【導讀】在現代工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，3D視覺(jué)技術(shù)堪稱(chēng)關(guān)鍵先生。相比老派的2D傳感器只能展示平面圖像，3D技術(shù)簡(jiǎn)直像開(kāi)了"透視眼"。2D傳感器能識別物品尺寸條形碼，卻搞不定物體真實(shí)形態(tài)和尺寸的測量，遇到凹痕、缺陷這些"細節題"更容易抓瞎。更頭疼的是，2D傳感器還是個(gè)"光線(xiàn)控"，光照稍不如意，關(guān)鍵數據就可能變得影影綽綽，直接影響檢測效果。
在現代工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，3D視覺(jué)技術(shù)堪稱(chēng)關(guān)鍵先生。相比老派的2D傳感器只能展示平面圖像，3D技術(shù)簡(jiǎn)直像開(kāi)了"透視眼"。2D傳感器能識別物品尺寸條形碼，卻搞不定物體真實(shí)形態(tài)和尺寸的測量，遇到凹痕、缺陷這些"細節題"更容易抓瞎。更頭疼的是，2D傳感器還是個(gè)"光線(xiàn)控"，光照稍不如意，關(guān)鍵數據就可能變得影影綽綽，直接影響檢測效果。
然而，深度感知技術(shù)通過(guò)模擬人類(lèi)視覺(jué)，以3D方式處理Z軸，為突破這些限制帶來(lái)了曙光?，F在，深度攝像頭可以分辨物體的完整性，對設備進(jìn)行精確檢查，甚至可以捕捉細微的面部特征，為門(mén)禁控制等應用提供強大支持。憑借這些出色性能，3D視覺(jué)成為了重塑市場(chǎng)格局的關(guān)鍵力量，給國防、航空航天、醫療、汽車(chē)、消費電子等各行各業(yè)帶來(lái)了深遠影響。無(wú)論是障礙物檢測、面部識別、自動(dòng)駕駛還是機器人助手，深度感知都已經(jīng)成為了現代工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域不可或缺的重要技術(shù)。
各種各樣的深度感知技術(shù)都依賴(lài)于主動(dòng)或被動(dòng)視覺(jué)照明?；诒粍?dòng)照明的深度感知通常需要高度校準的立體傳感器和視差，這與人眼的視覺(jué)機制非常相似。主動(dòng)感知則會(huì )向目標發(fā)射光束，并利用反射的能量確定深度信息。這種技術(shù)需要一個(gè)能量發(fā)射器，但它優(yōu)勢明顯，例如能夠穿透云霧和煙塵、可以全天候工作，測量結果更加精準可靠。
主動(dòng)照明技術(shù)有以下幾種：直接飛行時(shí)間(dToF)、間接飛行時(shí)間(iToF)、結構光和主動(dòng)立體視覺(jué)。間接飛行時(shí)間(iToF)技術(shù)利用發(fā)射信號和接收信號之間的相位差來(lái)計算距離。這種方法準確性很高，并且照明硬件非常簡(jiǎn)單。
本文將介紹安森美(onsemi)最新推出的產(chǎn)品系列——Hypelux ID。該系列在iToF技術(shù)領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展，能夠提升當前工業(yè)和消費應用中的深度感知能力。
現有iToF技術(shù)局限性導致其難以大規模普及
iToF感知是許多應用的核心技術(shù)。常見(jiàn)的用例包括各種智能手機都支持的面部識別功能。然而，這種訪(fǎng)問(wèn)控制功能只能在近距離范圍內發(fā)揮作用。除此之外，iToF技術(shù)還被廣泛應用于機器視覺(jué)(MV)、機器人、增強現實(shí)/虛擬現實(shí)(AR/VR)、生物識別、患者監測等領(lǐng)域。目前，這些應用僅限于室內近距離（5米內）環(huán)境，針對不需要高分辨率的靜止目標使用。iToF技術(shù)的潛在應用范圍受到多重挑戰的制約，具體涉及到運動(dòng)問(wèn)題，硬件和數據處理架構的開(kāi)銷(xiāo)與復雜性，以及對精密校準的需求。
這些重大障礙迫使工程師們要么采用復雜且昂貴的3D方案來(lái)獲取深度信息，要么徹底放棄獲取深度信息方案。安森美憑借杰出的創(chuàng )新實(shí)力，強勢推出Hyperlux ID 系列，成功突破了以往的技術(shù)限制，充分釋放了iToF技術(shù)的核心優(yōu)勢。Hyperlux ID 的iToF實(shí)現方案將有望促使這項重要技術(shù)得到更廣泛的應用。
Hyperlux ID 技術(shù)進(jìn)展詳情介紹
安森美的Hyperlux ID 感知系列首兩款120萬(wàn)分辨率(MP) iToF 產(chǎn)品，即AF0130和AF0131。該系列將從以下四個(gè)關(guān)鍵方面改善傳感器性能以及優(yōu)化相關(guān)開(kāi)發(fā)流程：
1.獲取移動(dòng)目標的可靠深度信息
2.優(yōu)化分辨率和深度距離，提高準確性
3.降低成本并減小尺寸
4.減少校準時(shí)間
下面將展開(kāi)詳細探討以上四點(diǎn)。
減少運動(dòng)偽影
為了實(shí)現更廣泛的應用，iToF傳感器必須能夠有效處理移動(dòng)目標，產(chǎn)生無(wú)運動(dòng)偽影的準確結果。前文提到，iToF感知依賴(lài)于光反射，需利用四個(gè)或更多不同相位來(lái)計算深度。市面上現有的 iToF感知方案幾乎都無(wú)法同時(shí)捕獲和處理這些相位，因而難以應對移動(dòng)目標的應用。Hyperlux ID深度傳感器采用獨特的專(zhuān)有集成和讀出結構設計，可以通過(guò)兼具片上存儲和實(shí)時(shí)處理能力的全局快門(mén)捕獲快速移動(dòng)目標，支持傳送帶操作、機械臂、監控、防撞、手勢檢測等應用。
倉庫中的iToF應用
更高分辨率=更高準確性和更大深度
目前市場(chǎng)上的大多數iToF傳感器僅支持VGA分辨率，這導致其準確性不足，進(jìn)而限制了其應用范圍。前文提到，VGA之所以更為盛行，主要歸因于其復雜的相位捕獲機制以及數據密集型處理需求。
相比之下，Hyperlux ID 傳感器采用高性能3.5 μm 背照(BSI)像素設計，分辨率達1.2 MP (1280x960)。比VGA更高的分辨率給Hyperlux ID 傳感器帶來(lái)了更多優(yōu)勢，不僅擴展了其深度范圍，在近距離使用時(shí)，它還能實(shí)現非常高的準確性，并支持使用廣角光學(xué)元件。
憑借更高的分辨率，Hyperlux ID傳感器還進(jìn)一步提高了量子效率，降低了深度抖動(dòng)。所有這些性能改進(jìn)的結合，為iToF傳感器在高分辨率和深度需求突出的應用領(lǐng)域開(kāi)辟了新的應用前景，比如手勢識別、質(zhì)量檢測與控制、訪(fǎng)問(wèn)控制等。
現有iToF方案（左）與安森美的新型先進(jìn)Hyperlux ID iToF（右）
更大范圍
得益于分辨率的提升，Hyperlux ID 深度傳感器的深度測量范圍優(yōu)于當前市場(chǎng)上的其他iToF傳感器。目前iToF產(chǎn)品的室內測量范圍普遍小于10米，而Hyperlux ID iToF 傳感器系列可以達到30米。高性能全局快門(mén)像素的采用，使得整個(gè)傳感器陣列能夠與主動(dòng)紅外光精準對齊，從而有效抑制其他紅外源（包括常見(jiàn)的室內燈光和最具挑戰性的太陽(yáng)光）產(chǎn)生的干擾。
校準和開(kāi)發(fā)更加輕松
要準確記錄和計算相位差，必須先精確校準iToF傳感器，這一過(guò)程通常非常耗時(shí)。為了簡(jiǎn)化此過(guò)程，我們開(kāi)發(fā)了一種專(zhuān)有方法，使Hyperlux ID 傳感器更便于校準，從而大幅縮短了設置時(shí)間。
為了協(xié)助開(kāi)發(fā)，安森美還打造了一套易于使用的開(kāi)發(fā)套件，其中包括一個(gè)主板、一個(gè)傳感器主板和一個(gè)激光板。此套件可在室內和室外使用，支持的范圍為0.5 - 30 米，能夠分析圖像，進(jìn)而生成深度圖、3D點(diǎn)云以及相關(guān)的相位和深度數據。
最后，通過(guò)使用擴頻技術(shù)，許多iToF傳感器和其他支持紅外的設備可以在同一系統中協(xié)同工作，完全無(wú)需擔心設備間的信號干擾。
安森美的iToF傳感器以更低成本實(shí)現更強大功能
iToF傳感器以其精準的3D深度測量能力，在工業(yè)和消費應用中占據了重要地位。安森美的Hyperlux ID 深度傳感器顯著(zhù)提升了iToF深度感知技術(shù)的性能并簡(jiǎn)化了相關(guān)設計，為此類(lèi)技術(shù)開(kāi)創(chuàng )了嶄新的應用未來(lái)。
與目前市面上的iToF傳感器相比，Hyperlux ID 深度傳感器能夠更有效地處理運動(dòng)中、戶(hù)外環(huán)境和更遠距離的目標。此外，新穎的設計降低了Hyperlux ID 深度傳感器的成本，減少了對電路板空間的需求，而且還更易于使用。
Hyperlux ID 系列深度傳感器目前包括兩款產(chǎn)品：AF0130和AF0131。AF0130內置了深度處理功能，而AF0131則無(wú)此功能，更適合希望使用自有原創(chuàng )算法的客戶(hù)。
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