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透过ToF摄像头看世界,挺疯狂的

时间:2018-11-23 16:50 来源:未知 作者:prnews

  文章来源: 科技树(ID:techtreex)作者:刘青 

    去年iPhone X发布,苹果亲手用Face ID革了自己Touch ID的命。随即国内友商集体焦虑,纷纷搜罗世界各处3D摄像头公司,在人脸识别领域发力。 

    这一年,华为Mate 20 Pro采用3D结构光人脸识别技术,验证速度快至0.6秒;OPPO为了发布搭载3D人脸侦测识别的 Find X旗舰机,把发布会办到了法国卢浮宫;而刚刚发布的荣耀Magic 2则用3D仿生感光技术赚足眼球。 

    看到国内友商相继布局,我们不禁要问,3D深度摄像头究竟是何种技术?透过其呈现的场景究竟是怎样的世界?为此,我们了解到一家提供Pico Zense ToF深度传感解决方案的公司Pico,并请到了他们的产品经理马金波,为我们深入讲解了这项技术及其背后庞大复杂的市场蓝海。 

    目前,主流的3D摄像头有结构光、ToF、双目成像三种技术方案,其中ToF(Time of flight,飞行时间测距法)技术,因为精确值的一致性高,对环境的适应性强,且可达到长距离识别,因此多应用于手机后置摄像头的AR领域。其实,除了手机,在物联网、人工智能的更多场景,ToF都是不可或缺的基础技术。 

快递小哥“AR量方”

    在2011年举行的“物流合作伙伴发展大会”上,马云曾吐槽:“我想淘宝明年冲1万亿(营业额),但是最大的障碍就是物流。” 

    现如今,面对“双十一”10亿多一点的物流订单,物流公司也可从容应对,小编凌晨1点抢购的东西,从天津到北京,当晚7点就收到了。这其中不仅有多年来物流公司快件处理能力以及运营效率的不断提升,更有物流技术的不断革新。 

    通过一款“AR量方”的手持终端,快递小哥只需要用设备扫描快件,其长宽高三维尺寸便会直接生成。 

    为何要量体积? 

    在这里,我们先了解一个快递行业术语——重泡比,就是重量/体积。很多快递公司都会有一个固定的重泡比的临界标准。当货物总重量与总体积的比值大于或等于这个标准值则视为重货,按重量计费;若比值低于标准值则为轻货,按体积计费。 

    所以,一般快递小哥上门收大件必先给快件称重和量体积。而有了这个“AR量方”的手持终端,不仅可有效提升快件数据信息的生成效率,还大大降低失误率。 

    而作为AR量方的关键设备——ToF摄像头,必须做到足够小,能够嵌入在手持终端中。据马金波介绍,其公司生产的模组尺寸最小可达40mm x 20mm,大概半个拇指的大小。 

    除了快件量方,ToF摄像头还可以用于货物装载的实时检测。利用长距离的3D摄像头模组,在物流货舱或者仓库中,可以实时将量方和装载率数字化,准确化,帮助物流公司优化成本和管理。 

    马金波说,“在货舱这样的大空间中,对3D摄像头的技术要求和难度就加大了不少,须得满足长距离识别捕捉”。目前Pico公司的ToF 摄像头远距离支持10m, 已经可以提供测试样品。 

机器人之眼

    最近,海底捞的黑科技餐厅开业,在餐厅内就餐,如果你挡了传菜机器人的路,它会停下来对你说“请让开一下”,然后饶过你继续传菜。 

    如果海底捞的传菜机器人无法满足你对AI的想象,那么波士顿动力的网红人形机器人Atlas肯定在你的朋友圈刷过无数次屏。就在上个月YouTobe上传的视频中,Atlas又解锁了新技能:跑跳和单脚三连跳。Atlas可以在不中断步伐的情况下,跨越原木,还能够单脚连跨三个台阶,动作流畅自然。 

    那么,面对40cm高的台阶,Atlas是如何准确判断障碍物的高度呢? 

    没错,机器人也是有“眼睛”的,也就是3D摄像头,Atlas通过计算机视觉定位技术观察四周环境得到数据,从而准确跨上台阶。 

    在国内,利用ToF技术给机器人研发“眼睛”的创业公司不多,Pico算是其中的佼佼者。对于机器人避障和导航来说,高信赖度的深度数据至关重要,而Pico在这一方面,可以提供20公分到10米宽范围的模组, 同时支持距离上的宽动态WDR,换句话说,就是在一张深度图上,保证近距离不过曝,同时远距离看得清。 

    其实,ToF摄像头不仅可以捕捉规则物体,对于更多不规则物体,如座椅以及动态物体,都可以进行检测识别。就像前文提到的海底捞送餐机器人,利用3D摄像头扫描到身边的动态障碍物,从而发出避让请求。 

10万人中,看清你的脸

    听到在“歌神”张学友的演唱会上又双叒叕抓捕到逃犯的新闻已经是我们茶前饭后喜闻乐见的事情了。事实上,找到逃犯的不是歌神,也不是警察叔叔,能够在10万人中,一眼识别出逃犯的脸,也只有“AI神捕”——人脸识别系统了。 

    目前市场上普遍使用的摄像头大多数为二维,但是在一些简单的生活场景中,例如一些公司、住所的门禁,黑客可以通过一张照片在几分钟之内攻破刷脸机。因此,对于安全级别要求较高的场景,如金融、支付,对私密性有需求的人证、安防等,3D摄像头是最好的选择。 

    那么,深度摄像头是如何进行画面捕捉的呢? 

    根据3D camera 成像原理和人脸的五官特征,通过人脸检测算法,可以实时获取人脸68个特征点和128维特征,使得闭眼、张嘴、低头等动作变化依然可以精准检测,进而实现人脸识别。 

    Pico目前已经有合作伙伴就在做这样的事请,Pico ToF 产品的最高分辨率可以达到VGA (640x480) 300k, 帧率最高支持60 FPS。此外,ToF 摄像头的另一关键性能就是,同时生成VGA规格的深度图和同等规格的灰度图,结合其研发的RGB Camera,提供更安全的活体检测和身份识别功能,并且应用于金融安防和刷脸支付领域。 

打瞌睡?AI会叫醒你

    据国家数据网统计,在2014年至2015年,汽车交通事故共发生约2.65万起,致死人数达8.52万人,其中80%是因疲劳驾驶、大意分心以及不良驾驶习惯(拨打电话、抽烟等)的人为因素造成。 

    为此,欧洲国家已经着手安排一些预防措施。有报道称,从2020年开始,欧盟五星安全认证必须要有的一项标准是驾驶员监测系统,研究机构ABI Reasearch预测,到2026年安装这一系统的汽车将达到1750万辆。 

    Pico生产的ToF模组正适用于这种驾驶员检测系统,通过安装在车内的摄像头,可以检测驾驶员是否有闭眼、歪头、低头等动作,从而判断驾驶员的疲劳指数,注意力集中程度,实时发出安全驾驶提醒,并且结合行车速度快慢及转向信息等,在不同行驶状态实时调整报警策略,与此同时,驾驶员还可以做出一些手势和动作,经过车载摄像头的追踪识别,进而对车辆做出一些指令操作,实现真正的智能化。 

    除了车内安全监测,Pico还可提供车外环境感知摄像头,对车外环境进行实时监测感知,为驾驶员提供追尾、防撞、车道偏离以及行人碰撞等预警信息。 

    Pico目前针对汽车行业的需求,可以提供FOV>100°的广角模组,方便行业用户评估,目前其产品已在一些货运大卡车,小型营运车上面做过几十万公里的测试。 

ToF——让时间解决一切

    Pico是国内VR遇冷后为数不多保持业绩持续增长,并不断推新品,加大研发投入的VR品牌,因此更深知环境感知技术对VR的重要性, 所以不断探索能给VR用户带来更好交互体验的技术。通过前期产品开发的经验积累,其ToF技术除了应用在以上四大领域,在工业应用方面,比如工厂自动化、Cobot(人机合作机器人)和AGV(无人搬运车),甚至于我们日常生活中的新零售,如货架扫描、智能盘点、刷脸支付等场景都可以发挥关键作用。 

    而开发者也可以在ToF摄像头上直接围绕不同场景需求自主打造应用,届时,你想DIY钢铁侠的设备都不成问题。 

    最后 

    触控不够精彩,有增强现实(AR)才行的投影交互产品 

    应用于AR和AI方向, 端设备有一定算力的RGBD模组 

    在多摄像头场景中,展示深摄抗相互串扰的技术 

    让你坐在沙发上打响指,15米开外的电视也可以检测识别指令的10-15米远距离模组。 

    ——END—— 

    本文参考来源: 

    1.https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA3MTY0MTQzNg==&mid=2650236778&idx=1&sn=720e222c026672ab355b2047cf716512&scene=21#wechat_redirect 

    2.https://baijiahao.baidu.com/s?id=1605584421636108807&wfr=spider&for=pc 

    3.http://news.bitauto.com/hao/wenzhang/101100 

    *注:文章部分图片和动图来自于网络

 

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