根據(jù)外媒報(bào)道，蘋(píng)果已經(jīng)確定將在iPhone 12 Pro和iPhone 12 Pro Max等兩款旗艦機(jī)中采用ToF傳感器，用于開(kāi)發(fā)AR內(nèi)容和提升AR使用體驗(yàn)。
其實(shí)ToF傳感器在手機(jī)中的應(yīng)用最近幾年也是屢見(jiàn)不鮮，它已經(jīng)逐漸成為手機(jī)攝像的潮流，此前三星、華為、小米在其旗艦機(jī)后置攝像頭上就搭載ToF相機(jī)。在工業(yè)相機(jī)領(lǐng)域，ToF已經(jīng)被應(yīng)用在機(jī)器人上，配合AI算法可以實(shí)現(xiàn)物體識(shí)別功能，輔助進(jìn)行挑揀、打包、堆疊等操作。
ToF、雙目、結(jié)構(gòu)光的性能對(duì)比
什么是ToF傳感器？ToF傳感器又名飛行傳感器，是一種接近傳感器，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，它的主要原理是利用自身發(fā)出的對(duì)脈沖發(fā)射光在某種介質(zhì)中行進(jìn)一段時(shí)間到達(dá)物體并反射回傳感器所用的時(shí)間來(lái)測(cè)量傳感器與物體之間的距離，進(jìn)而再通過(guò)ToF內(nèi)部的圖像傳感器來(lái)確定測(cè)量的點(diǎn)形成的深度圖像（景深）或者3D圖像，前面所說(shuō)的測(cè)量飛行時(shí)間來(lái)確定距離的方法其實(shí)有三種，分別為脈沖光法、幅度調(diào)制波的相移測(cè)量法以及帶電電容器的差分電壓測(cè)量法。
由于是通過(guò)發(fā)射器發(fā)射脈沖，ToF屬于主動(dòng)光探測(cè)方案，ToF的發(fā)射對(duì)脈沖光之前都需要對(duì)光進(jìn)行高頻調(diào)制后再發(fā)射，同時(shí)它還屬于激光全面照射而非局部區(qū)域，所以ToF的功耗較大。當(dāng)然，ToF最大的優(yōu)點(diǎn)就是測(cè)距的優(yōu)勢(shì)，它的算法相對(duì)較為簡(jiǎn)單，對(duì)于目標(biāo)的景深、位置等指標(biāo)的測(cè)量較為精確。作為3D成像傳感器，分辨率是ToF的最大問(wèn)題，TOF相機(jī)上每一個(gè)像元對(duì)入射光往返相機(jī)與物體之間的相位分別進(jìn)行記錄，但比一般圖像傳感器更復(fù)雜，它包含2個(gè)或者更多快門(mén)，用來(lái)在不同時(shí)間采樣反射光線ToF的像素要比一般圖像傳感器像素尺寸大得多，一般為100um。
除了ToF能夠?qū)崿F(xiàn)3D成像，另外討論最多的是與雙目立體視覺(jué)技術(shù)和結(jié)構(gòu)光技術(shù)，對(duì)比起來(lái)，這三者的優(yōu)缺點(diǎn)一目了然。
雙目立體視覺(jué)技術(shù)可以類比為人的兩只眼睛，帶兩個(gè)攝像頭的手機(jī)通常都會(huì)使用這種方法獲得深度信息，建立三維圖像，也就是利用了視差的原理。由于雙目立體視覺(jué)技術(shù)屬于被動(dòng)光探測(cè)，所以其功耗較小。但是雙目立體視覺(jué)的算法較為復(fù)雜，在光照或者物體紋理不明顯的時(shí)候，其工作效果會(huì)大受影響，這也是為什么雙目立體技術(shù)的識(shí)別范圍、響應(yīng)速度等方面都不及ToF的原因。
其實(shí)結(jié)構(gòu)光的提出是為了解決雙目技術(shù)存在的問(wèn)題（如，RGB雙目很依賴圖像的特征、受光照、紋理等影響），與ToF相似，結(jié)構(gòu)光也是主動(dòng)光探測(cè)，但是原理是基于光學(xué)三角測(cè)量原理，通過(guò)投射器投射編碼好的結(jié)構(gòu)光到被測(cè)物體表面，然后通過(guò)單個(gè)或多個(gè)相機(jī)拍攝被測(cè)表面即得結(jié)構(gòu)光圖像；最后，基于三角測(cè)量原理經(jīng)過(guò)圖像三維解析計(jì)算從而實(shí)現(xiàn)三維重建。正想上面所說(shuō)，由于是主動(dòng)投射編碼光，結(jié)構(gòu)光與ToF類似，對(duì)于光照的需求沒(méi)有雙目那么嚴(yán)格。同時(shí)，投影圖案是編碼好的，所以在一定范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)光的測(cè)量精度較高。但是，在遠(yuǎn)距離測(cè)量方面，結(jié)構(gòu)光不如ToF，如果物體離相機(jī)越遠(yuǎn)，編碼的圖案投射在物體上圖案也就越大，精度也就隨之降低，所以一般應(yīng)用在近距離的場(chǎng)景。
ToF的未來(lái)究竟如何？
