被视为打造AR生态的第一步:TOF镜头

    自2017年Apple发布使用3D结构光解锁的iPhone X后,3D Sensing终于走进了我们的生活中。3D Sensing摄像头相比于传统摄像头除了能够获取平面图像以外,还可以获得拍摄对象的深度信息,即三维的位置及尺寸信息,其通常由多个摄像头与深度传感器组成。目前市面上3D Sensing共有三种主流技术:结构光、TOF、双目立体视觉。

结构光VS TOF

    结构光采用的是“形变"原理,当光打到物体表面时候,势必会因为物体表面的凹凸不平导致投影偏移。摄像头可以记录并进行分析,产生深度图像。

    在iPhone X上,苹果将这项技术放到了人脸识别中,投放的是点阵。而为了保证识别精度,点阵投影器和接收器需要保留一定的距离。且结构光不抗强光,白天投射出来的激光点阵,很容易被强自然光淹没。当物体距离相机较远时,物体上投射到的图像或光点越大,精度也越差,所以,结构光近距离体验占优,但无法在远距离上发挥优势。

    TOF则和结构光投射点阵不同的,其投射的是一整个面,根据红外线的反射时间来计算深度信息。它测量某物(激光、光、液体或气体粒子)飞行一定距离所需的时间,从而构建三维图像。具体地说,使用TOF传感器后,红外激光阵列被用来发出激光脉冲,激光脉冲从它前面的物体反射回来,再反射回传感器。这样通过计算激光到达目标并返回需要多长时间,就可以计算出它离传感器有多远。其能在更远的距离上实施,弥补结构光在远距离上的不足。

    2019年3D Sensing已经在各高端旗舰机型搭载,结构光以苹果为主,TOF以华为居多。预计全球消费电子市场3D成像和传感器规模在16-22年CAGR高达160%,到2022年将达到60亿美元。从出货量来看,2019年TOF机型出货量为77.6百万台, 其占比越来越高,有望于2021年反超结构光。



TOF镜头被视为打造AR生态的第一步

    手机是众多科技产品中大众接触最多也是最直接的一款,科技的不断创新导致手机市场多次风云变革。也是这样的环境下,得到了长足的发展,如高性能CPU、GPU、大容量电池,超级闪充,配备最前沿的通信技术等等。如此强大的设备若仅仅是为了用来通信,未免有些“大材小用”了。而考虑到,手机现已经成为人们的日常必备设备,甚至可以说像是人们的“体外器官”。科技的发展使得人们不再满足于手机的单一功能,使它具备更多的功能,提供更多的应用场景,使收获更多的愉悦的体验,才是消费者的心声也是手机厂商们考虑的问题。

    当手机配备TOF镜头后,在进行拍摄时,TOF通过光点的飞行时间计算景深,可以更好地计算出当前的目标的位置,产生景深效果,令拍照效果表现出更好,同时让手机成为3D体感游戏机。以荣耀V20为例,研发团队开发了精确的骨骼识别算法,辅助TOF3D镜头投屏在屏幕上,让屏幕上的游戏人物能够在最大程度上准确地跟随玩家的动作。在结合了这些高精度的身体轮廓数据后,荣耀V20就能够从人体各个部位的空间位置,精准识别跟踪这些部位的形态,让玩家在游戏中可以随心所欲地做动作。

    手机厂商在手机中配备TOF镜头,不仅是为了拍摄、纯娱乐,更是为了更大的应用场景。TOF技术具备的空间测距,3D扫描,3D建模等功能实则完美贴合AR应用场景在观察和预判实况的技术要求。

其实早在之前,华为,三星已抢先应用TOF镜头,但本次苹果手机的搭载更像是为TOF镜头在手机应用上钩的最后一笔。手机企业纷纷搭载TOF镜头,被视为打通AR生态基础的第一步。

TOF技术应用值得期待

    TOF作用距离长、刷新率高,存在远距离测距需求的AR/VR是能体现TOF优势的功能之一,两者在技术上将互为促进。我们可以看到配备的TOF技术,让该机具备人脸解锁功能,而且还能在AR、VR等场景下实现创新应用,让用户能享受到更好的服务体验。TOF技术不仅可以用在手机上,还可以用在汽车上。采用了TOF技术的倒车系统可同时侦测多个不同距离的行人或障碍物,当检测到有行人或者障碍物靠近,就算是视线死角车顶的树枝,透过软件处理后,能以影像显影或声音警示距离,进一步辅助驾驶得知车后相关路况。TOF技术使用领域广泛,在未来结合新一代通信技术以及云计算等技术,将会更好地融入到各个领域当中。

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    据测算,2019年全球AR市场规模120亿美元,预计到2023年达到550亿美元。

    2018年全球TOF传感器市场规模为3.7亿美元,占整个3D感测市场的33%,2019年其市场规模将同比增长35%,达5亿美元,占比提高至40%左右。基于TOF方案的多方面优势,预计2022年TOF市场规模将达到15亿美元,占比整个3D感测市场的50%左右。从具体应用领域来看,未来3年TOF主要的应用市场还是来自智能手机市场,预计2020年对应市场规模超过6亿美元,占整个市场的90%以上。

TOF作为下一波创新性革命,对应公司的智能光谱检测仪、VCSEL检测系统等有望再次迎来拐点,且TOF的整条产业链都值得关注。相关标的国内MOPA激光器龙头杰普特、欧菲光、水晶光电、联创电子等。

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