3D+ToF+IR——蘋(píng)果居然把汽車(chē)攝像頭硬塞進(jìn)了iPhone8

蘋(píng)果讓單結構光攝像頭擁有雙攝能力

據凱基證券的分析師郭明池最新發(fā)布的報告，新iphone的前3D相機模組可能包含3個(gè)模塊，除既有前相機模塊外，增加IR（不可見(jiàn)光）發(fā)射模塊、與IR接收模塊。郭明池預期此先進(jìn)的3D前相機模組，將具備3D感測與3D建模能力。

其中，IR發(fā)射模塊、IR接收模塊構成俗稱(chēng)的結構光模組，負責收集深度信息，潛在應用包括臉部識別與虹膜識別等。IR發(fā)射模塊中的VCSEL發(fā)射出波長(cháng)約940nm的不可見(jiàn)光到物體與背景，再由IR接收模塊中定制化的1.4MP CIS（黑白，非彩色）收集光信號的變化，并利用PrimeSense演算法計算物體位置與深度信息。其中，演算法將扮演最關(guān)鍵的角色。前3D相機模組（整合前相機、IR發(fā)射模塊、與IR接收模塊）可用于3D建模。整合3D物體深度信息（來(lái)自IR發(fā)射模塊、與IR接收模塊）與2D平面彩色圖像信息（來(lái)自前相機）可提供3D建模能力。

意味著(zhù)iPhone8這套前置攝像頭系統啟用全功能的3D感測功能，將會(huì )融合景深信息和前置攝像頭的2D圖像并應用于臉部識別、虹膜識別和3D自拍等領(lǐng)域，單攝像頭即可實(shí)現雙攝像功能。

部分應用包括，帶來(lái)更好的AR/VR體驗，用戶(hù)可以使用自拍，在游戲中使用前置攝像頭掃描的自己的3D臉部圖像讓iPhone生成可在增強現實(shí)環(huán)境中使用的3D自拍照片，或者通過(guò)手勢識別自動(dòng)完成部分拍攝。要完成這樣一套3D拍攝+ToF算法+IR紅外檢測系統，做汽車(chē)攝像頭系統方案的廠(chǎng)商看來(lái)是不是非常眼熟。對，這就是一套非常專(zhuān)業(yè)的汽車(chē)駕駛員輔助系統。

此前本刊有過(guò)專(zhuān)業(yè)報道，一套由科世達和英飛凌共同打造的先進(jìn)輔助駕駛系統，只在2015年國際車(chē)展（IAA）上展示過(guò)一次，目前還未上市最快也要等到2018年，與iPhone8的3D攝像頭有極高的相似度。

iPhone8還未發(fā)布，很難探尋其前置攝像頭的工作原理。不過(guò)，我們卻可以從這套汽車(chē)攝像頭系統判斷側面分析一下。

這套系統能檢測到駕駛員是否顯示困倦、打瞌睡或注意力不集中跡象。汽車(chē)會(huì )立即做出響應，譬如，通過(guò)振動(dòng)座椅或警告音。駕駛員注意力越不集中，汽車(chē)就越會(huì )提起注意。為了快速和準確地做出響應，輔助系統和緊急制動(dòng)系統可在潛在緊急情況發(fā)生之前自動(dòng)激活。

3D攝像頭時(shí)刻跟蹤司機眼皮動(dòng)作

該3D攝像系統的尺寸僅49×29毫米（大約2×1英寸），被嵌入儀表板：通過(guò)方向盤(pán)，3D攝像頭朝前“目視”駕駛員的身體和頭部。它會(huì )記錄司機頭部的確切位置，并且捕獲司機的眨眼動(dòng)作——即便司機帶有眼鏡或太陽(yáng)鏡。

3D攝像頭利用紅外線(xiàn)，即使在不斷變化的光照條件下或在黑暗中也能正常工作。它含有來(lái)自英飛凌的Real3 3D圖像傳感器芯片，該芯片能以每秒50次的頻率可靠記錄超過(guò)10萬(wàn)像素的圖像。對于每個(gè)像素，它都能同時(shí)識別距離和亮度值。從距離數據的深度圖像和亮度值的振幅圖像，3D攝像系統就可以識別駕駛員臉上的49個(gè)預先確定的點(diǎn)，如眼睛、眉毛、嘴巴或鼻尖等。算法利用該數據計算駕駛員的注意力集中情況。譬如，如果系統檢測到駕駛員有疲勞跡象，就會(huì )啟動(dòng)相應對策。

此外，知道駕駛員頭部的確切位置有助于通過(guò)平視顯示（HUD）在擋風(fēng)玻璃上投射導航信息，這樣，信息就能恰好在駕駛員的視線(xiàn)內，無(wú)縫切入駕駛員眼前的街景。這樣，駕駛員就能始終在眼前的同一位置看到導航箭頭——不管他頭部的姿勢如何。

TOF傳感器實(shí)現3D立體成像

攝像系統的核心是3D圖像傳感器芯片。該芯片基于飛行時(shí)間（ToF）原理，可以測量紅外光從攝像頭到物體所需的往返時(shí)間。該時(shí)間與物體的距離直接相關(guān)。較之其他3D測量方法，通過(guò)ToF，可以直接測量深度數據，不需要通過(guò)復雜算法來(lái)確定。

意味著(zhù)，在生產(chǎn)過(guò)程結束時(shí)，帶Real3的3D攝像頭還可輕松和永久地進(jìn)行校準，并且只需要校準一個(gè)鏡頭（單攝像頭架構）。因此，它們相對較小，不受車(chē)輛振動(dòng)的影響。(是否意味著(zhù)iPhone8單攝像頭構架生產(chǎn)其實(shí)并不困難？)

3D ToF攝像頭在車(chē)內并不僅僅用于檢測司機頭部位置和眨眼目的。它們可用于通過(guò)手部運動(dòng)或身體姿勢控制信息娛樂(lè )系統或空調。