3D 摄像头工作原理简析
3D 摄像头与普通摄像头相比,不仅可以获取物体的平面图像,还可以获得被拍摄物体的深度信息,即三维位置信息,使图像在视觉上更加形象化与立体化。目前 3D 深度摄像头采用的主流成像技术有三种,分别是结构光(Structure Light)、飞行时间法(TImeof Flight)与双目测距法(Stereo System)。
采用结构光的 3D 摄像头工作原理是摄像头将呈现散斑或者点阵的激光红外线图案发射到物体表面,被测物体接触到光信息后将图案反射给摄像头,摄像头将反射回来的图案大小与原图案进行对比,进而测算出被测物体位置与深度等信息。
采用飞行时间法的工作原理是摄像头向被测物体发射光脉冲后被反射回来,接收器根据光从发射到接收的时间来判断物体的位置。双目测距法是指采用两个或两个以上摄像头同时对被测物体采集图像信息,然后根据三角成像原理计算物体距离。
三种技术在分辨率、精度、硬件成本等方面各有优劣,目前结构光技术较为成熟,微软Kinect1 代与英特尔 RealSense 前置 3D 摄像头均采用这种方案。由于苹果 2013 年收购以色列 3D 生产商 PrimeSense,因此预测即将问世的 iPhone 8 也很有可能采用该生产商提供的结构观光方案。
国际巨头争相布局,国内产业链雏形已成
最早涉足 3D 摄像头研发的公司是微软,2006 年微软与 CVI 开始一起研发红外投影式多点触控桌面电脑,自此打开了通往 3D 感应和多点触控领域的大门。
2010 年微软与以色列 3D 生产商 PrimeSense 合作研发并推出 XBOX360 体感周边外设——Kinect1 代,该款产品将人机交互的理念融合到游戏中,上市仅 60 天销量高达 800 万台,成功获得“吉尼斯世界纪录中销售速度最快消费者设备”的头衔。
3D 视觉市场广阔的发展前景开始吸引包括苹果、谷歌、英特尔等在内的国际科技巨头纷纷布局该领域。
参考中国报告网发布《2018-2023年中国摄像头产业市场发展需求调研与投资前景规划预测报告》
目前我国 3D 视觉产业链的雏形已经基本形成,上游主要是核心元器件的研发与制造,具体包括红外 LED 芯片企业三安光电、乾照光电,VCSEL 提供商华芯半导体、光迅科技,封装测试商晶方科技和华天科技等;中游指的是摄像头模组制造,欧菲光、舜宇光学、丘钛科技等企业在该领域具有明显优势;下游应用方案提供商根据不同的 3D 成像技术分为三种,其中结构光提供商包括奥比中光、华捷艾米等,TOF 提供商包括海康威视、舜宇光学等,双目测距法提供商包括图漾科技、纵目科技、凌云光技术等。
3D 摄像头不仅将成为下一代智能手机标配,还将在电视、VR/AR、机器人、汽车驾驶辅助等多个领域大放异彩。
首先国际科技巨头微软、谷歌、英特尔等纷纷在该领域进行布局,他们推出的新技术、新产品将在全球范围内形成示范效应,因此该产业未来发展前景可期;其次苹果公司作为智能手机的风向标,将于近期发布的 iPhone 8 一旦搭配前置 3D 摄像头,有望迅速受到广大消费者的追捧,相信其他智能手机厂商将会加快脚步进行零部件配置升级。
重点关注:全新 iPhone 发布在即,迎产业链布局良机
事件背景
北京时间 9 月 1 号凌晨,苹果正式发布了备受关注的 iPhone 新机发布会邀请函。发布会将在当地时间 9 月 12 日上午 10 点举行(北京时间 9 月 13 日凌晨 1 点),地点定为乔布斯剧院,意义在于以 iPhone 十周年新机发布向乔布斯致敬。据报道,苹果在此次发布会上将推出三款智能手机新机型,分别是旗舰版iPhone 8 以及两款升级版 iPhone 7s 和 iPhone 7s Plus。在其他消费电子领域,苹果还将推出首次支持 LTE 网络的全新一代智能手表 Apple Watch Series 3 以及支持 4K 和HDR 等功能的升级版 Apple TV 机顶盒。
iPhone 8 作为苹果手机十周年纪念版,在功能与设计上备受瞩目,承载着手机市场极高的期望。根据多方机构与媒体预测, iPhone8 将集合前置 3D 面部识别、双面玻璃、全面屏、后置双摄、无线充电、防水等新技术亮点,并且搭载全新 A11 处理器以优化性能。
智能手机从双核 CPU、1G 内存一直厮杀到八核 CPU、4G 内存,手机摄像头从 500 万像素一路飙升至 4000 万像素,在硬件方面的比拼已经趋于同质化,增量开始放缓。因此接下来手机厂商要想在存量市场中抢占更大的市场份额,应更加注重通过创新形成差异化,增强用户体验。
苹果作为智能手机行业的风向标,其新机搭载的新功能与新的设计风格将很快成为其他手机厂商追逐的目标。苹果 2012 年推出的 iPhone5 将金属机身发扬光大;2013 年苹果 iPhone 5s 的发布带动指纹识别功能的普及;2015 年苹果推出搭载 2.5D 屏幕的 iPhone 6 将玻璃盖板升级之风席卷整个行业。
根据数据,2017 年 2月,中国畅销手机 TOP 20 中 90%都采用了金属机身,非金属机身仅为 10%;有 19 款采用 2.5D 玻璃盖板设计,占比高达 95%。
由此可以看出,以往苹果智能机新机型搭载的技术与设计也许并非其自身首创,也有可能已问世一段时间,但却可以凭借其强大的市场影响力在智能手机领域引起一股股新的潮流,引领其他知名手机厂商跟风追赶。
因此此次 iPhone 8 搭载的 OLED 全面屏、3D面部识别、无线充电、双面玻璃等功能将在不久的将来成为消费者与手机厂商们共同青睐的对象,相关的面板、摄像模组、玻璃盖板制造商将迎来产业链布局良机。
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