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安卓手机搭载dToF不再只是传说

日期:2022年06月16日

       ams 和计算机视觉成像软件供应商展示了 3 直接飞行时间传感解决方案, 使制造商能够快速轻松地实施技术, 包括即时定位和映射以及 3 移动设备增强现实功能中的图像处理。此外, 高性能、低功耗传感系统支持其他有价值的应用, 例如 3 环境和物体扫描、相机图像增强和黑暗条件下的相机自动对焦辅助。新的 3 系统结合了多种最先进的技术。提供大功率红外垂直腔面发射激光器阵列、晶格光学系统、高灵敏度单光子雪崩光电二极管传感器;中间件针对光学传感器系统的特性进行了优化, 并结合相机的输出, 将深度图转换为精确的场景重建。此外, 该软件将 3 图像输出与移动设备的显示屏相结合, 以获得更加身临其境的增强现实体验。系统预计2021年底前投产。3感产品线高级营销经理在接受媒体采访时表示, 新的3感系统主要针对30以内的高帧率运行环境房间扫描距离范围, 以及在所有光强条件下(强光、弱光、室内、室外、更复杂的环境光等)下, 可以实现更大的距离检测范围和更高(不改变距离检测精度)恒定分辨率。与某些 3 种解决方案相比, 峰值功率和同类最佳的高环境光抗扰度提高了 20 倍。3 光学传感技术和软件, 并且可以与操作环境集成, 使移动设备可以直接集成新功能, 集成工作量大大减少。来到Android阵营 目前市面上常见的3深度解决方案主要包括双目、飞行时间、结构光三种。据市场研究公司最新调查显示, 全球3成像和传感市场将从2019年的50亿美元增长到2025年的150亿美元, 年复合增长率为20%。手机和汽车成为最重要的应用场景, 分别占整个3感市场的54%和25%, 而工业应用在整个市场的占比预计将缩水至11%。图 1:全球 3 成像和传感市场将以 20% 的复合年增长率增长 自 2017 年 9 月推出以来, Apple 为消费领域的 3 传感设定了技术和用例标准。两年后, 手机制造商采取了不同的方法, 将结构光替换为飞行时间测距相机, 该相机位于手机背面。与结构光相比, 该模块只需要一个垂直谐振腔面发射激光器和一个在发射端的漫射器, 降低了复杂度。传感现在有了背照式感光技术的大幅提升, 成熟的生态系统给他们带来了成本优势, 这也是他们赢得手机厂商青睐的主要原因。该技术的精度取决于脉冲持续时间, 与双目和结构光方案相比, 其精度不会随距离显着降低, 因此更稳定、更准确。在此基础上又可以进一步细分为间接飞行和直接飞行。有两种飞行技术。前者通过发射特定频率的调制光来测量飞行时间, 并检测反射的调制光与发射的调制光之间的相位差;光脉冲之间的时间间隔给出了飞行时间, 从而给出了待测量物体的深度。图2:到目前为止, 还没有安卓手机厂商可以加载3技术。
       从目前的行业情况来看, 它在芯片技术和产业链上已经成熟, 具有像素成本的优势, 但效果并不完美, 阻碍了它的应用。该技术在激光功耗、抗干扰、远距离精度等方面优势明显, 是远距离应用的关键技术, 但需要在芯片设计、系统设计、制造工艺等方面全面突破, 才能真正兑现这一技术优势的承诺, 实现普及化。据说, 正因为如此, 目前还没有安卓手机厂商可以在其手机平台上加载3技术。图 3 比较了主要规格。可以看出, 复杂多变的真实环境给深度测量引入了大量的干扰和噪声, 存在复杂的漫反射甚至镜面反射。这种多径干扰增加了测量值, 严重影响了3重构的效果。同时, 由于经常使用泛光投影, 远距离与高精度的矛盾在原则上难以调和。相比之下,

它在精度、距离、功耗和抗干扰能力等关键参数上更胜一筹, 这正是3-vision技术对流行应用的要求。图 3:尽管深度点的数量很多, 但与关键规格的比较, 即就是因为我们平时说的分辨率不占优势, 但对3个摄像头的分辨率要求其实并不高, 是非关键因素。这样, 一方面可以减少和避免过多的重建时间和功耗。另一方面, 低分辨率的弱点可以通过帧累积来弥补。 3、后置传感器应用多样化2020年, 随着苹果最新版本的出现, 以及搭载科技的深度摄像头的出现, 为3-vision在消费场景中的应用带来了新的机遇。考虑到苹果的口号, 其高端摄像头打通了真实与虚拟的交界,

恰如其分地体现了未来手机后置3应用的大趋势和核心:逐渐融入现有的游戏、社交、网购、室内装饰、在线应用平台和导游地图等软件为消费者提供了更加身临其境的用户体验。在其年度影像技术和市场分析《3 Imaging and Sensing》报告中也指出了同样的趋势,

未来3 Sensing的主要趋势是手机从前到后的转变以及摄像头的大量采用, 后置将超过前置, 2025年市场渗透率将达到近42%。除了智能手机, 摄像头模组还有更广阔的应用市场, 包括自动驾驶、机器人、智能家居、智能电视、智能监控等。图 4 展示了几个最具代表性的应用场景。可以看出, 如果我们对三感摄像头的分辨率、功耗、距离等关键指标进行排序, 相关应用从左到右逐渐降低分辨率要求, 但对低功耗和距离的要求是逐渐减少。对分离的要求逐渐提高。以增强现实为例, 低功耗和远距离是两个重要的技术指标。相比之下,

他们对分辨率的要求不高。
       图 4:3 种后端传感应用的多样化 那么哪 3 种技术可以支持完全沉浸式体验呢?投票支持高质量深度图、低功耗操作和稳定的帧速率。高质量的深度图。在有效距离和环境光范围内提供高精度、低噪声、高置信度的深度信息是沉浸感的基础。所谓有效距离和环境光范围是指在室内外环境光条件下超过35米的距离, 尤其是在室外强光条件下, 目前只能满足要求。低功耗运行。这个条件对于手机应用来说尤其重要, 手机应用需要保证正常的电池运行时间, 同时保持连续的流操作。稳定的帧率。稳定的帧率允许 3 相机与其他相机的图像融合, 同时高帧率也减少了重建时间。作为包括阵列、晶格光学、高灵敏度单光子雪崩光电二极管传感器、灵活的嵌入式处理架构以及完全校准的深度图像输出在内的完整解决方案的制造商, 最新的系统将拥有 1200 个深度点, 检测距离可以达到更多室内10米以上, 室外强光下可达5米。帧速率可以达到每秒 100 帧。在每秒30帧的典型应用场景下, 总功耗不到300, 对手机平台非常友好。强调该解决方案的独特之处不仅在于它是一个完整的同时, 基于自身架构、大功率技术、驱动系统和优化封装设计的点阵发射器也为整个系统的高性能奠定了基础。

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