全面布局3D视觉 OPPO新机将搭载TOF技术

泡泡网原创 作者:宋海健 2018年08月07日 15:22

　　OPPO在北京举办想小型的媒体沟通会，正式向外接展示了TOF技术以及OPPO对未来TOF技术发展的理解。目前业内有两种不同的解决方案，除了TOF技术外，还有OPPO不久前发布的旗舰新品Find X上所搭载的3D结构光技术，两种技术有不同领域的应用和构想，沟通会上，OPPO的技术专家也与在场媒体充分沟通分享TOF技术的前景和优势，在沟通会结束的同时OPPO宣布将会在下一款产品中正式加入TOF技术。

　　TOF是Time of Flight的缩写，是通过给被测目标持续发送光信号，然后传感器端接收从目标返回的光信号，经过计算发射和接收光信号的往返飞行时间来得到被测距离的技术。同时TOF在原本2D的XY轴信息采集之外增加了关于深度的Z轴信息采集，最终形成了3D图像信息。与3D结构光技术更专注于近距离人识别相比，TOF技术则更适用于相对远距离的3D信息采集，应用范围和想象空间也更广。

　　TOF拥有五大核心的硬件单元，分别为红外发射单元、光学透镜、成像传感器、控制单元，以及计算单元。

　1.红外发射单元

　　包括Vcsel发射器、Diffuser(扩散器)。Vcsel发出的是脉冲方波，波长为940nm，该波长的红外光是非可见光，同时在光谱中的量最少，可以避免环境光的干扰。由Vcsel发射出的光源，还会通过Diffuser将光调制成均匀的面光源，再发射出去。

　　2.光学透镜

　　它用于汇聚反射回来的光线，在光学传感器上成像。不过与普通光学镜头不同的是这里需要加一个窄带滤光片来保证只有与发射的光信号波长相同(即940nm)的光才能进入，这样做的目的是抑制非相干光源减少背景噪声，同时防止传感器因外部光线干扰而过度曝光。

　　3.成像传感器

　　与一般相机的感光元件类似，用来接收反射回来的光，并在sensor上进行光电转换，不过由于TOF的原理，sensor的感光时间非常短，达到了纳秒级别，所以单像素尺寸比一般相机的大很多，比如：目前RGB在用的pixel size为1μm,而我们的TOF sensor的pixel size为10μm。

　　4.控制单元

　　控制单元即为激光发射器的驱动IC，能够驱动激光用上限达到100MHz的高频脉冲驱动;同时消除各类干扰，保证驱动波形是完美的方波，上升沿和下降沿时间在0.2ns左右，从而有效保障高精度的深度精度的提取。

　　5.核心算法计算单元

　　核心算法计算单元即为我们手机的AP，我们将深度提取的核心算法library移植到AP中，AP从模组中读取单模组校准的数据，驱动深度提取算法library,将RAW图换算成的深度图;然后利用深度图用于各个应用。

　　相比较我们熟知的3D结构光技术，TOF具备在Z方向更加精准，同时解决方案更加成熟、功耗更低、抗干扰能力强等优点。OPPO的TOF技术，采用双频驱动，采样为240帧fps，相比较其他30帧每秒的解决方案，OPPO的TOF技术在Z方向的精度上的方案更高，绝对精度为1%，相对精度为0.5%，同时采用的是BSI CMOS，在功耗上比其它CCD方案低3到5倍。而采用的是940nm波长的光信号，在光谱中的量最少，同时因为是主动发射光，受环境光影响小，能在包括暗光下的全天候无差别工作。

　　同时3D结构光与TOF的基本原理也有所不同，3D结构光采用散斑结构光，而TOF则是使用飞行时间来计算，同时TOF最大优点在于工作距离较远，可在0.4m-5m的的范围内工作，而3D结构光技术则只能仅限于0.2m-1.2m距离之间。

上图：3D结构光

上图：TOF技术

　　之所以存在3D结构光与TOF两种不同的解决方案，是因为二者之间有着不同的应用场景和取向。3D结构光的特性其应用场景大多锁定在与手机的近距离交互，比如：人脸识别解锁、人脸支付、人脸表情、自拍3D美颜等;而TOF由于工作距离较远，它能够在未来应用在3D建模、AR游戏、AR应用、体感游戏、网上AR购物试穿戴等等场景。而3D结构光和TOF的产品特性将对未来手机行业3D视觉技术的发展起到至关重要的作用，这一点毋庸置疑。

　　畅享未来，在即将到来的5G网络，配合3D结构光、TOF技术，能够实现更多的应用场景，对用户来说，游戏再也不会局限于手指与屏幕的触动所带来的快感，更加是一种看、摸、动、创造等于一体式的全方位体验。