欧菲光研发基于iToF+RGB深度测量技术的3D智能深度相机

8月11日，小米举办秋季新品发布会，小米首款全尺寸人形仿生机器人CyberOne也正式亮相。CyberOne搭载的Mi-Sense深度视觉模组是由小米设计，欧菲光协同开发完成；结合AI交互算法，使其不仅拥有完整的三维空间感知能力，更能够实现人物身份识别、手势识别、表情识别，CyberOne真正做到了不仅看得到也能看得懂。▼万物智联时代到来，机器视觉作为人工智能的重要分支，是实现机器自动化和智能化的关键核心技术，蕴藏着巨大的发展前景。欧菲光深耕光学赛道20年，在机器视觉领域也有相关布局。近日，欧菲光同步发布自研的机器视觉深度相机模块，主要由iToF模组、RGB模组、可选的IMU模块组成，产品在测量范围内精度高达1%，应用场景十分广泛，可通过第三方实验室IEC 60825-1认证，满足激光安全Class1标准。事实上，机器视觉作为机器的眼睛，要让智能设备看懂世界，具备环境感知和理解能力，ToF深度相机是最佳选择方案。普通摄像头一般是2D平面成像，丢失了物理世界中的第三维信息，如尺寸和距离等几何数据，计算机只能实现影像记录和平面图像特征识别，分析算法难度极大，目前能够实现的智能分析功能十分有限。深度相机能够识别视野内空间每个点位的三维坐标信息，从而使得计算机得到空间的3D数据并能够复原完整的三维世界并实现各种智能的三维定位。

技术融合 可实现1+1＞2

iToF技术是现在主流的3D视觉感知技术之一，欧菲光研发基于iToF+RGB深度测量技术的3D智能深度相机。

iToF测量原理示意图

iToF的测量原理为激光发射器发射一个连续的频率调制波形，当信号被测物体接收并返回时被iToF Sensor接收，通过解码算法解算出来的相位差间接得到光的飞行时间差，结合光速即可得到物体的深度信息，但iToF无法获取物体的颜色纹理信息。

而RGB相机可获取物体丰富的颜色纹理信息，将RGB与iToF相结合既能得到物体的深度信息，又可获取物体的颜色纹理信息，这可大大拓展其应用领域。RGB信息可用于物体检测识别，深度信息可用于建图避障等，RGB+iToF在诸多领域可实现1+1》2的作用。

iToF稳定性更高 二次开发成本更低

iToF、结构光、双目三种机器视觉解决方案各有优劣势，对应不用的应用场景和客户需求，都有应用场景。

 

和结构光、双目相比，ToF方案的精度和稳定性更高，弱光表现更优秀，在深度精度上可兼顾中远距离，探测距离较远、帧率高、二次开发成本低、资源消耗少。在成本上，ToF相机与普通双目、结构光相差不大。总体来看，ToF相机在远距离、精度、深度完整性、鲁棒性方面都较传统双目&结构光更好。

多模组并存 多传感器融合更容易

欧菲光本次发布的3D智能深度相机主要由三部分组成：iToF模组、RGB模组、可选的IMU模块。

3D智能相机系统结构示意图

外形示意图

在外部接口方面，这款智能深度相机拥有USB3.0 Type-C类型的接口，用于深度、IR以及RGB，IMU等数据的传输，USB3.0的带宽理论上可以支持点云数据的传输，功能可扩展性较强。同时，考虑到用户其他传感器与深度相机的同步问题，深度相机保留了同步信号接口以及部分GPIO接口以及供电接口，使得用户多传感器融合变得更加容易。

智能深度相机拥有强大的SoC平台，该平台集成了ISP、ARM CPU以及嵌入式GPU和NPU等IP，后期可以考虑为用户释放算力，让用户可以更好地利用深度相机的算力。目前深度解码占用了部分GPU算力与部分CPU算力，NPU算力后期可以完全释放。

测量精度高 应用场景广泛

本次发布的iToF-RGBD深度分辨率最高支持VGA（640x480），帧率为30fps，后续将开放更高帧率模式，支持binning模式。

同时，深度的FoV为水平方向76°，垂直方向为61°，激光波长为940nm。RGB 则采用全局快门的130万像素的传感器，FoV为水平方向93°，垂直方向82°。

关于深度测量性能方面，目前支持室内0.1米到5米的测量范围（测试环境：室内照度不超过1w Lux，90%反射率白墙），室外0.1到3米的测量需求（测试环境：室外不超过5W Lux，90%反射率被测物），在测量范围内精度高达1%。

 

深度图实拍

 

RGBD融合实图这款产品性能强大，相机搭载了ToF模组、彩色摄像头RGB全局曝光模组以及惯性测量单元（IMU）。这些丰富的传感器组合提供了多维度的信息，使相机能够帮助机器人构建强大的环境感知和理解能力，应用场景十分广泛。

在人脸识别领域，主要应用于刷脸支付、认证刷脸门禁、刷脸考勤等；在机器人领域，主要用于避障、SLAM、AI识别等，此外还可以应用于人体建模等场景；在3D扫描领域主要用于室内扫描建模；在工业领域，主要用于工业自动化的零件扫描检测分拣。

随着产品应用场景需求不断增多，欧菲光在技术上将持续更新迭代，落地更多领域。未来指日可待，市面上看到更多的欧菲光机器视觉解决方案。

安全有保障 满足激光安全Class1标准

由于ToF系统拥有激光发射器，因此欧菲光从产品开发周期开始，到核心器件选型、设计保护、软件算法以及产线测试拦截进行全方位考量，建立了一套严谨的完善激光安全开发流程，以确保消费者拿到安全的产品。产品可通过第三方实验室IEC 60825-1认证，满足激光安全Class1标准 。

 

欧菲光高度重视研发投入，在3D 传感器研发实验室方面投入金额较大。当前实验室拥有完善的ToF评测设备，在实验器材完备性方面，欧菲光走在国内最前沿。

欧菲光为了满足3D测量需求，在厂内搭建了一套长达8米的线性导轨，能够满足iToF、双目、结构光等测量系统的评测。同时，实验室拥有各种标定设备，用于模组的 Lens 标定以及距离标定等，在欧菲光的实验室能够完成绝大部分光学测量系统的评测工作。

技术赋能 全面布局3D感知技术领域

工业4.0、人工智能、机器人，汽车等产业蓬勃发展，不过目前，3D视觉感知技术成为限制包括机器人、VR/AR、门禁、智能交通等众多领域发展的瓶颈之一。高性价比深度相机的需求迅速增长，尤其在扫地机移动服务机器人行业，包括送餐机器人、酒店服务机器人、商场机器人、工厂AGV自主移动机器人等，机器人厂商不断寻求性能卓越、可靠，价格合适的深度相机。

欧菲光发布的机器视觉深度相机模块是3D感知技术的一次全新突破。欧菲光在3D感知技术领域深耕多年，已实现结构光、iToF、dToF、双目视觉、LiDAR等方案量产，出货量达到80KK以上，在机器人、智能家居、智能汽车等领域也相继落地应用。依托RGB模组制造产品线，欧菲光更好地适应ToF模组制造，以良好的供应链体系保证成本竞争力。另外，公司还有成熟的算法团队，实现自主研发深度算法。

未来，欧菲光将继续深耕3D感知技术领域，加大创新研发力度，跟随产业发展潮流，不断推动产品迭代和技术升级，持续为客户提供不同的定制化机器视觉解决方案，技术赋能“万物智联”。　　

      审核编辑：彭静