3D攝像頭已實現(xiàn)智能手機3D動畫表情的制作。現(xiàn)在，ams希望利用3D傳感技術(shù)幫助智能手機捕捉更精準的色彩。

據(jù)消息，掃描和渲染3D物體的攝像頭現(xiàn)已成為智能手機、無人機、機器人和汽車的高端“標配”。與合適的軟件配合使用，3D攝像頭可以以更低的成本，在更多的環(huán)境下感應(yīng)光線明暗、物體運動和紋理。

位于奧地利某城堡原址的ams（艾邁斯半導(dǎo)體）是全球微型激光器和低功率光學(xué)傳感器的制造商，為大多數(shù)攝像頭系統(tǒng)廠商提供手勢識別或跟蹤眼球瞬間運動的傳感器。該公司的傳感器技術(shù)為在不同環(huán)境中運行的各種消費和工業(yè)設(shè)備提供準確的感測結(jié)果。

結(jié)構(gòu)光模組將特定結(jié)構(gòu)的圖案投射到物體上以測量物體的距離

ams擁有一支由1200名工程師組成的研發(fā)團隊，隨著3D傳感需求的不斷增長，ams將研發(fā)資源和預(yù)算集中于三種主流3D傳感系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)光、飛行時間（ToF）和主動立體視覺。

結(jié)構(gòu)光攝像頭投射出具有一定結(jié)構(gòu)特征的圖案至物體上，并采集反射回來的變形圖案，以此計算物體的位置和深度信息；ToF傳感器能夠?qū)崟r測量光線從物體往返的飛行時間，以實現(xiàn)快速的深度測量，比較適合中遠距離應(yīng)用；主動立體視覺系統(tǒng)結(jié)合了兩個或多個的近紅外攝像頭，利用三角測量法對物體的深度信息進行計算。

為了捕獲上述3D測量數(shù)據(jù)，3D攝像頭需要自己的光源。通常情況下，這種光源是嵌入攝像頭附近的微型激光器，為使得肉眼無法可見，多數(shù)制造商使用紅外激光器。

ams提供垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）作為3D攝像頭的光源，這種激光器可以產(chǎn)生穩(wěn)定的泛光照明源，或滿足攝像頭制造商特定需求的特殊圖案。ams推出的一種名為PARSENN的新型點陣投影模組可以發(fā)射30000個隨機紅外光點來照亮物體。該公司新推出的泛光照明模組MERANO-NIR可產(chǎn)生大量紅外泛光源，幫助ToF傳感器創(chuàng)建人體或其它場景的三維圖像。

ams光學(xué)傳感器創(chuàng)新副總裁Markus Rossi最近與《IEEE Spectrum》雜志探討了快速發(fā)展的3D傳感市場的未來趨勢，以及用戶如何改進使用智能手機拍攝的照片。

IEEE Spectrum：到目前為止，我們已經(jīng)看到了3D傳感的廣泛應(yīng)用，請您對這項技術(shù)的發(fā)展趨勢進行預(yù)測。

Markus Rossi：人臉識別是當(dāng)今3D傳感技術(shù)的主要應(yīng)用，但這肯定不是唯一的應(yīng)用。未來，我們將看到3D傳感技術(shù)在人類關(guān)注的所有重點領(lǐng)域得到進一步發(fā)展。

目前，ams的這項技術(shù)處于全球領(lǐng)先水平。舉例來說，我們的3D傳感技術(shù)被用于增強智能手機的攝影效果（幫助添加燈光濾鏡和散景效果），使用用戶的面部特征創(chuàng)建頭像和動畫表情。

不僅如此，3D傳感技術(shù)在汽車領(lǐng)域也變得越來越重要，無論是車外還是車內(nèi)應(yīng)用。針對車外應(yīng)用，我們正在開發(fā)激光雷達（LiDAR），這是一種用于自動駕駛的固態(tài)3D激光掃描系統(tǒng)，可探測車輛周圍的物體及其距離。

針對車內(nèi)應(yīng)用，我們正在研究如何使用3D傳感技術(shù)來監(jiān)控駕駛員，以及協(xié)調(diào)駕駛員與車輛之間的工作交接。這包括開發(fā)能夠識別駕駛員、確認乘客姿勢以及檢測車輛周圍物體的車內(nèi)系統(tǒng)。因此，假如有客戶正在醞釀汽車共享計劃，或者負責(zé)管理車隊車輛，那么這項技術(shù)可以讓他們清楚地識別駕駛員。

我們也看到其它終端應(yīng)用對3D傳感技術(shù)需求的不斷增長，例如工業(yè)機器人、智能家居和智能建筑。

IEEE Spectrum：3D傳感技術(shù)的進步對于智能手機攝影意味著什么？

Markus Rossi：為圖像添加更多3D信息可以讓用戶拍攝出更好的照片，或者為用戶拍攝的照片添加燈光效果。在拍攝照片時，還可以改變焦深和不同光源的角度。通過3D傳感技術(shù)，用戶甚至可以在照片中放置新的人造光源以在臉部創(chuàng)建陰影。

由于3D傳感技術(shù)的進步，用戶通過前置（自拍）攝像頭拍攝的照片已越來越完美，這一技術(shù)也將很快在全球范圍內(nèi)得以應(yīng)用。

這些功能讓用戶拍攝出更接近專業(yè)相機品質(zhì)的照片或視頻，這是3D傳感技術(shù)應(yīng)用于智能手機的成功案例之一。

IEEE Spectrum：一些3D傳感技術(shù)依賴于檢測反射光，這通常對光強有何要求？而這些系統(tǒng)又在什么樣的條件下工作？

Markus Rossi：一般來說，在近距離（例如40~60厘米）檢測反射光（來自點陣投影儀或泛光照明器）對當(dāng)前系統(tǒng)來說不是主要挑戰(zhàn)，并且這些系統(tǒng)被設(shè)定為可在許多不同室內(nèi)場景中工作。最關(guān)鍵的場景是在戶外，反射光強度必須足夠，以便在陽光充足時被光學(xué)傳感器探測到。這可以通過高靈敏度傳感器、近紅外傳感器、優(yōu)化的帶通濾波器和各種其它系統(tǒng)級優(yōu)化來實現(xiàn)。

IEEE Spectrum：ams提供智能手機和其它設(shè)備3D傳感所需的軟硬件，要使這些系統(tǒng)協(xié)同工作需要克服的最大障礙是什么？

Markus Rossi：ams只提供了部分關(guān)鍵硬件，而不是全部。由于3D傳感系統(tǒng)非常復(fù)雜，所有組件和子系統(tǒng)都需要成為系統(tǒng)設(shè)計的一部分。因此，與Qualcomm（高通）和Bellus3D（ams主動立體視覺軟件合作伙伴）等業(yè)界伙伴的密切合作對我們的成功至關(guān)重要。

IEEE Spectrum：3D傳感系統(tǒng)被選定用于特定的產(chǎn)品，是否需要進行校準或測試？如果是，請介紹下相關(guān)流程。

Markus Rossi：對于三種3D傳感系統(tǒng)來講，校準非常重要。無論是在代工廠完成校準還是實時校準，都是如此。ams已經(jīng)為這兩種類型的校準開發(fā)了對應(yīng)的算法。

例如，為了利用基于三角測量法的主動立體視覺進行深度感測，攝像頭需要定位在特定基線（通常在25毫米的范圍內(nèi)），該距離需要保持恒定在1微米或幾分之一微米內(nèi)。機械沖擊或溫度的微弱變化可能會影響其性能。為了解決這個問題，我們需要掌握光學(xué)和硬件設(shè)計。

IEEE Spectrum：你們?yōu)橄Ｍ捎?D傳感技術(shù)的系統(tǒng)集成商提供哪些配置、定制項目和選項？

Markus Rossi：我們可以根據(jù)客戶的需求來修改傳感器的軟硬件配置。根據(jù)生產(chǎn)周期的不同，ams將快速提供標準的交鑰匙方案或與客戶合作開發(fā)完全定制的硬件模塊。