指纹识别的算法 对3D和vcesl产业做一个超详细的科普(3)

1、光飞时间（Time Of Flight）技术

TOF技术是通过主动发射调制过后的连续光脉冲信号至目标面上，然后利用传感器接收反射光，利用它们之间的相位差进行运算和转换得到距离/景深数据。

TOF优点在于可以做到对逐个像素点的深度进行计算，近距离情况下精度可以很高；缺点则在于室窄（远距离无法保证进度）以及成本较结构光要高。

目前的主流技术TOF技术采用SPAD（single-photonavalanche diode，单光子雪崩二极管）阵列来精确检测并记录光子的时间和空间信息，继而通过三维重构算法进行场景的三维重构。SPAD是一类高灵敏度的半导体光电检测器，被广泛应用于弱光信号检测领域。

2、结构光（structure light）技术

结构光技术的基本原理是：在激光器外放置一个光栅，激光通过光栅进行投射成像时会发生折射，从而使得激光最终在物体表面上的落点产生位移。当物体距离激光投射器比较近的时候，折射而产生的位移就较小；当物体距离较远时，折射而产生的位移也就会相应的变大。这时使用一个来检测采集投射到物体表面上的图样，通过图样的位移变化，就能用算法计算出物体的位置和深度信息，进而复原整个三维空间。

采用结构光技术的代表产品包括Kinect 1、Intel RealSense Camera（F200&R200）以及第一代project tango产品等等。

结构光技术优点在于一次成像即可读取深度信息，缺点在于解析度受光栅宽度与光源波长限制、对衍射光学器件（DOE）要求较高，也同样会受室外可见光红外线较大影响。

3、多角成像（Multi-Camera）技术

多角成像技术是基于视差原理，并利用成像设备从不同的位置获取被测物体的两幅图像，通过计算图像对应点间的位置偏差，来获取物体三维几何信息的方法。

多角成像技术优点在于室内室外皆适用，不受日光影响以及几乎不受透明屏障影响，缺点则在于计算量巨大、算法复杂，对硬件具有较高要求。

下表主要从软件复杂性、延迟、是否主动照明、探测距离、分辨率等指标对三种主流技术进行对比：

从目前已经上市的产品技术运用来看，结构光/TOF的应用具有成熟，且技术原理上殊途同归。初代产品大多采用结构光技术，而新一代产品采用TOF技术的数量则开始逐渐提升，我们认为TOF技术未来将凭借自身在软件复杂性、延迟、精度、扫描速度等领域的优势成为最具应用前景的3D技术；而结构光则在成本优势、一次性成像等方备较好优势，有望成为手机应用的排头兵。

（二）国际消费电子大厂均已具备成熟3D Sensing技术苹果积淀最为深厚

自2009年以来，各大消费电子巨头纷纷开始布局3D领域，近两年里更是有加速迹象！以Intel、Microsoft、Sony以及高通为代表的巨头近年来在TOF 3D传感器、手势识别算法、下游应用软件解决方案等领域展开并购整合。

苹果在3D技术及其下游应用领域布局已久，我们预计iPhone十周年机型有望祭出这一杀手锏技术。纵观消费电子创新历史，大的终端客户具有培育新兴市场、引领创新趋势、带动行业技术革新的能力，一旦采用其他厂商高端厂商必定迅速跟进，整个产业有望迎来爆发式增长。

苹果最早于2010年在3D领域展开布局，目前已经收购多家3D成像、人脸识别及手势识别企业。在2010年9月收购瑞典算法公司Polar Rose，在2013年收购Prime Sense，在2015年收购机器学习与图像识别公司Perceptio和以色列3D技术公司LinX，以及动作捕捉公司Faceshift之后，苹果公司于2016年收购脸部识别系统公司Emotient。

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