浅析智能手机3D识别方案

智能手机搭载的3D Sensing主要有3种方案,分别是双目立体成像、结构光以及TOF方案。

1、双目立体成像法

双目方案历史较早,原理是依靠摄像头所采集的图像,再通过软件算法实现。但计算负荷大、算法复杂、实现难度大,识别的速度和精度差。另外它受光照变化影响大(依靠环境光,被动式采集),易出现偏差,无光环境无法识别。

目前,双目方案基本已被手机厂商抛弃。


浅析智能手机3D识别方案

图:2018年9月5日,联发科技宣布推出业界首款应用于智能手机的双目立体视觉结构光 (Active Stereo with Structured Light) 参考设计。

2、结构光3D成像法

3D结构光的原理是利用投射特定的光信息捕捉面部立体特征数据,再由摄像头采集进行3D建模。


浅析智能手机3D识别方案

3D结构光模组主要的硬件包括点阵投射器、红外光摄像头、可见光摄像头和图像处理芯片等几部分。


浅析智能手机3D识别方案

3D结构光的优点是便捷、安全高效、准确度高,不受光照变化和物体纹理影响。


浅析智能手机3D识别方案

3D结构光的缺点:识别距离短;模组复杂,成本高,体积偏大,例如:

①采用刘海设计,需要占用前置屏幕空间,从而对视觉感受带来一定影响,比如苹果Iphone和华为Mate系列;


浅析智能手机3D识别方案

②采用弹出式摄像头设计,破坏了手机的整体性,容易进灰,且对内部空间牺牲较大,比如OPPO FindX。


浅析智能手机3D识别方案

3、TOF时间飞行法

飞行时间法即Time of Flight,简称TOF。所谓飞行时间法3D成像,是通过给目标连续发送光脉冲,然后用传感器接收从物体返回的光,通过计算光脉冲的发射和反射的时间差,从而形成立体视觉。


浅析智能手机3D识别方案

TOF模组主要包含发射单元、光学透镜、成像传感器、控制单元、核心算法计算单元等几个核心硬件单元。


浅析智能手机3D识别方案

TOF的优点是体积小;可感应30万个有效深度信息点,细节准确;工作距离可达5米,甚至更远,是结构光技术的5倍;不受光照变化和物体纹理影响。


浅析智能手机3D识别方案

TOF除了能够支持3D结构光的应用之外,还可以进行测距、AR等应用。


浅析智能手机3D识别方案

TOF的缺点是近距离识别精度低于结构光。手机厂商中目前主推TOF方案设计以VIVO为代表。


浅析智能手机3D识别方案

最后,几种方案比较

目前双目方案基本被淘汰,在此主要浅析3D结构光和TOF两种方案比较,二者都是主动采集方案(需要额外补光),不同之处在于 3D结构光发射的是DOE衍射后的散斑,而 TOF发射的是面光源。


浅析智能手机3D识别方案

3D 结构光精度更高,但工作范围有限,目前的方案基本不超过1.2 米;TOF的工作距离可达5米,甚至更远,但近距离的精度目前相比3D结构光还有比较明显的差距。


浅析智能手机3D识别方案

笔者认为,目前多数手机厂商旗舰机型还是会采用3D结构光。但随着TOF技术的成熟,旗舰手机会逐渐采用TOF技术。另外,TOF相对3D结构光成本低,或将更快进入中端手机市场。


浅析智能手机3D识别方案

对于3D结构光和TOF两种人脸识别方案,你更看好哪一种呢?欢迎在评论区一起探讨!



分享到:


相關文章: