三维重建：深度传感技术的中外差异

原始文章：https://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1333597

中文翻译：https://www.ednchina.com/news/201808221344.html

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3D传感技术在智能手机用户中很流行吗？它会是未来每一支智能手机的必备功能吗？手机的发展推动了3D相机的发展应用，而不是工业应用，也算是另一种路径。

其他资料：2018年3D视觉传感器现状-

3D技术生态系统

然而，从工程的角度来看，最耐人寻味之处在于揭密移动设备中搭载的各种深度传感技术途径。在即将来临的3D传感时代，全球生态系统中的每一家参与业者都在争抢设计订单。

简而言之，结构光和ToF技术是目前可用于深度传感的两种不同方法。结构光透过将已知图案投影到对象上再进行3D扫描。当光线照射到物体上，图案会变形。这时再透过结构光分析已知图案的变形情况，以推断深度。

ToF则透过调变光源照射场景，并观察反射光源。测量照明和反射之间的相移后，再将其转换为距离。

虽然Apple为其前置深度相机选择了结构光途径，作为3D成像时代的起点，但Yole深信3D前端模块“未来可能会朝向ToF技术发展”。Cambou认为，ToF途径“在阳光直射下更可靠，而且运算需求更低“。

Yole描述了三种不同的3D成像和传感技术——包括立体视觉、结构光到ToF。其中，ToF在技术上最不成熟。但可提供ToF解决方案的主要业者包括PMD、Sony、ST和英飞凌科技(Infineon Technologies)。结构光技术则有Mantis、Vision、ams和ST、英特尔(Intel)、奇景光电(Himax)以及韩国的Namuga。ST同时投入两大技术阵营。

Yole预期，短期内，Apple并不至于从结构光转向ToF。Cambou认为，Apple至少要再过二到四年才可能推出新的硬件。同时，他补充说，ST是iPhone X基于结构光的3D技术供货商，“但它同时也推出了基于ToF的3D技术。”

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3D软件与计算

Faceshift (Apple旗下子公司)

Apple在2015年底悄悄地收购了Faceshift——这是一家从瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)独立出来的新创公司。这家瑞士新创公司开发了一种能实时捕捉角色的人脸识别而打造动画化身的技术。

Movidius (英特尔旗下子公司)

英特尔子公司Movidius在今年初推出Myriad X视觉处理单元(VPU)，被称为“业界首款带有专用神经运算引擎的SoC，可用于边缘为深度学习推理进行硬件加速。”

Movidius在被收购之前，即展开3D传感的技术开发。其芯片最初用于作为3D渲染的引擎。Movidius曾与Google合作开发Tango (Google先进技术与项目。

Project Tango（Google）

Google Project Tango的目标是使用计算机视觉，让移动设备能够在没有GPS或其他外部信号的情况下，检测其相对于周围环境的3D位置。Movidius为Project Tango提供了一种用于计算机视觉定位与动作追踪的芯片。

Movidius的超低功耗视觉芯片最先出现在这一市场上，并成为3D传感在移动设备上的先驱。大多数的视觉处理平台出现在2010年初，例如微软(Microsoft)一开始的Kinect中搭载的PrimeSense芯片(比Movidius的视觉处理器功耗更高)。值得注意的是，PrimeSense于2013年底被Apple以3.6亿美元收购。

Softkinetic (现为Sony Depthsensing Solution)

2015年10月，Sony收购位于比利时的3D传感计算机视觉技术制造商SoftKinetics。SoftKinetic的技术包括微软的Kinect深度相机、CMOS深度芯片和手势追踪中介固件。

从各种迹象来看，这家日本巨擘目前正积极地成为3D CMOS ToF传感器和相机的关键厂商，Sony并于去年底将SoftKinetics改名为Sony Depthsensing Solution。

Sony最新的娱乐机器人'aibo'就采用了DepthSense技术和手势识别软件（来源：Sony）

据Sony表示，SoftKinetic开发CMOS 3D传感器、3D相机参考设计、SDK、算法以及用于手势识别、对象扫描、汽车控制和AR/VR等应用，始终如一地提供3D传感和处理方面的先进解决方案。

由布鲁塞尔团队开发的DepthSense相机模块和软件已经被设计用于Sony最新的娱乐机器人——aibo。

Inuitive

以色列无晶圆厂芯片公司Intuitive Ltd.专注于3D成像的发展。去年秋天，该公司推出了一款多核心视觉处理器NU4000，支持3D成像、深度学习和计算机视觉处理，适用于AR/VR、无人机、机器人和许多其他应用。

视频链接：https://youtu.be/lsz4kJo-yz8

该公司声称，其新款处理器将实现“高质量的深度传感、芯片上SLAM、计算机视觉和深度学习(CNN)等——这些功能都整合于精巧的外形和最低功耗中。”

3D系统设计

LIPS

台湾立普思(LIPS)成立于2013年，是3D深度相机和3D完整解决方案的供货商，拥有专利的相机设计和软件算法。

LIPSedge M3是一款专为嵌入式系统设计的多功能ToF深度相机，可产生实时3D数据（来源：LIPS）

LIPS设计、建构和客制3D深度相机，同时还创建了识别中介固件和解决方案，以满足OEM的各种应用，包括机器人真空吸尘器、AR/VR、家用机器人、ADAS和工厂自动化等。

Mantis Vision

以色列Mantis Vision将自家定位为3D视觉的重要推手，并为其技术绘制了3D视觉的美好未来——让消费者可在智能手机上拍摄3D照片或使用平板电脑扫描对象，然后将其发送到3D打印机。该公司拥有所谓的“专用编码结构光技术”。

图片请参考原文...

Mantis Vision的模式采用独特的程序代码，能在更小面积上识别较标准方法更多的点。该公司声称，这种独特的技术提供了更高的分辨率和准确度，以降低最小的对象尺寸（来源：Mantis Vision）

Mantis Vision不久前还宣布与小米合作，该公司首席执行官Gur Arie Bittan指出，该公司的团队克服了许多挑战，透过使用其内部IP，才使迅联开发出市场上最具成本效益的3D结构光摄像头模块。

他指出，该公司还能够将光学堆栈和尺寸从厘米(cm)缩小到毫米(mm)，并采用当时仍处于新兴技术的VCSEL雷射，满足OEM厂商的功耗要求，并符合眼睛安全规定。他表示，Mantis Vision还能打造了一个与RGB现有相机同步的摄影机支架模块、定义并准备量产校准，以及开发一个可在Arm Core上执行的有效译码模式算法和管线。

Orbbec

深圳奥比中光科技是黄源浩在2013年成立的公司。他毕业于中国北京大学，并在美国麻省理工学院(MIT)的SMART Center取得博士学位。他以雷射散斑干涉、数字散斑相关、射弹结构光和计算机视觉等方面的研究而闻名。自2001年以来，他一直在研究和开发3D扫描技术。

据奥比中光表示，“过去三年来一直在努力实现3D——完善该公司的Astra 3D相机系列，并设计内建完备计算机功能的Orbbec Persee 3D相机。

Astra Mini有两个版本。短程版Astra Mini S相机支持0.35～1公尺的追踪范围，Astra Mini远程相机的范围约为0.6～5公尺（来源：Orbbec）

Orbbec声称其Astra 3D相机“比当今市场上的其他相机更好”，提供“最高深度分辨率、更卓越的范围、卓越的准确性和最低延迟”。

Orbbec据称是Oppo的合作伙伴——使用其基于结构光的3D传感技术。

PMD

德国PMD Technologies AG成立于2002年，致力于开发CMOS半导体3D ToF组件，同时为数码3D成像领域提供工程支持。

值得一提的是，该公司引以为荣的先进ToF技术——整合于芯片上，PMD称其“十分精巧、可扩展且功能强大”。

德国徕卡(Leica)为PMD设计了专用的光学镜头，用于其移动设备的3D深度传感成像器和相机模块。（来源：PMD）

PMD并为OEM的相机开发提供参考设计，包括标准和客制版。PMD声称拥有多年的ToF相机设计经验，可协助系统设计人员加速其硬件开发过程，而该公司的可扩展技术“将符合各种不同的特定相机模块要求”。

英飞凌一直是PMD的长期合作伙伴。双方共同开发了用于3D人脸识别的ToF影像传感器。英飞凌的Real3 (或IRS238xC)尺寸还不到12mm x 8mm，包括接收光学系统和VCSEL照明，能将相机模块整合于智能手机中。

PMD据传与中国智能手机供应商Vivo合作伙伴，为其提供配备基于ToF的3D技术。