△炬佑智慧CEO劉洋（左）與艾芯智慧CEO方利紅（右）
3D市場加速成長，ToF技術將成主流？
自從2017年蘋果率先將3D結構光技術應用到了iPhone X的前置成像系統之後，就迅速引爆了3D成像市場。
根據Yole D'developpement最新的預測則顯示，2019-2025 年 3D成像與感測市場規模將從 50 億美元增加至 150 億美元，複合增長率仍可超過 20%。特別是在消費電子領域，3D成像和感測市場將從2019年的20.17億美元增長到2025年的81.65億美元，年複合增長率超過26%。
另據Yole D'developpement預測，3D 攝像頭在智慧手機中的滲透率將在未來幾年大幅上升，2025年將有望達到 70%，市場空間廣闊。
不過，目前主流的3D成像技術除了3D結構光之外，還有雙目立體視覺和3D TOF（Time Of Flight）技術。
從技術上來看，雙目成像雖然有著3D成像解析度高、精度高、抗強光干擾性強、成本低等優勢，但是其缺點也非常明顯，比如其演算法非常複雜、容易受到環境因素干擾、依賴環境光源、暗光場景表現不佳，更為關鍵的是模組很難做到小型化，因此目前在手機上應用相對較少。
3D結構光雖然識別距離相對較短（作用距離大約0.2米到1.2米，甚至更遠一點），模組結構也比較複雜，成像易受強光干擾，成本也相對較高，但是其通過一次成像就可以得到深度資訊，能耗低、成像解析度高，非常適合對安全級別要求較高的3D人臉識別、3D人臉支付等方面的應用。而且由於蘋果iPhone X的率先應用3D結構光技術的帶動，該技術目前已經非常成熟。
不過，由於3D結構光在識別距離上的限制，使得目前結構光在手機上的應用，主要侷限於前置，主要用作3D人臉識別解鎖、3D人臉識別支付以及3D建模等應用，相對來說應用面較窄。
相比之下，3D ToF技術雖然在短距離內的成像精度和深度圖解析度上相比3D結構光要低一些，但是其演算法相對簡潔，且功耗、成本也較低，更為關鍵的是，3D ToF技術的識別距離更遠，可以做到0.4米到5米左右的中遠距離識別，室內外抗干擾性強，而且FPS重新整理率更高，這也使得ToF技術不僅可以應用於3D人臉識別、3D建模等方面，還可適用於環境重構、手勢識別、體感遊戲、AR/VR等多方面的應用，相比結構光技術應用面更廣。
△3D ToF的應用場景
因此，近兩年來，相比3D結構光在識別距離、應用範圍等方面更具優勢的3D ToF技術，也開始受到了越來越多的廠商的追捧。此前OPPO R17 Pro、vivo NEX雙屏版、榮耀V20、LG G8、三星S10 Pro/Note10+、華為P30 Pro/Mate30 Pro/P40 Pro/P40 Pro+系列都有配備3D ToF感測器，有前置也有後置（後置應用偏多）。
今年3月18日，蘋果釋出的新iPad Pro的後置成像系統更是首次搭載了3D dToF 技術（蘋果稱為 LiDAR）。傳聞稱，今年的5G版新iPhone的後置成像系統很可能也會採用該技術。這也使得業界更加看好ToF技術的市場前景。
▲TechInsights拆解的新款iPad Pro的“鐳射雷達掃描器”內部的Sensor
目前雙目、3D結構光、3D ToF三種技術仍然在並行發展，並且有著各自的優缺點，因此，此前業界也普遍認為，這三種技術會長期並存，特別在手機應用上，前置可能更多還是會選擇3D結構光，後置則會選擇採用3D ToF。不過，隨著技術（TOF技術持續演進，在精度、解析度、成本、功耗等特性方面開始超越3D結構光）及市場的變化（越來越多的廠商開始選擇採用3D ToF），這一觀點也正在發生改變。
在4月23日的釋出會上，ToF晶片及系統廠商炬佑智慧CEO劉洋就表示，隨著技術難度和市場需求的改變，ToF會必然替代雙目和結構光技術成為3D視覺感知技術的主流。艾芯智慧CEO方利紅也表示，相比結構光，ToF的應用面更廣，市場潛力也更大，單純從市場角度來看，未來ToF確實會形成對結構光的替代。
炬佑智慧釋出全新ToF產品
炬佑智慧成立於2017年初，一直專注於3D ToF三維成像市場，特別是在晶片端做了大量開發，擁有自研的ToF感測器晶片、VCSEL驅動晶片和3D ToF訊號處理晶片。
在4月23日的釋出會上，炬佑智慧釋出了兩款晶片產品：全面涵蓋i-ToF和d-ToF驅動要求的新一代VCSEL驅動晶片OPN7011和VGA ToF Sensor OPN8018。
據介紹，OPN7011是業界首款針對ToF設計的VCSEL驅動晶片，可提供高達10A的驅動電流，12V的驅動電壓，200MHz的頻率，全面涵蓋iToF和dToF的驅動要求。同時還加入了過流保護、過溫保護、鐳射人眼安全以及動態timing補償。
OPN8018則是一款ToF Sensor ，感測器畫素大小為7μm，解析度可達640×480，支援30幀每秒的輸出，功耗小於120mW，同時支援不犧牲幀率來實現HDR。另外，該感測器在非正常識別狀態下，還可通過降低精細度來實現降低功耗，類似接近感測器，但物體靠近並保持在感測器前靜止時，才會進入正常工作狀態。
同時炬佑智慧還發布了兩款基於自有ISP晶片的ToF平臺模組產品：面向近距應用的Dolphin和麵向中遠距應用的Hawk。
據介紹，Dolphin的測量距離為1.5-5m，視場角為72°×55°或110°×12°，集成了炬佑智慧自研的ISP演算法，可支援USB3.0/MIPI/DVP等介面，軟體包支援X86 Win10、X86 Ubuntu、Arm Linux等平臺。
△炬佑智慧Dolphin模組
Hawk的測量距離則可高達5-10m，視場角有三檔86°×68°或110°×90°或24°×18°，集成了炬佑智慧自研的ISP演算法，支援USB3.0介面，軟體包支援X86 Win10、X86 Ubuntu平臺。
△炬佑智慧Hawk模組
艾芯智慧釋出多款ToF產品
艾芯智慧成立於2016年，比炬佑智慧更早一年，一開始艾芯智慧就專注於高效能3D ToF感測器研發和智慧應用演算法開發，主攻金融（刷臉）支付、人臉識別智慧門鎖兩大市場，推出了多款高效能RGBD深度相機和3D刷臉支付，3D人臉識別智慧門鎖整體解決方案。
在此次的釋出會上，艾芯智慧釋出了一套全新的3D ToF人臉識別門鎖解決方案 MF1/MF2，以及三款基於炬佑ToF晶片的RGBD相機模組：M3M、M5、T6。
根據艾芯智慧公佈的資料顯示，M3M尺寸為85.5×23.5×18mm（不帶安裝鋼片），最高測量舉例可達3m，光源為850nm VCSEL，解析度為640×480，支援30FPS，視場角為80°*60°，採用USB2.0介面，功耗3.2W。適用於機器人避障、人數統計、體感遊戲、安防監控、體積測量等常見應用。
M5尺寸更小，為55×18×10.6mm，光源為940nm VCSEL，探測距離為0.3m-1.2m，解析度為640×480，支援30FPS，視場角為60°×45°，測量精度為0.1%，測量準度為1%，RGB攝像頭解析度最高可達1920×1080，支援30FPS，採用Micro USB介面。適用於刷臉支付、人臉門禁/門鎖、閘機通道等近距離識別場景。另外由於M5本身模組尺寸較小，因此非常適合嵌入式應用。
T6尺寸與M5相近，為59.6mm×17.4mm×10.6mm，引數也比較接近，主要區別在於介面，T6可支援MIPI、I²C介面。並且T6已經適配了RK3399/RK3288/MMTK/高通等主流平臺。
針對智慧門鎖行業，艾芯智慧此次推出的MF1方案尺寸為40×50mm，可支援ToF動態活體檢測，可有效避免照片、頭模、面具等攻擊。視場角支援56.5°（高） * 71.8°（水平）或71.8°（高）* 56.5°（水平） ，可覆蓋1.2-1.9m或1.3-1.8m身高範圍。
△MF1方案
而MF2方案則是在MF1的基礎上整合了螢幕和RGB攝像頭，尺寸不變，但由於攝像的方向被固定，所以視場角只支援71.8°（高）* 56.5°（水平） ，可覆蓋1.3-1.8m身高範圍。工作功耗2.2W左右。
△MF2模組
△基於MF1/MF2方案的3D人臉識別門鎖模組
△現場展示的基於艾芯智慧MF1方案的3D人臉識別智慧門鎖
此前央視《每週品質報告》曾多次曝光指紋識別智慧門鎖以及2D人臉識別門鎖被破解的問題。方利紅表示，相比指紋門鎖和2D的人臉識別門鎖，3D人臉識別智慧門鎖在安全性上要更高。特別是在今年新冠疫情的影響下，無接觸式開門成為剛需，2020年頭部門鎖企業都在加緊推出人臉門鎖產品。未來，3D人臉門鎖將成為家家戶戶通用型產品。而目前，艾芯智慧也已經與多家TOP10的智慧門鎖廠商達成合作。
△現場展示的各種型別的ToF模組
艾芯智慧與炬佑智慧達成戰略合作
在本次釋出會上，艾芯智慧還與炬佑智慧達成了深度的戰略合作。未來，雙方將發揮各自優勢，炬佑繼續開發高動態、高感知、高解析度的ToF感測晶片，艾芯也將深耕於高效能RGBD深度相機、演算法方案和整體解決方案，雙方將在技術、資源、供應鏈等多個維度深入合作。
方利紅表示，未來3D視覺的應用領域會非常之多，不同的行業會的應用複雜度、優化需求都不盡相同，艾芯智慧一家企業不可能吃透所有行業，所以也非常願意將技術開放，賦能給其他的合作伙伴。此次與3D ToF晶片及系統廠商炬佑智慧的合作，將進一步加強雙方之間的技術開放，加速方案落地，實現資源共享，推動中中國產3D ToF產業鏈的發展。
注：對於艾芯智慧的TOF產品感興趣的朋友可以聯絡小編icsmart01。