【導(dǎo)讀】未來已來，物聯(lián)網(wǎng)（IoT）落地已近在眼前，而飛行時間（Time of Flight, ToF）傳感器則是實現(xiàn)IoT的關(guān)鍵技術(shù)之一，在智能家居、智能安防、智能零售、智慧醫(yī)療、智慧農(nóng)業(yè)等各個領(lǐng)域都發(fā)揮著巨大作用。炬佑智能首席執(zhí)行官劉洋先生對ToF傳感器如何實現(xiàn)從3D感知“飛向”4D感知進行了分析。
ToF傳感器在IoT領(lǐng)域無處不在
一直以來，IoT都處于“雷聲大、雨點小”的懸而未決狀態(tài)，欣喜的是：近年來，各種IoT應(yīng)用開始落地，基于ToF傳感器的3D感知技術(shù)在IoT應(yīng)用領(lǐng)域也開啟了新篇章。演講伊始，劉洋先生先為大家講解了ToF傳感器如何賦能IoT應(yīng)用：“AR/VR眼鏡中用于深度和方位信息識別；3D人臉識別也有望迎來ToF解決方案的大爆發(fā)；掃地機器人從傳統(tǒng)的單線機械掃描式激光雷達轉(zhuǎn)向ToF激光雷達測距；智能家居、智能安防、智慧零售領(lǐng)域，ToF傳感器用于識別和跟蹤人體，讓人類生活各方面變得更加智能；在自動駕駛/車內(nèi)感知及監(jiān)控/AGV領(lǐng)域，ToF傳感器是車載激光雷達、車內(nèi)人體識別、車內(nèi)手勢識別的重要元器件；甚至在農(nóng)牧業(yè)，ToF傳感器也可用于測量并監(jiān)控牲畜的生長狀態(tài)；而未來，ToF傳感器將超越3D感知范疇，對人體生理指標(biāo)、物體速度等信息進行測量，走向4D感知。”
智能傳感器是支撐IoT的感知層
趨勢待發(fā)，為2019年3D ToF傳感器應(yīng)用爆發(fā)準(zhǔn)備
隨著vivo NEX雙屏版手機攜3D ToF人臉識別功能在中國亮相，日本索尼也緊接著宣布2019年夏季將實現(xiàn)3D ToF圖像傳感器的量產(chǎn)，另有消息稱蘋果2019年新iPhone手機也將采用ToF圖像傳感器。因此，業(yè)界普遍認(rèn)為2019年將成為3D ToF傳感器應(yīng)用大爆發(fā)的元年！
炬佑智能自2017年1月成立以來，就著手從多方面進行布局，旨在為3D ToF傳感器應(yīng)用爆發(fā)的到來做好充足的準(zhǔn)備。劉洋先生詳細介紹了炬佑智能從基礎(chǔ)設(shè)施、專利、產(chǎn)品和模組開發(fā)、算法開發(fā)等各方面所取得的成績：（1）炬佑智能投入了大量資源建立和完善實驗室和開發(fā)評測中心，已建成兩個全系統(tǒng)的實驗室，并即將建成一個擁有上千平方米的評測中心；（2）從傳感器、數(shù)據(jù)處理、發(fā)光控制和傳感融合四個維度全面打造智能3D傳感系統(tǒng)；（3）專利方面已經(jīng)展開大規(guī)模申請，目前申請的專利數(shù)量已超過70件，未來的目標(biāo)是實現(xiàn)逐年翻番；（4）軟硬件產(chǎn)品方面，炬佑智能全面布局傳感器、IC和算法，已開發(fā)出包括分辨率為100 x 10、100 x 100、240 x 100、240 x 200、320 x 240等系列850nm和940nm ToF傳感芯片，并將推出VGA和百萬像素產(chǎn)品，同時還開發(fā)了智能3D控制芯片和智能發(fā)光發(fā)射芯片；（5）智能3D控制芯片集成了基本深度處理和多項動態(tài)感知算法，并有自適應(yīng)學(xué)習(xí)的人工智能架構(gòu)等高度算法等；智能發(fā)光芯片則包括高效發(fā)光驅(qū)動、發(fā)光控制和發(fā)光保護，以及與ToF傳感器和控制芯片有機結(jié)合的控制系統(tǒng)。
炬佑智能推出的CX3模組可根據(jù)客戶要求提供定制化服務(wù)
從3D感知到4D感知，ToF傳感器還有哪些潛力待開發(fā)？
劉洋先生談到“靜態(tài)的CMOS圖像傳感器僅僅是采集圖像，相比之下，ToF傳感器則是對光的收發(fā)進行了動態(tài)控制。通過更多智能 + 動態(tài)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，我們希望把ToF傳感器的感知能力從3D拓展到4D。”傳統(tǒng)意義上，我們對ToF傳感器的認(rèn)識是其通過對光束發(fā)出和返回的時間差進行距離測量，從而實現(xiàn)對物體深度信息的感知，即3D感知。但ToF傳感器的4D感知潛力還有非常大的想象空間。
智能 + 動態(tài)技術(shù)賦予ToF傳感器4D感知功能
ToF傳感器在實際應(yīng)用中會遇到各種問題，比如光的傳播過程中遇到散射、物體干擾、物體遮擋等各種問題，“可以通過對發(fā)光芯片的智能設(shè)計，配合智能算法，對輸出信號進行校正，真正實現(xiàn)對ToF傳感器的動態(tài)控制”。關(guān)于ToF傳感器與光度立體（Photometric Stereo）應(yīng)用的結(jié)合，劉洋先生這樣解釋“ToF傳感器是對紅外光的感知，如果與光度立體技術(shù)相結(jié)合，人臉感知的性能會大大提高。”同時，“ToF傳感器不僅能感知深度信息，還能感知到材料和人體生理指標(biāo)（如心率）信息，因此在醫(yī)療、工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)More than Depth Sensing（超越深度感知）的功能”，“麻省理工學(xué)院也在進行對ToF傳感器感測被遮擋物體的前沿研究，對物體速度的感測能力有望賦予ToF傳感器在汽車上更多的應(yīng)用。”
炬佑智能在ToF感知功能方面做了大量的開發(fā)，劉洋先生在現(xiàn)場為大家展示了炬佑智能開發(fā)的3D ToF傳感芯片和模組的測試結(jié)果。經(jīng)過炬佑智能自己研發(fā)的智能算法校正后，ToF傳感器在不同背景光的反射率誤差從6%下降到1.4%以下；通過傳感器融合，940nm ToF傳感器在室外的探測精度達到5‰以下；在室外強光環(huán)境下，通過動態(tài)算法的提升，在100klux、照明平均功耗在200mW的水平下，3D ToF傳感模組表現(xiàn)出非常優(yōu)秀的性能。
炬佑智能開發(fā)的3D ToF傳感模組在強光環(huán)境下表現(xiàn)優(yōu)秀
最后，劉洋先生表示“隨著市場對ToF傳感器的需求出現(xiàn)爆發(fā)性增長，客戶對ToF傳感器的要求也呈現(xiàn)多樣化。炬佑智能相信ToF傳感器將實現(xiàn)從3D感知向4D感知的轉(zhuǎn)變，炬佑智能愿意和產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)深度合作，共同推動ToF傳感技術(shù)的發(fā)展！”
來源：麥姆斯咨詢 王懿
