToF（飛行時間）和雙目測距三種。3D傳感攝像頭呈現(xiàn)三大趨勢：第一、除攝像頭外，還配備結(jié)構(gòu)光發(fā)射端、結(jié)構(gòu)光接收端或時差測距/距離傳感器；第二、可以一定程度進行活體判斷，防止被攻擊破解；第三、蘋果、華為、OPPO發(fā)布的新機型開始逐步配備3D攝像頭。

據(jù)行業(yè)預(yù)計，2019年使用TOF 3D傳感器技術(shù)的智能手機出貨量將達到2000萬臺。2019年，3D攝像頭的旗艦手機更加流行起來，以華為P30 Pro為例，這款手機搭載3顆主鏡頭，外加1顆為時差測距的（TOF）偵測景深范圍的鏡頭，主流手機廠商三星、華為、OPPO和vivo都在旗艦機型上配備ToF技術(shù)的3D感測方案。

筆者了解到，vivo NEX雙屏版的3D人臉識別和ToF 3D超感應(yīng)技術(shù)，就是ADI和Vivo共同合作的成果，ADI如何看待ToF技術(shù)在3D感測方案的優(yōu)勢？其ToF方案的優(yōu)勢是什么？落地應(yīng)用中3D ToF方案最有可能在哪些場景起量？ADI系統(tǒng)應(yīng)用工程經(jīng)理李佳接受了<電子發(fā)燒友>記者的采訪。

ToF技術(shù)與其他感測技術(shù)三大優(yōu)勢

“這種技術(shù)跟3D激光傳感器原理基本類似，只不過3D激光傳感器是逐點掃描，而ToF相機則是同時得到整幅圖像的深度信息。”ADI系統(tǒng)應(yīng)用工程經(jīng)理李佳指出，“簡單來說，通俗點解釋就是ToF發(fā)射器發(fā)射出了一整面平整的‘光墻’，這面光墻打到被測物體表面反射回來，并帶回來了深度信息。”ToF發(fā)射器向物體發(fā)射激光，再由一個接收器接收反射回來的激光，根據(jù)激光往返的時間長短和其固定的飛行速度，計算出物體表面上的這個點與ToF相機之間距離。

圖：ADI系統(tǒng)應(yīng)用工程經(jīng)理李佳

李佳表示，相比3D深度視覺其它兩種方案而言，ToF方案在實際應(yīng)用中的優(yōu)勢顯著。

圖：3D視覺主流方案對比

例如：在畫面拍攝后計算景深時不需要進行后處理，既可避免延遲又可節(jié)省采用強大后處理系統(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。

消費級市場+工業(yè)市場，ToF技術(shù)3D感測方案市場前景看好

拓墣產(chǎn)業(yè)研究院指出，2019年全球智能手機3D感測市場年成長率預(yù)估為26.3%，規(guī)模為38.9億美元。由于蘋果、華為智能手機采用TOF技術(shù)，2020年整個市場將加速發(fā)展，年成長率達53.1%。

除消費市場之外，3D感測于工業(yè)自動化的應(yīng)用一樣頗具潛力，從傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)到電子產(chǎn)業(yè)，缺工問題已帶動機器手臂快速發(fā)展，3D視覺作為機器手臂之眼，可憑借專業(yè)能力輔助動作更協(xié)調(diào)，具有絕對優(yōu)勢。

在ADI看來， ToF在自動化工廠的應(yīng)用包括機器人的自主避障領(lǐng)域可以發(fā)揮重要作用， ADI對于ToF技術(shù)提供了從硬件芯片到依附于硬件芯片上的算法等多種靈活的方案，其ToF電子圍欄方案能設(shè)立虛擬安全防護墻，借ToF信號處理器ADDI9033搭配紅外光感測組件，采用具有 ToF 測距技術(shù)的組件，可應(yīng)用于工業(yè)自動化中安全防護的 Virtual Wall （虛擬圍欄）方案。利用ToF的深度數(shù)據(jù)，ADI的方案還可以有效地增加影像的辨識度，達到對象判斷的精準(zhǔn)度，提供以往機器所沒有的機器視覺，避免了激光雷達與雙攝像頭方案的缺陷。

圖：ADI 公司的ToF 電子圍欄這項安全防護方案可應(yīng)用在眾多機器手臂的場合

李佳分享了ADI所研發(fā)的突破性ToF技術(shù)方案，從工業(yè)自動化、智能建筑到汽車應(yīng)用等，全面推進智慧物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新的應(yīng)用開發(fā)。“ADI公司的ToF技術(shù)之所以受到矚目，是因為這項技術(shù)能達到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，達到對象判斷的精準(zhǔn)度。”

汽車應(yīng)用中，目前市場上的倒車雷達只能感應(yīng)是否有障礙物，甚至一些“身材”矮小的障礙物達不到感應(yīng)范圍的要求。采用了 ToF技術(shù)的倒車系統(tǒng)可同時偵測多個不同距離的行人或障礙物，當(dāng)檢測到有行人或者障礙物靠近，就算是視線死角車頂?shù)臉渲Γ高^軟件處理后，能以影像顯影或聲音警示距離，進一步輔助駕駛得知車后相關(guān)路況。

ADI公司所開發(fā)的ToF模塊結(jié)合影像傳感器和VGA ToF傳感器模塊與內(nèi)建圖像處理器方案，比傳統(tǒng)音波檢測具備更佳的檢測角度，也更能準(zhǔn)確測量物體跟汽車的距離。此外，由于ADI把ToF加上2D RGB影像傳感器可做到重迭實際影像，換句話說，就是比傳統(tǒng)音波檢測具備更佳的檢測角度，也更能準(zhǔn)確測量物體跟汽車的距離。這對汽車倒車系統(tǒng)、開門防護系統(tǒng)、停車輔助系統(tǒng)及盲點偵測，提供更大范圍的碰撞偵測預(yù)防。

另外，ADI 針對車內(nèi)檢測系統(tǒng)打造的 ToF 技術(shù)方案，擁有業(yè)界領(lǐng)先的靈敏度、環(huán)境光耐受能力以及業(yè)界最高的分辨率，這些性能使得 ADI ToF 方案可支持寬視場角應(yīng)用需求，為車內(nèi)駕駛員監(jiān)控和手勢識別設(shè)備具有更出色的靈敏度、更高的集成度、更為豐富的功能和更低的能耗。

CCD ToF 前端芯片ADDI903x，突出系統(tǒng)級ToF方案優(yōu)勢

每一款解決方案都有它核心的器件，ADI的ToF方案也不例外，其CCD ToF 前端芯片ADDI903x系列就是其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 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，讓激光二極管控制的脈波寬度更準(zhǔn)確，進而可以得到更精準(zhǔn)的深度數(shù)據(jù)。

圖：ADI公司CCD ToF 前端芯片ADDI903x提供的功能

以傳感器和前端芯片ADDI903x 為核心的ToF技術(shù)方案，擁有超高幀率和實時性，相比3D激光傳感器的逐點掃描，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，距離的計算要通過復(fù)雜算法進行，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940 nm光源，并且每個像素都有獨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)。

圖：ADI公司ToF方案的完整系統(tǒng)組成。

這款系統(tǒng)級別的ToF解決方案與CMOS解決方案相比，在同樣的尺寸或同樣的成本，ToF可提供更高的系統(tǒng)性能。比如高解析度，在光線復(fù)雜的環(huán)境中，可以更好的區(qū)分主體與背景，同時，得力于松下針對940nm發(fā)光波段而設(shè)計的CCD架構(gòu)，可以更精確的捕捉運動環(huán)境中的畫面。

李佳以Vivo NEX雙屏版的ToF方案為例，指出這款手機的零光感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 雙屏版實現(xiàn)了突破性的 ToF 零光人臉識別，實現(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——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。

國內(nèi)領(lǐng)先的TOF深度傳感解決方案提供商Pico Zense的TOF深度傳感模組利用的就是ADI公司的ToF方案，其主打產(chǎn)品DCAM710的深度圖像分辨率均可達到640 x 480，畫面每秒傳輸幀數(shù)30FPS，該產(chǎn)品尺寸小、功耗經(jīng)濟、成像清晰度、精度均達到VGA標(biāo)準(zhǔn)，可以廣泛適用于智能機器人、 AR/VR、 微投影、無人機等領(lǐng)域。據(jù)李佳透露，未來ADI將與更多的公司合作，讓ToF 技術(shù)更快、更精準(zhǔn)的落實在物聯(lián)網(wǎng)模塊化系統(tǒng)級軟硬件解決方案上。