OPPO公布TOF技术: 全面布局3D视觉应用

网易手机08-07 12:17 跟贴 137 条
目前行业中三种主流的3D视觉方案为:双目立体视觉方案、3D结构光方案、TOF方案。

网易手机讯 昨日下午OPPO在北京举行媒体沟通会,本次沟通会主要内容是OPPO向媒体及外界介绍TOF技术以及OPPO对于此项技术的运用与进展,并公布将在下一代产品中运用此技术。

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关于这个TOF的行业背景也需要交代一下,目前行业中三种主流的3D视觉方案为:双目立体视觉方案、3D结构光方案、TOF方案。双目立体视觉方案属于被动采集方案,3D结构光和TOF属于主动采集方案。而主动采集方案再针对应用场景的细分,3D结构光适用于近距离的3D信息采集,专注于人脸识别,进而应用于人脸解锁支付等;TOF适用于相对远距离的3D信息采集,应用的范围和想象空间也更广。对于手机来说,这两种技术恰好分别对应着前置使用场景和后置使用场景。

OPPO的TOF技术:专注Z轴精度方面的研发

在沟通会上OPPO也分别从方案优势、运用、前景几个方面进行了解释,首先从方案的优势方面来讲,OPPO在TOF方案方面更注重Z轴精度的研发,从基础性能来说OPPO TOF技术采用双频驱动,采样240fps,由于所注重的点在于Z轴的精度,所以在研发的发力点上更聚焦于TOF的工作精度,高研发成本;采用BSI CMOS,在功耗上比其它CCD方案低35倍;采用的是940nm波长的光信号,在光谱中的量最少,同时因为是主动发射光,受环境光影响小,所以OPPO的TOF方案能在包括暗光下的全天候无差别工作。

评价:通俗讲一下,OPPO TOF技术和其他家的区别在哪?方案本质上的不一样。其它厂商用CCD的方案,OPPO用CMOS的方案。早期相机就是CCD,CCD功耗很高,功耗高有一个散热的问题。CCD是直出30帧,CMOS逻辑电路可以做的更复杂,在功耗上比CCD方案低3到5倍,可以用240帧合成30帧,这样原来方案精度更高。行业趋势在未来一定是CMOS的天下,因为CMOS取代CCD。

TOF在手机上的应用

相比于3D结构光专注于近距离的人脸解锁、人脸识别,TOF更加适合远距离的3D信息采集,对应手机的后置应用场景,这就使得TOF的应用范围更广,想象空间也更大。只要在合理范围内的物体都可以通过TOF 进行3D建模,建模后的信息可以通过3D信息展示终端,例如AR、全息影像等方式展现出来。比如3D试装、AR装潢、AR游戏、体感游戏、全息影像交互等都可以通过TOF技术实现。

释义TOF原理

或许很多对TOF都比较陌生,当然也有人在今年MWCS上看到了vivo运用到此技术,先官方解释一下:TOF是time of flight的缩写,直译为飞行时间,是通过给被测目标连续发送光信号,然后在传感器端接收从被测目标返回的光信号,再通过计算发射和接收光信号的往返飞行时间来得到被测目标的距离。

原理:TOF技术相当于在传统的2D XY轴的成像基础上,加入了Z轴方向的深度信息,最终可以生成3D的图像信息,所以对于所生成的3D图像信息精度的评判维度,要加入Z方向也就是纵向的精度,这也正是所有3D成像技术的关键。

核心硬件单元:

1. 红外发射单元

包括Vcsel发射器、Diffuser(扩散器)。Vcsel发出的是脉冲方波,波长为940nm,该波长的红外光是非可见光,同时在光谱中的量最少,可以避免环境光的干扰。由Vcsel发射出的光源,还会通过Diffuser将光调制成均匀的面光源,再发射出去。

2. 光学透镜

它用于汇聚反射回来的光线,在光学传感器上成像。不过与普通光学镜头不同的是这里需要加一个窄带滤光片来保证只有与发射的光信号波长相同(即940nm)的光才能进入,这样做的目的是抑制非相干光源减少背景噪声,同时防止传感器因外部光线干扰而过度曝光。

3. 成像传感器

与一般相机的感光元件类似,用来接收反射回来的光,并在sensor上进行光电转换,不过由于TOF的原理,sensor的感光时间非常短,达到了纳秒级别,所以单像素尺寸比一般相机的大很多,比如:目前RGB在用的pixel?size为1μm,而我们的TOF sensor的pixel?size为10μm

4. 控制单元

控制单元即为激光发射器的驱动IC,能够驱动激光用上限达到100MHz的高频脉冲驱动;同时消除各类干扰,保证驱动波形是完美的方波,上升沿和下降沿时间在0.2ns左右,从而有效保障高精度的深度精度的提取。

5. 核心算法计算单元

核心算法计算单元即为我们手机的AP,我们将深度提取的核心算法library移植到AP中,AP从模组中读取单模组校准的数据,驱动深度提取算法library,RAW图换算成的深度图;然后利用深度图用于各个应用。

作者:陈功

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