剖析3D传感技术在手机上的应用前景

2018年11月15日至17日，国内规模最大、产业链最齐全的顶级手机产业盛会—第二届重庆·国际手机展在重庆南坪国际会展中心成功举办。奥比中光作为全球领先的3D传感领军企业受邀参展，在此次AI Phone产业技术峰会上奥比中光手机事业部总经理胡科峰发表主题演讲，与业内大咖共同分享主流的3D视觉成像方案并剖析3D传感技术在手机上的应用前景。

此外，纵观今年手机市场的现状可以发现，今年以来市场上搭载3D传感摄像头的智能手机机型逐步增多，但外界对于结构光与TOF两种3D传感技术方案存在分歧，对此胡科峰就市场上人们对结构光的部分误解也进行了解答。

3D传感是智能手机发展的必然趋势

随着AI技术的快速发展，AI 3D视觉技术开始大规模应用于智能手机，对比之前手机通过2D摄像头以2D的方式感知世界，AI 3D视觉技术可赋予智能手机一双“智慧之眼”，实现3D人脸识别、3D刷脸支付、3D扫描、AR交互等诸多功能。

有意思的是，笔者发现，自苹果iphone X上首次搭载3D结构光后，国内安卓各大厂商都纷纷在自家旗舰机型上搭载这一全新的技术，截止目前，华为、OPPO、小米均采用了3D传感技术中的结构光方案。

据了解，华为Mate20 Pro、OPPO Find X、小米探索版新机均搭载了结构光方案，而奥比中光因其自家的散斑式结构光方案而一跃成为了全球安卓阵营首家出货量超百万级别的3D传感器厂商。

会上，胡科峰表示，早前在WWDC2018大会上，苹果推出了名为Universal Scene Description（USDZ）的新格式，该格式允许用户浏览3D的AR图像，Adobe CTO也在大会上宣布支持该格式，苹果和Adobe选择从标准格式和相应软件工具开始，这是向AR时代迈出的重要一步，而3D传感将是实现和提升AR体验的基础技术，3D摄像头作为基础部件，将为智能手机、互联网应用及其商业模式、用户体验变革带来无限可能。

据研究机构Trend Fcrce估计，2018年全球3D传感模块的市场价值约为51.2亿美元，到2020年，市场价值预计将达到108.5亿美元，从2018年到2020年，复合年增长率将达到45.6%，智能手机中3D传感的渗透率将从2017年的2.1%增长到2018年的13.1%。

值得一提的是，在此次峰会上，胡科峰不仅对3D视觉成像方案做了对比分析，还向在场嘉宾们解答了目前市场上对结构光方案存在的几大误区。

3D视觉成像方案对比分析

会上，胡科峰介绍到，当前手机市场有三种3D视觉成像技术，其分别为结构光方案、TOF方案和双目方案。

结构光投射特定的光信息到物体表面后由摄像头采集，根据物体造成的光信号的变化来计算物体的位置和深度等信息，进而复原整个三维空间；TOF通过专有视觉器，捕捉近红外光从发射到接收的飞行时间，判断物体距离；双目利用双摄像头拍摄物体，再通过三角形原理计算物体距离。

对比起来这三种技术中，TOF技术要解决在手机上面临的功耗、工艺、生产良率等问题，可能还需要相当长的时间，而结构光技术是当前发展更为成熟的技术，它更适合于手机大批量量产。

此外，在机构光里面也有不同技术的流派。胡科峰表示，结构光里面的流派主要分为散斑结构光方案、投影结构编码方案、潜望式结构光及单点结构光。

而在结构光方案的几大流派中，奥比中光选择了散斑编码方案，其实目前市场上主流的几款新机例如OPPO Find X、iphone X及最新的三款iphone、华为 Mate 20的手机均采用散斑结构光方案。

结构光存在的几大误区

误解一：结构光方案目前最多能投射3万个点，而TOF方案能投射出几十万个点，所以TOF的分辨率要远高于结构光？

首先，这里混淆了深度图分辨率概念。3D深度传感器的分辨率取决于感光CMOSSensor的分辨率，而不是投射的点数，TOF方案需要投射出更多的点，是受限于他的技术原理。其实TOF方案的劣势反而是在分辨率上。

其次，目前结构光方案分辨率实际上更高。目前奥比的手机结构光方案支持1280*800的分辨率，而TOF目前主流的分辨率为240*180，这样的分辨率不足以用来做人脸识别。TOF方案目前最多可能做到640*480，未来可能做到更高，但是分辨率的提升，又会带来TOF成本提升。

（结构光与TOF的详细对比）

误解二：TOF成本远低于结构光？

目前的一些TOF方案，除去共同的RGB模块，我们对其进行元器件拆分，发现其整体成本不会比奥比中光的结构光方案要低得多，甚至不一定低。

相比结构光，TOF使用的IR sensor比结构光贵很多。另外，其供电电路复杂，驱动的峰值电流大，频率高，需要进行特殊处理，同时散热方面也需要特殊的封装工艺，所以其外围电路成本也更高。而当TOF做前置时，由于当前主流TOF方案分辨较低，需要另加一个IR sensor才能进行正常解锁支付。

对比起来，如果奥比中光的结构光方案进一步采用非芯片的方案，成本相比较当前一代产品还会进一步下降。

现阶段而言，TOF技术要解决在手机上面临的功耗、工艺、生产良率等问题，可能还需要相当长的时间。而结构光方案经过多年发展，技术及生产更为成熟，能满足智能手机厂商当前的实际需求。

（奥比中光手机事业部总经理胡科峰）

对于3D结构光在手机端的渗透率发展趋势，奥比中光胡科峰认为，纵观整个3D结构光的发展态势，可以发现，这一技术都是首先应用在前几大品牌的旗舰机型中。3D结构光的渗透模式与指纹识别类似，它会从“顶部”逐步向“底部”渗透。