【導讀】未來已來，物聯網（IoT）落地已近在眼前，而飛行時間（Time of Flight, ToF）傳感器則是實現IoT的關鍵技術之一，在智能家居、智能安防、智能零售、智慧醫療、智慧農業等各個領域都發揮著巨大作用。炬佑智能首席執行官劉洋先生對ToF傳感器如何實現從3D感知“飛向”4D感知進行了分析。
ToF傳感器在IoT領域無處不在
一直以來，IoT都處于“雷聲大、雨點小”的懸而未決狀態，欣喜的是：近年來，各種IoT應用開始落地，基于ToF傳感器的3D感知技術在IoT應用領域也開啟了新篇章。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；掃地機器人從傳統的單線機械掃描式激光雷達轉向ToF激光雷達測距；智能家居、智能安防、智慧零售領域，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/車內感知及監控/AGV領域，ToF傳感器是車載激光雷達、車內人體識別、車內手勢識別的重要元器件；甚至在農牧業，ToF傳感器也可用于測量并監控牲畜的生長狀態；而未來，ToF傳感器將超越3D感知范疇，對人體生理指標、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，為2019年3D ToF傳感器應用爆發準備
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3D ToF圖像傳感器的量產，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，業界普遍認為2019年將成為3D ToF傳感器應用大爆發的元年！
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傳感器應用爆發的到來做好充足的準備。劉洋先生詳細介紹了炬佑智能從基礎設施、專利、產品和模組開發、算法開發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評測中心，已建成兩個全系統的實驗室，并即將建成一個擁有上千平方米的評測中心；（2）從傳感器、數據處理、發光控制和傳感融合四個維度全面打造智能3D傳感系統；（3）專利方面已經展開大規模申請，目前申請的專利數量已超過70件，未來的目標是實現逐年翻番；（4）軟硬件產品方面，炬佑智能全面布局傳感器、IC和算法，已開發出包括分辨率為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和百萬像素產品，同時還開發了智能3D控制芯片和智能發光發射芯片；（5）智能3D控制芯片集成了基本深度處理和多項動態感知算法，并有自適應學習的人工智能架構等高度算法等；智能發光芯片則包括高效發光驅動、發光控制和發光保護，以及與ToF傳感器和控制芯片有機結合的控制系統。
炬佑智能推出的CX3模組可根據客戶要求提供定制化服務
從3D感知到4D感知，ToF傳感器還有哪些潛力待開發？
劉洋先生談到“靜態的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進行了動態控制。通過更多智能 + 動態技術的開發和應用，我們希望把ToF傳感器的感知能力從3D拓展到4D。”傳統意義上，我們對ToF傳感器的認識是其通過對光束發出和返回的時間差進行距離測量，從而實現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 + 動態技術賦予ToF傳感器4D感知功能
ToF傳感器在實際應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，“可以通過對發光芯片的智能設計，配合智能算法，對輸出信號進行校正，真正實現對ToF傳感器的動態控制”。關于ToF傳感器與光度立體（Photometric Stereo）應用的結合，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相結合，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（如心率）信息，因此在醫療、工業領域實現More than Depth Sensing（超越深度感知）的功能”，“麻省理工學院也在進行對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用。”
炬佑智能在ToF感知功能方面做了大量的開發，劉洋先生在現場為大家展示了炬佑智能開發的3D ToF傳感芯片和模組的測試結果。經過炬佑智能自己研發的智能算法校正后，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；在室外強光環境下，通過動態算法的提升，在100klux、照明平均功耗在200mW的水平下，3D ToF傳感模組表現出非常優秀的性能。
炬佑智能開發的3D ToF傳感模組在強光環境下表現優秀
最后，劉洋先生表示“隨著市場對ToF傳感器的需求出現爆發性增長，客戶對ToF傳感器的要求也呈現多樣化。炬佑智能相信ToF傳感器將實現從3D感知向4D感知的轉變，炬佑智能愿意和產業鏈上下游企業深度合作，共同推動ToF傳感技術的發展！”
來源：麥姆斯咨詢 王懿
