硬件電路設計之“熱得發(fā)紫的ToF簡介”
時間：2021-09-18 17:54:00
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[導讀]因為特殊原因，蘋果今年春季沒有線下發(fā)布會，他們準備好了一系列新品從3月18日起陸續(xù)出現(xiàn)在官網。3月18日是“電腦類新品日”，當晚便更新了三款硬件，Macmini和MacBookAir算是常規(guī)操作，升級芯片加大硬盤。而iPadPro則是一次相對幅度較大的改變，它的目標，是取代電腦（...
因為特殊原因，蘋果今年春季沒有線下發(fā)布會，他們準備好了一系列新品從3月18日起陸續(xù)出現(xiàn)在官網。3月18日是“電腦類新品日”，當晚便更新了三款硬件，Mac mini和MacBook Air算是常規(guī)操作，升級芯片加大硬盤。而iPad Pro則是一次相對幅度較大的改變，它的目標，是取代電腦（Your next computer is not a computer）。2020款iPad Pro正值第一代iPad發(fā)布10周年，10年之前，喬布斯坐在沙發(fā)上，拿著iPad告訴人們，手機與電腦中間，仍然可以有一類產品存在的必要，而今天他存在的目標竟然是要取代電腦。
原理不復雜，但要實現(xiàn)較高的測量精度，并將發(fā)射接收模塊小型化并不容易。由于測量光的飛行時間需要非常高的頻率和精度，早期的ToF設備在體積上一直存在問題，成本也高，所以多用于工業(yè)領域（比如自動駕駛用的激光雷達90%都是采用ToF技術）。ToF的小型化極大依賴于近年來集成電路和傳感器技術的突破，使得在CMOS芯片上對光脈沖相位的測量逐漸變得可行。目前最小的ToF模塊尺寸只有8*12mm（包括傳感器，鏡頭IR發(fā)射器及電路）。
ToF（Time of Flight），TOF就是通過紅外發(fā)射器發(fā)射調制過的光脈沖，遇到物體反射后，用接收器接收反射回來的光脈沖，并根據光脈沖的往返時間計算與物體之間的距離。雙目成像（Stereo System），利用雙攝像頭拍攝物體，再通過三角原理計算物體距離。
ToF技術的應用
原理不復雜，但要實現(xiàn)較高的測量精度，并將發(fā)射接收模塊小型化并不容易。由于測量光的飛行時間需要非常高的頻率和精度，早期的ToF設備在體積上一直存在問題，成本也高，所以多用于工業(yè)領域（比如自動駕駛用的激光雷達90%都是采用ToF技術）。ToF的小型化極大依賴于近年來集成電路和傳感器技術的突破，使得在CMOS芯片上對光脈沖相位的測量逐漸變得可行。目前最小的ToF模塊尺寸只有8*12mm（包括傳感器，鏡頭IR發(fā)射器及電路）。
ToF（Time of Flight），TOF就是通過紅外發(fā)射器發(fā)射調制過的光脈沖，遇到物體反射后，用接收器接收反射回來的光脈沖，并根據光脈沖的往返時間計算與物體之間的距離。雙目成像（Stereo System），利用雙攝像頭拍攝物體，再通過三角原理計算物體距離。
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結構光
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ToF
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雙目
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| 基礎原理 | 散斑結構光 | 飛行時間 | 視差算法、三角測量 |
| 光源 | 15000個散斑 | 均勻面光源 | 無 |
| 識別距離 | 短（幾米，受光斑圖案影響） | 中等（幾米到幾十米，受光源強度影響） | 依賴于兩顆攝像頭的視距和間距 |
| 響應時間 | 慢 | 快 | 中 |
| 適用場景 | 全天候 | 全天候 | 暗光、無特征點無法使用 |
| 低光環(huán)境表現(xiàn) | 優(yōu) | 優(yōu) | 差 |
| 高光環(huán)境變現(xiàn) | 差 | 中等 | 良好 |
| 精度 | 高 | 中 | 低 |
| 分辨率 | 中 | 低 | 中 |
| 材料成本 | 高 | 中 | 低 |
| 軟件復雜度 | 中 | 低 | 高 |
| 功耗 | 中 | 中 | 低 |
| 缺點 | 易受光照影響，強光不適用 | 平面分辨率低 | 昏暗環(huán)境、特征不明顯的場合不適用 |
| 應用場景 | 人臉識別、手勢識別 | 3D建模、AR、體感 | 背景虛化 |
| 代表廠家 | iPhone X、PrimeSense、Intel | Infineon、Microsoft、TI、ST | Leap MoTion、Intel |
ToF技術的應用
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