几种3D传感器特点分析

目前的3D传感器可以大致划分成如下几种:双目传感器、单目传感器、三角雷达、线激光雷达、dTof、iTof、面阵超声波雷达。这篇博客对激光雷达传感器原理和特点进行介绍。

一、ToF

ToF市场分析:https://mp.weixin.qq.com/s/9CgFIyhj9ocgMvClO4zcuw

国内ToF芯片主要厂家:https://mp.weixin.qq.com/s/EDORRVLIhy3-mXj9s2Z23A

ToF分为iToF(通过测量相位来间接测量时间)和dToF(直接测量时间),苹果面阵dToF的出货量大大促进了dToF的技术发展,面阵dToF相较于其它传感器具有相当明显的优势,现阶段看,ToF的发展趋势为:

  • 芯片像元尺寸小型化(7um->5um->3.5um)
  • IToF芯片支持多频化(3频可以解决Two-Path多径问题)
  • BSI与3D堆叠工艺(增加进光量、抑制光入射角度变化导致敏感度下降的问题,2021年2月,Sony实现SPAD Stack ToF 15cm精度的300m测量)
  • 高分辨率趋势
  • 环境干扰抑制(多频调制、环境光监测、支持随机编码调制,避免同类ToF干扰,提升耐热性,提高温度适应性、降低功耗)

二、3D结构光

  • 散斑结构光目前常用的是散斑结构光,散斑只需要一张图就行。其他的方案,有条纹、相位等方式,一般需要采集多张图。
  • 散斑结构光最早是在Kinect 1代上使用,做体感识别,后来量最出名的就是iphone人脸识别。目前市场上除手机外,用的最多的是支付设备的人脸识别,家用门锁人脸识别也有公司在做。
  • 散斑结构光算法原理和双目类似,精度和主动式双目差不多,比被动式双目肯定要好。
  • 散斑结构光必须要用一个散斑光源,识别的特征就是散点,因此对光源的质量要求稍高,光源成本比较贵,这也是结构光方案比3D tof和双目贵的原因。
  • 在室外,如果散斑看不到,也就测不了,因此强光环境,结构光有可能失效。但对于双目,环境当中本身有的特征,也可以做特征匹配,所以强光下也可工作。
  • 散斑的标定比较麻烦,没有双目那么方便,这也是结构光成本高的一个原因。

三、双目

四、单目

随着深度学习技术的发展,单目测距将会是将来比较流行的低成本方案,可以省去光源和双目中的一个摄像头。

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