ADI ToF技術(shù)方案的應(yīng)用案例解析

作為智能手機(jī)的三大創(chuàng)新之一，3D ToF深度傳感技術(shù)依靠體積小、誤差低、直接輸出深度數(shù)據(jù)與抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，成為近年來(lái)智能手機(jī)上的關(guān)鍵創(chuàng)新亮點(diǎn)之一，例如vivo公司去年推出的創(chuàng)新NEX雙屏版就采用了ADI公司的ToF技術(shù)實(shí)現(xiàn)零光感人臉識(shí)別，獲得不錯(cuò)的市場(chǎng)表現(xiàn)。實(shí)際上作為一種新型的視覺(jué)傳感技術(shù)，全球各大應(yīng)用市場(chǎng)對(duì)3D ToF深度視覺(jué)技術(shù)的需求也日益旺盛，并有不少解決方案實(shí)例誕生。

ToF技術(shù)解碼

ToF是Time of Flight的縮寫(xiě)，又稱飛行時(shí)間法3D成像。這種成像技術(shù)通過(guò)向目標(biāo)發(fā)射連續(xù)的特定波長(zhǎng)的紅外光線脈沖，通過(guò)特定傳感器接收待測(cè)物體傳回的光信號(hào)，計(jì)算光線往返的飛行時(shí)間或相位差得到待測(cè)物體的3D深度信息，ToF相機(jī)的亮度圖像可以通過(guò)模型迅速連接起來(lái)。

相比3D深度視覺(jué)其它兩種方案（結(jié)構(gòu)光與雙目立體成像技術(shù)）而言， ToF方案在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)顯著。例如：在畫(huà)面拍攝后計(jì)算景深時(shí)不需要進(jìn)行后處理，既可避免延遲又可節(jié)省采用強(qiáng)大后處理系統(tǒng)帶來(lái)的相關(guān)成本；ToF測(cè)距規(guī)模彈性大，大多數(shù)情況下只需改變光源強(qiáng)度、光學(xué)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(yīng)速度快以及識(shí)別精度高等多重優(yōu)勢(shì)，使得ToF無(wú)論是在移動(dòng)端還是車載等應(yīng)用領(lǐng)域日漸成為3D視覺(jué)的首選技術(shù)方案。目前，ToF技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，包括：

消費(fèi)電子：虛擬現(xiàn)實(shí)、人臉識(shí)別、體感交互等

新零售：手勢(shì)識(shí)別、客流統(tǒng)計(jì)、行為識(shí)別等

智能安防：人臉識(shí)別、行為分析等

工業(yè)級(jí)自動(dòng)化：自動(dòng)避障、測(cè)量測(cè)距、感知定位等

醫(yī)療電子：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、遠(yuǎn)程交互等

汽車電子：輔助駕駛、人臉識(shí)別、手勢(shì)識(shí)別等

ADI ToF技術(shù)方案典型應(yīng)用案例解析

ADI以傳感器和前端芯片ADDI903x 為核心的3D ToF技術(shù)方案，擁有超高幀率和實(shí)時(shí)性，相比3D激光傳感器的逐點(diǎn)掃描，具備更低的功耗與占位空間，能快速而又準(zhǔn)確的獲取整體圖像的深度信息，達(dá)到VGA影像分辨率與精準(zhǔn)度，在全球有大量的成功應(yīng)用，并正在越來(lái)越多的產(chǎn)品中獲得采納，遠(yuǎn)景智能的ToF模組及解決方案便是其中的典型代表。

ADI ToF方案的完整系統(tǒng)組成

CCD ToF前端芯片ADDI903x系列是ADI 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(dá) 640x480。ADDI903x可將影像信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并提供高精確度的脈波時(shí)間控制器，閉回路設(shè)計(jì)，讓激光二極管控制的脈波寬度更準(zhǔn)確，進(jìn)而可以得到更精準(zhǔn)的深度數(shù)據(jù)。

“作為一家以TOF立體視覺(jué)、AI、邊緣計(jì)算為核心技術(shù)的公司，遠(yuǎn)景智能擅長(zhǎng)做人臉、車輛、行人、行為等多種目標(biāo)的檢測(cè)、分類、識(shí)別和跟蹤等，同時(shí)也是ADI戰(zhàn)略聯(lián)盟成員。利用ADI ToF方案，結(jié)合人工智能、邊緣計(jì)算技術(shù)等，遠(yuǎn)景科技提供了面向各大主流行業(yè)的終端產(chǎn)品與應(yīng)用解決方案示例?！边h(yuǎn)景智能CEO李坦表示。

01、客流統(tǒng)計(jì)

客流統(tǒng)計(jì)需求廣泛存在于各種場(chǎng)景，如公交車、軌道交通、連鎖店、樓宇、景區(qū)等等，如何有效利用影像技術(shù)，精準(zhǔn)分辨進(jìn)出者的身高、體重，同時(shí)出入時(shí)間及高度誤差低于1%，這相當(dāng)有技術(shù)門坎。ADI ToF解決方案有別于傳統(tǒng)3D人流方案，大多需要安裝至少二只立體相機(jī)，僅需一只ToF攝影鏡頭架，設(shè)于門框上方且沒(méi)有安裝高度限制。

遠(yuǎn)景智能便創(chuàng)新地將基于ADI ToF解決方案的立體視覺(jué)模塊應(yīng)用在軌道交通閘機(jī)通行場(chǎng)景上，第一階段已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了閘機(jī)開(kāi)閉控制。除對(duì)用戶客流統(tǒng)計(jì)外，還能針對(duì)跟隨逃票現(xiàn)象進(jìn)行智能識(shí)別，當(dāng)多人緊貼進(jìn)入閘道時(shí)，閘門依然會(huì)出現(xiàn)關(guān)閉狀態(tài)，并且周邊會(huì)有相關(guān)警示燈提醒。第二階段將會(huì)實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶刷臉認(rèn)證過(guò)閘功能。

02、手勢(shì)/骨骼提取算法

在人機(jī)交互方面，ToF技術(shù)同樣具有廣闊的應(yīng)用空間，手勢(shì)、骨骼等特征識(shí)別技術(shù)廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、汽車等領(lǐng)域。相比傳統(tǒng)解決方案，基于ADI ToF技術(shù)的遠(yuǎn)景智能模塊化解決方案具有適應(yīng)性好、準(zhǔn)確率高且易于部署等優(yōu)勢(shì)。ToF技術(shù)與可實(shí)時(shí)運(yùn)行于嵌入式終端的深度學(xué)習(xí)算法相結(jié)合，可獲取深度信息，在此基礎(chǔ)上分離背景與待測(cè)目標(biāo)，減少?gòu)?fù)雜場(chǎng)景帶來(lái)的干擾并提高識(shí)別的準(zhǔn)確率。

03、導(dǎo)航/避障

常規(guī)探測(cè)手段包括超聲波傳感器、紅外傳感器、激光傳感器、視覺(jué)傳感器等，ToF由于其既可拍攝圖像，又可測(cè)量距離，因此在機(jī)器人避障、導(dǎo)航等場(chǎng)景里同樣具有很大優(yōu)勢(shì)。遠(yuǎn)景智能基于ADI所開(kāi)發(fā)的ToF模塊結(jié)合影像傳感器和VGA ToF傳感器模塊與內(nèi)建圖像處理器方案，比傳統(tǒng)音波檢測(cè)具備更佳的檢測(cè)角度，也更能準(zhǔn)確測(cè)量物體跟汽車的距離。因此可為汽車倒車系統(tǒng)、開(kāi)門防護(hù)系統(tǒng)、停車輔助系統(tǒng)及盲點(diǎn)偵測(cè)等應(yīng)用提供更大范圍的碰撞偵測(cè)預(yù)防。

當(dāng)檢測(cè)到有行人或者障礙物靠近，ToF模塊能夠以影像顯示障礙物的大小和相對(duì)距離以及聲音示警。

對(duì)于業(yè)內(nèi)方案商們來(lái)說(shuō)，無(wú)論是針對(duì)消費(fèi)級(jí)還是專業(yè)級(jí)應(yīng)用領(lǐng)域，3D ToF技術(shù)當(dāng)前仍需解決的基礎(chǔ)性問(wèn)題還很多，未來(lái)如何通過(guò)技術(shù)手段去真正實(shí)現(xiàn)成本、功耗、體積、速度、壽命、穩(wěn)定性以及抗干擾能力等多方面的平衡，達(dá)到一個(gè)相對(duì)目前來(lái)說(shuō)更為優(yōu)化的水平，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)ToF視覺(jué)傳感技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中可靠性的成倍提升，是諸如ADI公司之類的技術(shù)方案提供商應(yīng)當(dāng)考慮的重點(diǎn)，也是ToF技術(shù)普及乃至整個(gè)市場(chǎng)健康發(fā)展的前提。從遠(yuǎn)景智能的ToF應(yīng)用案例不難看出，ADI的ToF技術(shù)正將更快、更精準(zhǔn)的測(cè)距功能落實(shí)在物聯(lián)網(wǎng)模塊化系統(tǒng)級(jí)軟硬件解決方案，協(xié)助客戶實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易開(kāi)發(fā)與降低開(kāi)發(fā)成本的目標(biāo)。
來(lái)源：亞德諾半導(dǎo)體