3D结构光能否决定未来行业发展新方向?

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3D结构光能否决定未来行业发展新方向?

huipet.com 2019-08-02 15:49:31 浏览587
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如果有人对你说“3D结构光”这个词,相信绝大多数人脑中都会产生一堆问号:这是个啥东西?但如果此时提醒你:iPhone X以及后来推出的XS等系列手机中的Face ID人脸识别系统就采用这项技术,相信你就会有一些概念了。目前这项技术的覆盖范围越来越广,比如日常所接触到的“刷脸支付”、“刷脸过安检”就是基于该技术打造的应用场景。

然而3D结构光技术背后的工作原理、可以应用在哪些场景以及究竟还有哪些优势,很多人仍然不太了解。现在我们就通过通俗易懂的方式来为大家来剖析解释,感兴趣的童鞋们可要认真听讲了哦!

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● 2D人脸识别技术的局限性

想要彻底了解3D结构光这项技术,我们得从2D和3D的概念开始聊起。大家都知道,我们处在一个3D的世界中,对真实世界的感知是三维的。但受限于目前的拍摄和显示技术,我们在电视、显示器、手机等终端设备的屏幕中看到绝大部分图像和视频都是呈现2D平面,无法识别物理世界中的三维信息(如:尺寸、体积、距离等数据)。

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如果用2D技术来实现“刷脸支付”,还会出现一系列的问题:比如在验证过程中需要做各种配合的动作(摇头、张嘴、读数、眨眼等),同时还必须正脸对着镜头;此外在光线复杂的场景下,可能会出现无法识别或识别精度不够高的情况,同时也有一定的安全风险(比如用照片代替真人等),所以2D图像人脸识别如果用于刷脸支付、解锁等领域,很容易出现一系列体验不便的问题和安全隐患,并不可靠。

● 几种常见3D视觉成像技术的工作原理

现在3D技术完全解决了2D时代的各种疑难杂症,通过3D摄像头能够采集视野内空间每个点位的三维座标信息,可以实现立体成像,不会轻易受到外界环境、复杂光线的影响,技术更加稳定、可靠安全。

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目前3D视觉成像技术主要分为三种:双目测距法、时间飞行法(TOF)和3D结构光。其中双目测距法的成像逻辑类似于人的眼睛,通过两个摄像头抓取图像,并通过三角测距原理计算出深度信息;TOF时间飞行法则通过专用传感器,捕捉近红外光从发射到接收的飞行时间,判断并计算出物体的距离信息;3D结构光则是将带编码的激光散斑图像投射到物体表面,再接收物体表面反射的散斑信息,交给ASIC处理芯片处理,根据物体造成光信号的变化计算出物体位置和深度信息。

● 三种主流的3D视觉成像技术,哪种更好?

这三种3D视觉成像技术各有自己的优点和不足:双目测距法采用被动测距方式,其测量精度非常高(可以达到毫米级),分辨率高达2K级别,帧率为30~120fps。但其一般只能测量较近的距离,距离越远,测距越不准确。此外双目测距法最大的问题在于算法非常复杂,需要很高的算力资源,实时性差,在光线昏暗条件下成像较差;

TOF时间飞行法的实时性较好,算法简单,并可以测量较远距离(一般在100m 以内)。但是其相关传感器技术目前还不成熟,分辨率低,功耗和整体的成本很高;

3D结构光技术解决了双目匹配算法的复杂度问题,分辨率能达到1080p级别,测量精度高,算法复杂程度适中,但其精度随着距离增加将会下降,适合近距离使用。

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目前整体来看,三种主流的3D视觉成像技术各有所长,未来也许将会逐渐融合。比如远距离应用采用TOF,而近距离(如手机)则会采用3D结构光技术。现阶段这两种技术都得到了不少知名企业的支持,其中苹果、Intel、微软、奥比中光等企业都在3D结构光方面投入了诸多研发力量。

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● 3D结构光技术这么强悍,那能用在什么地方呢?

现在很多产品和行业已经开始大量使用3D结构光技术了,比如大家都非常熟悉的iPhone手机,其Face ID功能凭借着出色的体验已经得到了消费者们的广泛认可;OPPO Find X手机搭载的便是奥比中光3D摄像头,下面我们来看看其还能应用在哪些领域或场景(以下仅为部分示意案例,欢迎大家前来探讨):

1、智能手机

可用于3D人脸解锁和支付、社交(根据捕捉人的面部表情生成专属3D形象和表情包)、视频直播、3D个性美颜、AR游戏级购物、室内导航等;

2、新零售领域

在新零售领域,3D结构光技术也能发挥很重要的作用,比如消费者可以用它来刷脸支付;商家则可以通过这项技术对客流进行智能分析,快速对商品进行识别和整理,并对货架进行实时监控等;

3、房地产和装修行业

3D结构光技术可以给房地产、酒店民宿、家装、文博展览、工厂建筑等领域赋能,通过3D空间扫描可以快速帮助设计师完成量房、设计等工作,大大提升工作效率;

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4、安检和监控

如今新推出的智能门禁、闸机、智能门锁也都采用了人脸识别技术,其也是基于3D结构光技术而来,这样可以让安检的效率更高,对于用户而言体验也会更好;

5、驾驶辅助安全

在3D结构光技术的帮助下,通过3D视觉自主核心算法可以将3D图像识别准确率提高到99.9%,并做到毫秒级响应,同时能全天候工作,监督预警保障驾驶安全;

6、智能机器人应用

通过3D结构光技术将能进一步提升智能机器人的感知能力,让它们做到更多的事情;

7、智能家居

在这项技术的帮助下,可以让家电产品加入手势操控、智能开关机等创新功能,大大提高便捷度;

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● 谁家的3D结构光技术比较靠谱?

之前我们也提到了,目前有不少知名厂商在3D结构光领域投入了很多研发精力,作为国内知名品牌,奥比中光在该领域技术和产品方面都拥有非常强大的实力。其从研发的核心芯片、精准的核心算法到硬件整机的架构开发,打造了一整套完整的自主知识产权,是国际上少数几个掌握3D传感绝大部分核心技术的厂商。同时奥比中光与各大行业前沿的知名企业合作,建立行业经典标准化案例,始终提供着专业的3D整体解决方案。

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搭载奥比中光3D结构光摄像头终端设备

可以预见,未来随着3D结构光变得更为普及,其将引领众多行业带来新的变革发展,让大家的生活变得更便利、更安全。

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