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ADI ToF:推动新一波3D智能感知应用创新

目前,我们的很多手机在感知上仍停留在2D的世界里,这对于人和手机的交互其实是不自然的。近年来,随着手机厂商将关注点转向ToF技术,3D的感知逐渐和人靠近。因为人体感知世界的方式是3D的,所以人看到的是一个三维世界,越来越多的厂商开始采用ToF技术进行产品的迭代。

ADI ToF:推动新一波3D智能感知应用创新

ADI系统应用工程经理李佳,ADI供图

ToF的应用领域

可能有些工程师没有接触到ToF技术,其实它已经是一个成熟的、应用广泛的技术,在安防、医疗、汽车和物流等行业有着很多的应用。ToF技术也叫飞行时间,是通过给被测目标持续发送光信号,由传感器端接收从目标返回光信号,经过计算发射和接收光信号往返时间得到被测距离的技术。ToF技术的实现一般要光学透镜、成像传感器、红外发射单元和计算单元等器件组成。ToF技术在普及道路上的难点是整个产业链的痛点,ADI系统应用工程经理李佳认为,ToF技术的发展需要上中下游很多产业链伙伴一起配合,如光学、电、芯片级、电路级以及模组厂等,还有一些应用需要专业团队来开发、适配整个方案,要提升行业大规模应用,产业协调至关重要,作为一家在ToF领域有着丰富研发经验的企业,ADI有很多造3D ToF领域的产品和应用案例。

虚拟现实技术是一种很全新的实用技术,融合了计算机和仿真等技术,在虚拟的世界里面,不管是国外还是国内厂商,都慢慢普及AR跟VR产品,这是现实和虚拟之间连接的桥梁。虚拟现实虽然经历了一个从热捧到冷落的状况,但是前景仍是非常可观,随着经济的发展,VR技术是大有可为的,目前VR还需要很多底层技术的进步与融合。ADI系统应用工程经理李佳表示,在虚拟现实领域里面,ADI公司有很多拓展应用,如SLAM,即同步定位与建图,机器人在未知环境中的未知位置移动,在移动过程中根据位置估计和地图定位,同时在自身定位基础上建造增量式地图,实现机器人的自主定位和导航。通过一个技术方法,把现在肉眼能够看见的三维信息,通过科技手段重新建模应用在导航上,在人机交互领域,3D技术引入对此帮助很大。

不仅如此,ToF技术在工业、车载等应用领域都有应用。ADI系统应用工程经理李佳提到,ADI的ToF技术和产品涵盖了从工业、消费、汽车等,2019年将重点把ToF从工业领域普及到其它应用领域。2014—2016年,ADI是为国外AR眼镜定制相关技术;2016年,产品成功落地,ToF技术在眼镜中主要是实现人机交互和三维重建;2016—2017年,产品逐渐应用在车内手势识别上,用手势实现对车内影像的控制。2018—2019年。产品成功落地,也应用在手机里面,ADI在ToF领域的研究和拓展仍在继续。

ADI ToF的原理和优势

如今实现3D方案的技术手段有几种,一是模仿人眼的双目,也就是在手机上安装多摄像头,模拟深度场景,实现信息的提取,它的特点是接近人类的感知,不足是没法精确提取到深度数据;另一个是结构光,相对于双目而言,结构光获取的距离信息更准确,但是只适用于近距离和特定场景下的3D数据信息采集;ToF技术是第三种技术手段,它的适配范围更广,从近距离、远距离皆可,提取到的信息很准确。ADI系统应用工程经理李佳说道,ADI的ToF跟CCD这样的传感器搭配,CCD作为一个全局曝光器件,在室外远距离场景下,有非常良好的性能,这是全局曝光的传感器,又是窄快门曝光,对于外界抗干扰性能非常强,应用在手机上,ADI可以提供大分辨率和小型化模组。ADI的ToF方案和产品适配在汽车领域,包括车内的传感器和车外的人脸解锁方案。在支付领域,3D技术的价值更大,因为安全性要求比较高,3D技术是一种类似于强制性引入的技术,可以大大提升支付安全。识别和活体检测是ToF很重要的场景,如体积测量,除了2D信息,还需要深度数据,ToF的3D技术能快速把三维信息采集,然后快速地计算出来。在物流行业里,体积对于物流是非常关键因素,这是落地的方向,ToF可以给快递带来非常便利的使用环境。

3D成像涵盖了光学、电学、软件、算法等,需要产业链上中下游的配合实现一个完整解决方案。李佳表示,ADI的主芯片ADDI9033和ADDI9036具有很好的性能,传感器将采集过来的信号转换成电信号,运用深度计算把信息送到SOC处理,然后将数据提供给算法公司适配,整个过程涉及传感器、镜头、发射器件、平台、应用等。对硬件厂商而言,需要和模组厂配合打造小型化、集成度高的产品来适配应用厂商,然后适应不同的应用场景。ADI系统应用工程经理李佳表示,ADI采用的高感光度器件有很强的感光度,适合于户外远距离应用,对室外抗干扰性有非常大优势,全局曝光的传感器对数据噪声有很高抑制作用,这是ADI ToF方案的特点。

总结:

对于很多技术而言,技术的成熟度并非技术普及的唯一因素,还与技术的成本和产业链协同大有关系。正如ADI系统应用工程经理李佳所说,要提升ToF在行业的大规模应用,产业协调至关重要,而手机作为一个国民级别的应用场景,无疑是检验ToF技术的最优选择。2019年,ToF技术不断被知名手机厂商认可,在技术的演进道路上走出了关键一步,在手机产业陷入增速放缓的形势下,ToF助力手机创新无疑是近年来手机厂商关注的一大焦点。未来,相信ToF不只是应用安防、医疗、汽车和工业等传统应用,还有更多可发挥价值的场景。


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