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应用扩张,让3D传感技术有了打破规则的能力


  来源: 传感器专家网 时间:2020-10-16 编辑:仪器仪表WXF
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三维(3D)技术是一项重大的科学突破。


这是一种深度感应技术,可增强相机的面部和物体识别能力。捕获现实世界对象的长度,宽度和高度的过程比使用多种不同技术所能实现的更加清晰和深入。3D技术在感知和处理日常活动方面提供了独特的进步。


3D真正改变了游戏规则,因为制造商争先恐后地将3D传感技术融入到诸如手机之类的消费产品中。


北京时间2020年10月14日凌晨,苹果正式发布了iPhone 12系列四款机型,跟之前爆料的一样,iPhone 12 Pro和iPhone 12 Pro Max都加入了此前iPad Pro曾率先采用的基于dToF技术的激光雷达扫描仪,这也意味着苹果在ToF技术应用上的进一步加码,而此举或将加速引爆整个ToF市场。


iPhone 12加入激光雷达扫描仪


3D传感技术使用光学技术模仿人类视觉系统,从而促进了增强现实,人工智能(人工智能)和物联网(IoT)的出现和集成。这在消费者应用中创造了独特的机会。


推动3D传感进步的关键技术


3D传感的发展与实现需要开发高质量传感器和高效算法。例如,垂直腔面发射激光器(VCSEL)正在取代LED或边缘发射激光二极管,成为3D传感的主流光源技术,因为它们简单、光谱窄、温度稳定。


许多推动3D传感进步的关键技术都有其优点和缺点。立体视觉、结构光模式和飞行时间是3D传感的三种技术。这三种技术都有其共同的用例和各自的优势。


立体视觉


立体视觉技术的结构来源于人眼捕捉任何图像的方式。两个摄像头被放置在稍微偏移的位置(就像人眼一样)。然后,利用软件将两幅捕捉到的图像合并成一张图片。不同的摄像头位置所产生的微小差异,就形成了立体,即3D画面。


在辅助立体视觉中,部署了一个激光投影模块,它在物体或场景上投射出圆点,帮助摄像机更容易聚焦。捕捉到的图像经过处理后,会呈现出深度效果。


例如,安装在门口等处用于监控人员行动的子弹摄像机就采用了这种技术。美国FLIR Systems公司生产的立体视觉摄像机系统就采用立体视觉技术。


结构化光型

结构化光型3D传感的工作原理是:先由线、方块(周期性结构)或点组成的光图案通过激光投影模块投射到物体或场景上,再通过反射光形成一个扭曲的图案。然后,来自目标的反射光被安装在投影模块上的三角形摄像机捕捉,再通过投影模块和摄像机之间的三角测量实现的图案变形有助于获取物体或场景的三维坐标。


最常见的例子是iPhone X中使用的真深度摄像头,这种技术的前置摄像头增加了一个红外发射器,可以将超过3万个已知图案的点投射到用户的脸上。然后,这些点会被专门的红外相机拍摄下来进行分析,从而将分析后的图像用于访问手机。


飞行时间(ToF)

3D ToF直接由投影模块发射短光闪光,再由摄像模块捕捉,并与系统集成。计算出光从发射器到物体再到相机所需的时间,然后用坐标对数据进行处理,生成三维图像。


在某些情况下,相位差被用来计算被检测物体的深度和运动。光源在整个工作温度范围内的波长稳定性对保持跟踪精度至关重要,因为通常在接收路径中应用滤波器以最小化接收信号中的噪声。


飞行时间相机传感器可用于物体扫描、测量距离、室内导航、避障、手势识别、跟踪物体、测量体积、反应式高度计、3D摄影和增强现实游戏等。


3D传感技术的应用


在过去的10年里,消费电子市场经历了3D深度感应技术的缓慢应用。该技术的首次商业应用是在游戏领域。


随着发展,3D深度感应技术在3D成像和检测领域的适用性有所扩大。移动设备能够以三维而非二维的方式捕捉图片,这也是促使三维传感技术应用性不断增强的关键因素之一。


与3D传感相比,虹膜扫描是一种更简单的技术,它在视频图像上使用数学模式识别技术。它可以让摄像模块扫描你的眼睛,将虹膜与文件上的图像进行对比,并以类似过去指纹的方式确认用户的身份。虹膜扫描技术应用于门禁控制、汽车安全和移动支付等场景中,三星Galaxy S9和S9+就嵌入了虹膜扫描技术。


而由于对虚拟化解决方案的需求不断增加,3D传感技术在机器人行业的适用性已经扩大。这项技术越来越多地应用于消费类、汽车、无人机和工业应用。



1、消费性电子产品的应用


关键词:改变 游戏规划 3D传感技术    浏览量:3355

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