蘋果(Apple)最新智慧型手機iPhone X採用全新的Face ID安全辨識系統,展現了深度感測技術如何實現臉部偵測、辨識以及進行身份驗證的能力。但是,深度感測器的潛力並不僅止於這些用途,它還擴展到超越iOS平台之外。

例如,高通(Qualcomm)大幅提升其Spectra影像訊號處理器單元(ISP)技術至另一個新的層次,並與Apple的供應商——奇景光電(Himax Technologies)聯手開發了一款用於Android系統的3D深度感測相機模組。

隨著越來越多的智慧型手機和穿戴式裝置供應商在其設計中整合第三方模組,預計從明年起就能看到這一深度感測器生態系統形成,包括韌體和應用程式(app)。

高通為其Spectra成像技術結合了奇景光電在光學、感測、驅動器和模組整合方面的專業技術,從而為手機、擴增實境(AR)、虛擬實境(VR)、汽車和監控等應用打造了SLiM深度感測器。奇景光電執行長吳炳昌表示,奇景已經與高通合作四年多了,最終開發出這款3D感測解決方案。

20171212_DpthSens_NT02P1 高通的主動式深度感測模組(右)配備深度超過10,000點的深度圖,能檢測深度相距0.1毫米(mm)的變化。(來源:高通)

該相機模組可為室內和戶外環境提供即時深度感測並生成3D點雲(point-cloud)。該電腦視覺相機模組預計將在2018年第一季起出現在許多產品中。

高通將低功耗的Spectra ISP技術整合於其行動處理器中,進一步提升行動裝置的應用能力。

深度感測的測距與功率

深度感測器採用飛行時間(ToF)技術,並利用已知的光速解析與物體之間的距離。紅外光點投射在物體上作為點雲,接著感測器讀取場變形,並收集深度資訊。

基於深度感測器的方法逐漸朝向手機和頭戴式顯示器(HMD)的行動電源要求進展。Tirias Research資深分析師Simon Solotko表示:「室內3D感測技術的問題在於功耗和性能。」這表示必須有效管理感測器和影像訊號處理器的功耗,以及複雜的軟體,以便將點雲轉化為有效的互動輸入。

行動裝置的目標功率總是盡可能地降至最低。然而,Solotko指出,如果想要超越臉部辨識和手勢辨識應用(達2公尺範圍),以提供室內應用以及2-10公尺感測範圍的長距離應用,那麼,ToF和結構化照明解決方案的主動式雷射照明就需要具備高功率。

當今的感測器封裝可為低於0.5W範圍的短距離和5W範圍的長距離應用提供高品質點雲。短距離的深度感測器已能滿足主流智慧型手機的需求,而且,正如iPhone X所展現的,日常生活中普遍都能看到這些最佳化的目標應用服務…

但是,Solotko說:「長距離的功率需求過高,迫使設計人員採用純粹的相機途徑」,以實現長距離應用。

20171212_DpthSens_NT02P2 英特爾的R200 RealSense開發套件包含RGB相機和深度感測器,並採用立體紅外線(IR)產生深度。(來源:Intel)

過去幾個月來,針對消費型AR的單視場多視點技術——分別為iOS和Android提供ARKit和ARCore開發平台的不同形式),讓獨立開發商和亞馬遜(Amazon)等主要玩家倍感振奮。Solotko說:「AR體驗十分吸引人且非常有幫助,大幅擴展了行動開發人員所能提供的體驗。」

微軟(Microsoft)也一直積極地收購和開發AR/VR的IP,很早就在HoloLens混合實境(MR)智慧眼鏡中採用行動深度感測器解決方案,以及微軟Windows混合實境中基於相機的解決方案。

英特爾(Intel)則為基於手勢的介面提供了RealSense開發平台,並為深度感測技術累積了豐富的軟體堆疊與設計IP。然而,根據Solotko,目前還不清楚該技術最終將應用在何處——筆記型電腦?整合型頭戴式顯示器?還是基於英特爾晶片的行動裝置上?

編譯:Susan Hong

(參考原文:Depth Sensors’ Impact Goes Deeper than iPhone X,by Majeed Ahmad)