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技术赋能万物智联欧菲光自研机器视觉深度相机模块面市

发布时间:2023-09-30 11:20:34 人气: 来源:下载雷火电竞亚洲先驱

  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002456)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,更可以在一定程度上完成人物身份识别、手势识别、表情识别,CyberOne实际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途。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,目前可以在一定程度上完成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。

  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+12的作用。

  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的真实需求,都有应用场景。

  和结构光、双目相比,ToF方案的精度和稳定能力更高,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。整体看来,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。

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

  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的带宽理论上能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,后期可优先考虑为用户释放算力,让用户都能够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。

  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%。

  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,使相机可以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,主要使用在于刷脸支付、认证刷脸门禁、刷脸考勤等;在机器人领域,大多数都用在避障、SLAM、AI识别等,此外还能应用于人体建模等场景;在3D扫描领域大多数都用在室内扫描建模;在工业领域,大多数都用在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。

  由于ToF系统拥有激光发射器,因此欧菲光从产品研究开发周期开始,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 。

  欧菲光格外的重视研发投入,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,能够很好的满足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完成绝大部分光学测量系统的评测工作。

  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。超高的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,跟随产业高质量发展潮流,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”。

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