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傳感器件嶄露頭角，目前智能手機主流的3D成像技術有結構光、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，還配備結構光發(fā)射端、結構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)預計，2019年使用TOF 3D傳感器技術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超感應技術，就是ADI和Vivo共同合作的成果，ADI如何看待ToF技術在3D感測方案的優(yōu)勢？其ToF方案的優(yōu)勢是什么？落地應用中3D ToF方案最有可能在哪些場景起量？ADI系統(tǒng)應用工程經(jīng)理李佳接受了<電子發(fā)燒友>記者的采訪。

ToF技術與其他感測技術三大優(yōu)勢

“這種技術跟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?！盩oF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用領域日漸成為3D視覺的首選技術方案。

消費級市場+工業(yè)市場，ToF技術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，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，具有絕對優(yōu)勢。

在ADI看來， ToF在自動化工廠的應用包括機器人的自主避障領域可以發(fā)揮重要作用， ADI對于ToF技術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 測距技術的組件，可應用于工業(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技術方案，從工業(yè)自動化、智能建筑到汽車應用等，全面推進智慧物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新的應用開發(fā)。“ADI公司的ToF技術之所以受到矚目，是因為這項技術能達到VGA影像分辨率與精準度，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度?！?/p>

汽車應用中，目前市場上的倒車雷達只能感應是否有障礙物，甚至一些“身材”矮小的障礙物達不到感應范圍的要求。采用了 ToF技術的倒車系統(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?，透過軟件處理后，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路況。

ADI公司所開發(fā)的ToF模塊結合影像傳感器和VGA ToF傳感器模塊與內建圖像處理器方案，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防。

另外，ADI 針對車內檢測系統(tǒng)打造的 ToF 技術方案，擁有業(yè)界領先的靈敏度、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用需求，為車內駕駛員監(jiān)控和手勢識別設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，閉回路設計，讓激光二極管控制的脈波寬度更準確，進而可以得到更精準的深度數(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，能快速而又準確的獲取整體圖像的深度信息。在其它3D技術中，距離的計算要通過復雜算法進行，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)光波段而設計的CCD架構，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超感應技術，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 超感應技術的合作伙伴，ADI 的 ToF 技術可感應30萬個有效深度信息點——是 3D 結構光技術的10倍，而且 ToF 模組的baseline（基線）近乎為零，比結構光技術的25mm有大幅提升。

國內領先的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標準，可以廣泛適用于智能機器人、 AR/VR、 微投影、無人機等領域。據(jù)李佳透露，未來ADI將與更多的公司合作，讓ToF 技術更快、更精準的落實在物聯(lián)網(wǎng)模塊化系統(tǒng)級軟硬件解決方案上。