ADI ToF技術方案的應用案例解析

2021-01-17 電子發燒友
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ADI ToF技術方案的應用案例解析

與非網 發表於 2019-09-19 14:54:31

作為智慧型手機的三大創新之一，3D ToF深度傳感技術依靠體積小、誤差低、直接輸出深度數據與抗幹擾性強等優勢，成為近年來智慧型手機上的關鍵創新亮點之一，例如vivo公司去年推出的創新NEX雙屏版就採用了ADI公司的ToF技術實現零光感人臉識別，獲得不錯的市場表現。實際上作為一種新型的視覺傳感技術，全球各大應用市場對3D ToF深度視覺技術的需求也日益旺盛，並有不少解決方案實例誕生。

ToF技術解碼

ToF是Time of Flight的縮寫，又稱飛行時間法3D成像。這種成像技術通過向目標發射連續的特定波長的紅外光線脈衝，通過特定傳感器接收待測物體傳回的光信號，計算光線往返的飛行時間或相位差得到待測物體的3D深度信息，ToF相機的亮度圖像可以通過模型迅速連接起來。

相比3D深度視覺其它兩種方案（結構光與雙目立體成像技術）而言， ToF方案在實際應用中的優勢顯著。例如：在畫面拍攝後計算景深時不需要進行後處理，既可避免延遲又可節省採用強大後處理系統帶來的相關成本；ToF測距規模彈性大，大多數情況下只需改變光源強度、光學視野以及發射器脈衝頻率即可完成；由於具有不易受外界光幹擾、體積小巧、響應速度快以及識別精度高等多重優勢，使得ToF無論是在移動端還是車載等應用領域日漸成為3D視覺的首選技術方案。目前，ToF技術應用領域廣泛，包括：

消費電子：虛擬實境、人臉識別、體感交互等

新零售：手勢識別、客流統計、行為識別等

智能安防：人臉識別、行為分析等

工業級自動化：自動避障、測量測距、感知定位等

醫療電子：增強現實、遠程交互等

汽車電子：輔助駕駛、人臉識別、手勢識別等

ADI ToF技術方案典型應用案例解析

ADI以傳感器和前端晶片ADDI903x 為核心的3D ToF技術方案，擁有超高幀率和實時性，相比3D雷射傳感器的逐點掃描，具備更低的功耗與佔位空間，能快速而又準確的獲取整體圖像的深度信息，達到VGA影像解析度與精準度，在全球有大量的成功應用，並正在越來越多的產品中獲得採納，遠景智能的ToF模組及解決方案便是其中的典型代表。

ADI ToF方案的完整系統組成

CCD ToF前端晶片ADDI903x系列是ADI ToF方案的核心器件之一，該系列產品可支持CCD紅外光ToF傳感器，解析度可達 640x480。ADDI903x可將影像信號轉換為數位訊號，並提供高精確度的脈波時間控制器，閉迴路設計，讓雷射二極體控制的脈波寬度更準確，進而可以得到更精準的深度數據。

「作為一家以TOF立體視覺、AI、邊緣計算為核心技術的公司，遠景智能擅長做人臉、車輛、行人、行為等多種目標的檢測、分類、識別和跟蹤等，同時也是ADI戰略聯盟成員。利用ADI ToF方案，結合人工智慧、邊緣計算技術等，遠景科技提供了面向各大主流行業的終端產品與應用解決方案示例。」遠景智能CEO李坦表示。

01、客流統計

客流統計需求廣泛存在於各種場景，如公交車、軌道交通、連鎖店、樓宇、景區等等，如何有效利用影像技術，精準分辨進出者的身高、體重，同時出入時間及高度誤差低於1%，這相當有技術門坎。ADI ToF解決方案有別於傳統3D人流方案，大多需要安裝至少二隻立體相機，僅需一隻ToF攝影鏡頭架，設於門框上方且沒有安裝高度限制。

遠景智能便創新地將基於ADI ToF解決方案的立體視覺模塊應用在軌道交通閘機通行場景上，第一階段已經實現了閘機開閉控制。除對用戶客流統計外，還能針對跟隨逃票現象進行智能識別，當多人緊貼進入閘道時，閘門依然會出現關閉狀態，並且周邊會有相關警示燈提醒。第二階段將會實現對用戶刷臉認證過閘功能。

02、手勢/骨骼提取算法

在人機互動方面，ToF技術同樣具有廣闊的應用空間，手勢、骨骼等特徵識別技術廣泛應用於消費電子、汽車等領域。相比傳統解決方案，基於ADI ToF技術的遠景智能模塊化解決方案具有適應性好、準確率高且易於部署等優勢。ToF技術與可實時運行於嵌入式終端的深度學習算法相結合，可獲取深度信息，在此基礎上分離背景與待測目標，減少複雜場景帶來的幹擾並提高識別的準確率。

03、導航/避障

常規探測手段包括超聲波傳感器、紅外傳感器、雷射傳感器、視覺傳感器等，ToF由於其既可拍攝圖像，又可測量距離，因此在機器人避障、導航等場景裡同樣具有很大優勢。遠景智能基於ADI所開發的ToF模塊結合影像傳感器和VGA ToF傳感器模塊與內建圖像處理器方案，比傳統音波檢測具備更佳的檢測角度，也更能準確測量物體跟汽車的距離。因此可為汽車倒車系統、開門防護系統、停車輔助系統及盲點偵測等應用提供更大範圍的碰撞偵測預防。

當檢測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距離以及聲音示警。

對於業內方案商們來說，無論是針對消費級還是專業級應用領域，3D ToF技術當前仍需解決的基礎性問題還很多，未來如何通過技術手段去真正實現成本、功耗、體積、速度、壽命、穩定性以及抗幹擾能力等多方面的平衡，達到一個相對目前來說更為優化的水平，進而實現ToF視覺傳感技術實際應用中可靠性的成倍提升，是諸如ADI公司之類的技術方案提供商應當考慮的重點，也是ToF技術普及乃至整個市場健康發展的前提。從遠景智能的ToF應用案例不難看出，ADI的ToF技術正將更快、更精準的測距功能落實在物聯網模塊化系統級軟硬體解決方案，協助客戶實現簡易開發與降低開發成本的目標。
來源：亞德諾半導體

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