“TOF”小科普

什么是ToF

ToF是Time of Flight的縮寫(xiě)，有的翻譯稱(chēng)之為飛行時(shí)間。這種成像技術(shù)通過(guò)向目標發(fā)射連續的特定波長(cháng)的紅外光線(xiàn)脈沖，通過(guò)特定傳感器接收待測物體傳回的光信號，計算光線(xiàn)往返的飛行時(shí)間或相位差得到待測物體的3D深度信息。TOF相機的亮度圖像和深度信息可以通過(guò)模型連接起來(lái)，迅速精準地完成人臉匹配和檢測 。

ToF工作流程圖 

TOF的硬件組成有：

發(fā)光單元：發(fā)光單元通常為能發(fā)出特定波長(cháng)紅外線(xiàn)的VSCEL，VSCEL能以相對較小功率發(fā)射出較高的信號。

光學(xué)鏡頭及濾光片：用于收集反射回的光線(xiàn)。濾光片只允許對應波長(cháng)的紅外線(xiàn)通過(guò)，抑制其他光線(xiàn)，并降低噪聲。

圖像傳感器：ToF相機的核心部件，接收反射回來(lái)的光線(xiàn)，負責測量每個(gè)像素點(diǎn)光線(xiàn)從發(fā)光元件到目標物體再反射回傳感器的時(shí)間。

ToF的優(yōu)勢

ToF和iPhone X所使用的結構光技術(shù)有何區別，又有什么優(yōu)勢？iPhone X的結構光是首先利用激光器將鏡片上的點(diǎn)陣或固定圖案投射在人臉上，然后拍攝紅外圖像，通過(guò)點(diǎn)陣或圖像的形變，計算出深度信息，進(jìn)而識別3D臉部信息。

通過(guò)ToF獲得的物體景深信息圖 

而ToF是通過(guò)特殊的傳感器，通過(guò)計算發(fā)射出去的紅外線(xiàn)激光來(lái)回的時(shí)間得到被攝物體深度信息，進(jìn)而識別3D信息。

不同的3D成像技術(shù)特點(diǎn)

相較于結構光技術(shù)，ToF的設計更靈活，可通過(guò)改變光源強度能實(shí)現不同范圍的3D成像；而通過(guò)調整發(fā)射器脈沖頻率，就可以調整相應的信噪比以適應不同的精度要求或應用環(huán)境。ToF的激光發(fā)射器也相對簡(jiǎn)單，只需發(fā)射出特定波長(cháng)的高頻脈沖激光即可。而結構光必須通過(guò)特殊的光學(xué)鏡片，投射出相應圖案，通過(guò)計算才能得到深度信息。

vivo ToF技術(shù)的信息量?jì)?yōu)勢

ToF如何讓深度信息量達到結構光的10倍？ 在去年十二月，索尼推出了一款背照式ToF測距傳感器 ，廠(chǎng)商稱(chēng)該傳感器較前代產(chǎn)品測距性能進(jìn)一步提高，同時(shí)體積減小，僅為1/2英寸，并擁有VGA分辨率，索尼將從2018年4月開(kāi)始出貨樣品。索尼將采用了測距技術(shù)的測距傳感器統稱(chēng)為DepthSense系列，此次是首次將背照式ToF技術(shù)應用于DepthSense系列產(chǎn)品。 

VGA分辨率為640*480，差不多就是30萬(wàn)像素。而此前市場(chǎng)也有過(guò)傳言稱(chēng)vivo有望于今年推出后置ToF方案的手機，模組廠(chǎng)為信利，ToF Sensor為松下，驅動(dòng)芯片及算法由ADI提供。后續索尼將于今年8月份推出全新的ToF Sensor，預計會(huì )成為未來(lái)的主流方案。 因此，vivo有較大概率采用的是索尼新出來(lái)的ToF傳感器，配合更高效率的激光發(fā)射器，實(shí)現比現有手機結構光精度更高、工作距離更遠的3D感知方案。