比结构光更强更有用,vivo要出的TOF 3D成像技术会成未来主流?

在iPhone X发布之后,人脸识别这个功能就重新回到人们的视野中。因为有着较为安全的识别人脸方案——也就是结构光方案,使得人脸识别真正成为了一个有对应生物特性的、安全的识别方式。不得不说,苹果在研发方面还是有点东西的,在几个月之后,OPPO和小米才拿出来相似的方案。

比结构光更强更有用,vivo要出的TOF 3D成像技术会成未来主流?

结构光方案在工业上已经非常成熟了,不过因为容易受到外界光的干扰、响应速度较慢、识别精度较低的各种原因,至到上一年年末,才正式在iPhone X上搭载并且商用。结构光识别人脸的原理是,元件投射特定的光信息到物体表面,由红外镜头进行采集。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,进而复原整个投射的三维空间脉络。也正是因为结构光的特性,它至少要有两个元件进行配合才能完成这个建模或者识别过程:一个是投射元件,负责投射特定的光信号;另一个是捕捉镜头,负责捕捉投射出去的光信号。

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也正是因为这两个元件的搭配,所以让结构光的精度、识别速度、安全性比其他所有的2D人脸识别要高的多。同时也可以让用户在各种环境下、甚至是黑暗环境下使用人脸识别技术。不过也恰恰是因为这样的解决方案,结构光也有它的缺点:两个元件所占用的位置太大了,也因此造就了iPhone X那特殊的“刘海”设计;此外,即使是商用了,可是结构光技术依旧会受到环境光线的影响,环境越亮,结构光失效的概率就越大——环境光会盖住投射光,镜头无法捕捉到透射光、进而整个系统失效。

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当然,移动端3D视觉的解决方案不仅仅只有结构光一种,在iPhone X出来后的一段时间里,就有人猜测它会不会是用TOF方案(Time Of Flight,飞行时间)——这种方案所用元件更小、更少,同时在抗干扰能力、响应速度、识别精度上均比结构光有着一定的优势。此外,TOF方案能干的事情更多,在未来能运用到更多的地方。可惜,iPhone X并不是使用这种方案。

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不过,现在倒是有人爆出了vivo将会率先在MWC 2018(上海站)上,展示全新的、首款使用TOF方案的机型。对比目前的结构光方案,TOF方案有几个特点是比较实在的:1、整体模组小,因此能够尽可能的避免刘海,或者说在尽可能窄的边框上容纳这种方案;2、识别距离更远,同时响应速度和识别精度也更强一点;3、量产比较简单,毕竟占据的空间小一点,从设计上来说也比较容易实现。

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vivo要展示的这个TOF方案的原理和结构光有相同的点,也有不同的点。相同的是它们都通过捕捉光信号来获取3D信息,不同的是,TOF方案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,通过探测光脉冲的飞行(往返)时间来得到目标物距离(结构光是计算光信息的不同,而不是采集光的往返时间)。通过计算光的往返时间而获得的景深信息,要比结构光方案来的更多、更君却。同时,在TOF方案中,图像的深度信息是能够在同一时间得到的,因此在识别速度方面,TOF方案要快上不少。

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假如vivo真的能够实现TOF方案的商用,那很可能不只是运用在人脸识别方面。TOF方案能够带来更精确、更安全的识别结果,人脸识别的准确性必定有进一步的提高;而在支付方面,也因为TOF更精确的缘故,应该也可以做到指纹识别付款那样的程度。此外,因为TOF方案能识别到更多景深信息的缘故,在未来的AR方面也能做的更多——在交互的精度上会更高,一些应用比如测量距离的准确性也会更高。

比结构光更强更有用,vivo要出的TOF 3D成像技术会成未来主流?

可以说,vivo要展示的这个TOF方案,从性能上来讲要比结构光要更好。同时在元件体积的控制上,TOF方案的需要的元件也更小,在实现功能的同时更利于提高屏占比。当然了,使用TOF方案能在未来有更广阔的的使用空间,使用配合前置摄像头玩AR也不会是梦。现在就等vivo在MWC 2018上展示的这个TOF方案,能有着怎样的成熟度了。


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