ToF传感器又被苹果“玩”了一番,未来前景究竟如何?

智能家居 2020-03-24 10:30184未知admin

早在今年1月份,笔者就预测光电传感器在2020年将会成为一大重点发展趋势。很巧合的,本次疫情期间恰巧印证了这一点,我们可以看到红外传感器用于测温的大火。不过,疫情这种天灾人祸不足以说明光电传感器在未来的发展会是如何,但是,我们注意到,一直作为科技风向标的苹果,除了在手机中植入UWB技术,还将会更新其传感器组成。具体说来,根据外媒报道,苹果已经确定将在iPhone 12 Pro和iPhone 12 Pro Max等两款旗舰机中采用ToF传感器,用于开发AR内容和提升AR使用体验。这里需要纠正的一点是,ToF并不是像外界所说的那样,在手机领域的首次应用并不是在iPhone 7上,而是在2014年,黑莓发布的Blackberry Passport智能手机中。

其实ToF传感器在手机中的应用最近几年也是屡见不鲜,它已经逐渐成为手机摄像的潮流,此前三星、华为、小米在其旗舰机后置摄像头上就搭载ToF相机。在工业相机领域,ToF已经被应用在机器人上,配合AI算法可以实现物体识别功能,辅助进行挑拣、打包、堆叠等操作。

ToF、双目、结构光的性能对比

什么是ToF传感器?ToF传感器又名飞行传感器,是一种接近传感器,简单来说,它的主要原理是利用自身发出的对脉冲发射光在某种介质中行进一段时间到达物体并反射回传感器所用的时间来测量传感器与物体之间的距离,进而再通过ToF内部的图像传感器来确定测量的点形成的深度图像(景深)或者3D图像,前面所说的测量飞行时间来确定距离的方法其实有三种,分别为脉冲光法、幅度调制波的相移测量法以及带电电容器的差分电压测量法。

由于是通过发射器发射脉冲,ToF属于主动光探测方案,ToF的发射对脉冲光之前都需要对光进行高频调制后再发射,同时它还属于激光全面照射而非局部区域,所以ToF的功耗较大。当然,ToF最大的优点就是测距的优势,它的算法相对较为简单,对于目标的景深、位置等指标的测量较为精确。作为3D成像传感器,分辨率是ToF的最大问题,TOF相机上每一个像元对入射光往返相机与物体之间的相位分别进行记录,但比一般图像传感器更复杂,它包含2个或者更多快门,用来在不同时间采样反射光线ToF的像素要比一般图像传感器像素尺寸大得多,一般为100um。

除了ToF能够实现3D成像,另外讨论最多的是与双目立体视觉技术和结构光技术,对比起来,这三者的优缺点一目了然。

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