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ToF技术应用“远景”何在?这些都只是冰山一角!

2019-09-06
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作为智能手机的三大创新之一,3D ToF深度传感技术依靠体积小、误差低、直接输出深度数据与抗干扰性强等优势,成为近年来智能手机上的关键创新亮点之一,例如vivo公司去年推出的创新NEX双屏版就采用了ADI公司的ToF技术实现零光感人脸识别,获得不错的市场表现。实际上作为一种新型的视觉传感技术,全球各大应用市场对3D ToF深度视觉技术的需求也日益旺盛,并有不少解决方案实例诞生。


ToF技术解码
ToF是Time of Flight的缩写,又称飞行时间法3D成像。这种成像技术通过向目标发射连续的特定波长的红外光线脉冲,通过特定传感器接收待测物体传回的光信号,计算光线往返的飞行时间或相位差得到待测物体的3D深度信息,ToF相机的亮度图像可以通过模型迅速连接起来。


相比3D深度视觉其它两种方案(结构光与双目立体成像技术)而言, ToF方案在实际应用中的优势显著。例如:在画面拍摄后计算景深时不需要进行后处理,既可避免延迟又可节省采用强大后处理系统带来的相关成本;ToF测距规模弹性大,大多数情况下只需改变光源强度、光学视野以及发射器脉冲频率即可完成;由于具有不易受外界光干扰、体积小巧、响应速度快以及识别精度高等多重优势,使得ToF无论是在移动端还是车载等应用领域日渐成为3D视觉的首选技术方案。目前,ToF技术应用领域广泛,包括:
  • 消费电子:虚拟现实、人脸识别、体感交互等

  • 新零售手势识别、客流统计、行为识别等

  • 智能安防:人脸识别、行为分析等

  • 工业级自动化:自动避障、测量测距、感知定位等

  • 医疗电子:增强现实、远程交互等

  • 汽车电子:辅助驾驶、人脸识别、手势识别等


ADI ToF技术方案典型应用案例解析
ADI以传感器和前端芯片ADDI903x 为核心的3D ToF技术方案,拥有超高帧率和实时性,相比3D激光传感器的逐点扫描,具备更低的功耗与占位空间,能快速而又准确的获取整体图像的深度信息,达到VGA影像分辨率与精准度,在全球有大量的成功应用,并正在越来越多的产品中获得采纳,远景智能的ToF模组及解决方案便是其中的典型代表。


ADI ToF方案的完整系统组成


CCD ToF前端芯片ADDI903x系列是ADI ToF方案的核心器件之一,该系列产品可支持CCD红外光ToF传感器,分辨率可达 640x480。ADDI903x可将影像信号转换为数字信号,并提供高精确度的脉波时间控制器,闭回路设计,让激光二极管控制的脉波宽度更准确,进而可以得到更精准的深度数据。


“作为一家以TOF立体视觉、AI、边缘计算为核心技术的公司,远景智能擅长做人脸、车辆、行人、行为等多种目标的检测、分类、识别和跟踪等,同时也是ADI战略联盟成员。利用ADI ToF方案,结合人工智能、边缘计算技术等,远景科技提供了面向各大主流行业的终端产品与应用解决方案示例。”远景智能CEO李坦表示。


01
客流统计

客流统计需求广泛存在于各种场景,如公交车、轨道交通、连锁店、楼宇、景区等等,如何有效利用影像技术,精准分辨进出者的身高、体重,同时出入时间及高度误差低于1%,这相当有技术门坎。ADI ToF解决方案有别于传统3D人流方案,大多需要安装至少二只立体相机,仅需一只ToF摄影镜头架,设于门框上方且没有安装高度限制。

远景智能便创新地将基于ADI ToF解决方案的立体视觉模块应用在轨道交通闸机通行场景上,第一阶段已经实现了闸机开闭控制。除对用户客流统计外,还能针对跟随逃票现象进行智能识别,当多人紧贴进入闸道时,闸门依然会出现关闭状态,并且周边会有相关警示灯提醒。第二阶段将会实现对用户刷脸认证过闸功能。


<客流统计场景展示>


02
手势/骨骼提取算法

在人机交互方面,ToF技术同样具有广阔的应用空间,手势、骨骼等特征识别技术广泛应用于消费电子、汽车等领域。相比传统解决方案,基于ADI ToF技术的远景智能模块化解决方案具有适应性好、准确率高且易于部署等优势。ToF技术与可实时运行于嵌入式终端的深度学习算法相结合,可获取深度信息,在此基础上分离背景与待测目标,减少复杂场景带来的干扰并提高识别的准确率。

<骨骼提取算法展示>


03
导航/避障

常规探测手段包括超声波传感器、红外传感器、激光传感器、视觉传感器等,ToF由于其既可拍摄图像,又可测量距离,因此在机器人避障、导航等场景里同样具有很大优势。远景智能基于ADI所开发的ToF模块结合影像传感器和VGA ToF传感器模块与内建图像处理器方案,比传统音波检测具备更佳的检测角度,也更能准确测量物体跟汽车的距离。因此可为汽车倒车系统、开门防护系统、停车辅助系统及盲点侦测等应用提供更大范围的碰撞侦测预防。

当检测到有行人或者障碍物靠近,ToF模块能够以影像显示障碍物的大小和相对距离以及声音示警。



对于业内方案商们来说,无论是针对消费级还是专业级应用领域,3D ToF技术当前仍需解决的基础性问题还很多,未来如何通过技术手段去真正实现成本、功耗、体积、速度、寿命、稳定性以及抗干扰能力等多方面的平衡,达到一个相对目前来说更为优化的水平,进而实现ToF视觉传感技术实际应用中可靠性的成倍提升,是诸如ADI公司之类的技术方案提供商应当考虑的重点,也是ToF技术普及乃至整个市场健康发展的前提。从远景智能的ToF应用案例不难看出,ADI的ToF技术正将更快、更精准的测距功能落实在物联网模块化系统级软硬件解决方案,协助客户实现简易开发与降低开发成本的目标。
想学习更多ToF技术详解,了解ADI系统级ToF方案的更多优势有哪些?看这儿,疑问逐一击破!

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