“3D攝像頭并不是普通的功能性組件創(chuàng)新，而是激活光學(xué)交互屬性，實(shí)現(xiàn)二維到三維的交互升級，是繼圖形界面、觸控之后的第三次人機(jī)交互跨越。”這是在言談中，業(yè)內(nèi)人士對于3D攝像頭持有的看法。
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的確如此，光學(xué)攝像頭對消費(fèi)電子產(chǎn)品來說具有雙重意義，一方面提供拍照功能，另一方面又為影像信息提供了唯一入口，即兼具娛樂和交互兩種屬性，而下一步消費(fèi)電子的重點(diǎn)創(chuàng)新也被廣泛認(rèn)為是人機(jī)交互端，而人機(jī)交互的大勢所趨則是影像，因此作為影像的唯一入口，光學(xué)的交互屬性將逐漸被激活，成為最具潛力的爆點(diǎn)。
什么是3D成像：不只是“拍照”
3D代表著空間長、寬、高三個(gè)維度，通常情況下，普通的2D成像原理用于平面?zhèn)鞲衅鹘邮鼙慌臄z物體反射或者發(fā)出的可見光，從而形成二維圖像，由于現(xiàn)實(shí)世界是三維世界，2D成像獲得的圖像信息你存在特征信息的損失；3D成像則利用深度信息完美的彌補(bǔ)了這一缺陷，獲取平面圖形的同時(shí)還可以捕捉三維信息，為后期的圖像分析提供了關(guān)鍵特征，計(jì)算機(jī)或只能設(shè)備據(jù)此才能完整的復(fù)原現(xiàn)實(shí)世界。
作為拓展2D成像的手段，3D成像目前有是三種主流解決方案，這三種方案，可能已經(jīng)耳熟聞詳了，在筆者再次做了相關(guān)梳理。
第一種是結(jié)構(gòu)光方案，它對物體拍攝兩次即可實(shí)現(xiàn)3D距離的探測，其他計(jì)算過程都由本地處理器完成，延時(shí)非常短，測量速度快，同時(shí)經(jīng)過多年的技術(shù)發(fā)展，模組體積已經(jīng)較小。據(jù)悉，結(jié)構(gòu)光最早應(yīng)用于微軟的明星產(chǎn)品Kinect上，迄今已有8年，可謂是經(jīng)過了時(shí)間驗(yàn)證的成熟方案。
TOF作為3D成像的第二種解決方案，它的原理是通過給目標(biāo)連續(xù)發(fā)送光脈沖，用傳感器接手從物體返回的光，通過探測光脈沖的飛行（往返）時(shí)間來得到目標(biāo)物距離。
TOF的優(yōu)勢在于遠(yuǎn)距離探測，不易受到環(huán)境光線的干擾，但是TOF芯片每一個(gè)像元要對入射光往返相機(jī)與物體之間的相位分別記錄，傳感器結(jié)構(gòu)比普通圖像傳感器更復(fù)雜，單個(gè)像素要大得多，成本和體積更大。
雙目視覺技術(shù)作為其第三種解決方案，該技術(shù)方案通過兩個(gè)RGB攝像頭模仿人的雙眼，通過標(biāo)定后的雙攝像頭得到同步曝光圖像，然后計(jì)算獲取的二維圖像像素點(diǎn)的第三維深度信息，代表廠商是在手勢識別領(lǐng)域的領(lǐng)先者Leap Motion。
雙目方案算法實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜，尋找像間對應(yīng)關(guān)系時(shí)需要特征提取、特征匹配等一系列復(fù)雜的算法，同時(shí)光照變化、光線明暗等外在因素的影響會對算法提出更大的挑戰(zhàn)。相比雙目的被動方案，基于主動光探測的結(jié)構(gòu)光、TOF具有算法簡單，相應(yīng)速度快，識別距離范圍大的優(yōu)勢，因而更加契合交互場景的要求。
而就TOF與結(jié)構(gòu)光之間對比而言，結(jié)構(gòu)光在便捷性、成本、成像速度與延時(shí)方面占據(jù)優(yōu)勢，基于此有相關(guān)機(jī)構(gòu)判斷結(jié)構(gòu)光將率先借蘋果新機(jī)登陸前置鏡頭，而TOF抗干擾性更好，探測距離遠(yuǎn)，未來將在后置鏡頭大展拳腳，對接長距應(yīng)用場景。
筆者從供應(yīng)鏈獲悉，此次蘋果很有可能在它的iphone 8上使用TOF技術(shù)，而該技術(shù)由ST供應(yīng)。
導(dǎo)入3D成像后，最先給用戶帶來的全新體驗(yàn)是啥？
市場關(guān)心的另一個(gè)問題則是，蘋果在導(dǎo)入3D成像之后，將最先給用戶帶來哪些全新體驗(yàn)？從近期一系列的動作來看，業(yè)內(nèi)不少人士認(rèn)為，蘋果將緊緊圍繞AI+AR兩大抓手，匹配3D成像強(qiáng)大的信息輸入能力，以人臉識別和AR應(yīng)用打造3D交互的第一波浪頭。
普遍觀點(diǎn)認(rèn)為AI是云端的事，本地至負(fù)責(zé)與用戶交互和數(shù)據(jù)搜集。然后，蘋果用實(shí)際行動說明了AI與機(jī)器學(xué)習(xí)并不僅僅局限在云端。
2017年WWDC大會，蘋果發(fā)布了新的機(jī)器學(xué)習(xí)API—Core ML，并宣稱圖像識別速度比谷歌Pixel快6倍。Core ML提供支持人臉追蹤、人臉檢測、地標(biāo)、文本檢測等任務(wù)的API，它將加快iphone、ipad和Apple Watch上AI任務(wù)執(zhí)行的速度，從文本分析到人臉識別，幾乎涉及一切事物。
Core ML含有大量的關(guān)鍵機(jī)器學(xué)習(xí)工具，包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（深度、循環(huán)以及卷積網(wǎng)絡(luò)），同時(shí)也支持線性模型和樹集成。有了本地的AI框架Core ML，再配合3D成像輸入的全方位、立體化、多維度的圖像信息，人臉識別、手勢識別自然水到渠成。
AR是iphone 8的另一部重頭戲。蘋果在WWDC2017全球開發(fā)者大會上發(fā)布了AR開發(fā)平臺ARKit，憑借蘋果龐大的IOS用戶群，ARKit一舉成為全球最大的AR開發(fā)平臺，在推出ARKit的三周后，蘋果公司還收購德國眼部追蹤技術(shù)公司SensoMotoric Instruments，一系列動作意味著蘋果在AR領(lǐng)域開始加速前進(jìn)。
與谷歌的AR平臺“Projece Tango”和VR平臺“DayDream”相比，ARKit不需配套專門的硬件，傳統(tǒng)的單攝像頭iphone和ipad借助ARKit也可呈現(xiàn)一定的AR效果，伴隨著ios11發(fā)布后，理論上可應(yīng)用于任何的iphone和ipad；而谷歌的平臺對硬件有著極高的標(biāo)準(zhǔn)，且安卓機(jī)機(jī)型眾多，硬件配置不統(tǒng)一，目前市面上僅有少數(shù)機(jī)型支持其應(yīng)用，因此ARKit的受眾更多，平臺規(guī)模優(yōu)勢顯著。
龐大的用戶數(shù)量決定了ARKit對AR產(chǎn)業(yè)前所未有的催熟力度，而導(dǎo)入3D成像之后，ARKit更是如虎添翼，三維的信息輸入方式將與其三維輸出相匹配，打造更優(yōu)的AR體驗(yàn)，AR世界的大門將被正式開啟。
3D成像能夠做什么：小鏡頭有大用場，下游交互需求廣泛
“3D成像未來的發(fā)展不可小覷。”這是筆者多次聽到的言論。那么3D成像究竟能做什么呢？它的市場又在哪呢？
其實(shí)，3D成像與2D成像最大的區(qū)別在于提供了深度信息，深度信息意味著對真實(shí)世界更真實(shí)，更高質(zhì)量的圖像描述，配合人工智能時(shí)代激增的信息處理能力，它可以圍繞3D建模衍生出多樣化的應(yīng)用，從生物識別、VR/AR到自動駕駛、無人機(jī)等領(lǐng)域。
在生物識別系統(tǒng)中，3D成像獲取的深度信息可與模型鏈接，迅速精準(zhǔn)的完成匹配檢測；在VR/AR方面，3D成像技術(shù)可快速掃描真實(shí)世界，建立虛擬世界模型，創(chuàng)建交互場景提供了微型化、快速化的解決方案。
在AI領(lǐng)域，機(jī)器視覺是人工智能的下一個(gè)前沿，而3D成像技術(shù)則是機(jī)器視覺的關(guān)鍵解決方案；在汽車上，2D成像可以用于自動駕駛，通過3D成像技術(shù)對行車環(huán)境進(jìn)行感知，從而獲取環(huán)境信息以增加安全性，此外還可以用于汽車內(nèi)的乘客離位檢測；在家庭娛樂方面，3D成像作為一個(gè)性能的輸入設(shè)備，實(shí)現(xiàn)手勢識別功能，為第一人稱游戲提供直觀的接口。
人工智能AI是信息技術(shù)領(lǐng)域正在發(fā)生的大革命，很多機(jī)器人也已經(jīng)具備了相當(dāng)高的智能化特點(diǎn)。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為機(jī)器視覺將是AI再進(jìn)一步的關(guān)鍵，只有做好信息輸入，機(jī)器才能成為真正意義上的AI。
以工業(yè)機(jī)械手為例，只有判斷了要抓取的物品具體位置，繼三維坐標(biāo)，才能精確無誤的移動目標(biāo)物體。
此外，在安防領(lǐng)域，3D成像依然有其存在的價(jià)值，視頻監(jiān)控中3D成像可以增加深度信息實(shí)現(xiàn)全方位的監(jiān)控，而在人臉識別門禁中導(dǎo)入3D成像則大大提高了其安全性，值得一提的是，在無人機(jī)領(lǐng)域，3D成像還有其避障功能。
2015年Explorer 2無人機(jī)首度演示了采用TOF技術(shù)的自動避障功能，該無人機(jī)懸空時(shí)，TOF系統(tǒng)會保持每秒鐘旋轉(zhuǎn)2—5圈的狀態(tài)，快速掃描周圍360度的有效半徑，及時(shí)發(fā)現(xiàn)障礙，而大疆科技的Phantom 4無人機(jī)則采用了雙目3D+超聲波的方案，通過將多種避障模塊相結(jié)合，大幅度提高避障的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度。
由此可見，3D成像并非只是概念的“空中樓閣”，而是有著強(qiáng)勁的下游需求支撐。基于此，更有機(jī)構(gòu)表明，3D成像技術(shù)在蘋果引領(lǐng)之下，將率先在消費(fèi)電子應(yīng)用上大規(guī)模落地，隨后逐步輻射到各行業(yè)，實(shí)現(xiàn)2D向3D的交互跨越。
據(jù)Yole Development預(yù)測，2016—2022年3D成像將在消費(fèi)電子領(lǐng)域，以接近160%年復(fù)合增速迎來大爆發(fā)。
筆者從供應(yīng)鏈獲悉，3D攝像頭在國內(nèi)手機(jī)市場的應(yīng)用將在2018年下半年這一時(shí)間段，因?yàn)槟壳皟r(jià)格這一瓶頸目前還沒有得以突破，有消息稱，華為曾在100臺手機(jī)中嘗試搭載3D攝像頭但最終因價(jià)格高的原因未批量生產(chǎn)。
從某種程度上來看，制造業(yè)本身是最堅(jiān)實(shí)的生產(chǎn)力，一旦完成技術(shù)上餓嬋變，將存在巨大的利潤空間，如果后期這一價(jià)格原因得以解決，未來隨著其市場利用率的不斷提升，3D攝像頭的市場空間將不斷拉大。
01月07日 18:14
