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ADI 亚德诺半导体

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岂止拒“鼠”门外,一图看懂让机器长眼的ToF应用

2018-10-25
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中国人去澳洲旅游,一定要抱可爱的考拉,看袋鼠“英姿”,但对澳洲当地人来说,有时却是闻“鼠”色变!澳洲首都堪培拉周边超过30个天然保育区,在保育区附近看到袋鼠,对当地人几乎是件稀松平常的事。


然而,随着野生动物数量增多,经常发生袋鼠跳到马路造成交通事故、误闯民宅、百货商场的新闻。甚至今年五月就发生袋鼠抓伤游客,导致受伤缝了17针的新闻。但是现在有一种“ToF(Time of Flight)飞时测距检测”技术为基础的应用,可以实现拒“鼠”门外了!


这项ToF技术,具备识别人脸及动物的神奇功能。当袋鼠出现在商店或饭店门口时,自动门搭载ToF应用而不会随意打开,大幅增加游客及居民的人身安全。未来去澳洲游玩,在旅宿或当店内,再也不用担心野生动物闯进来了!









最具发展前景的技术:ToF


近几年ToF会越来越受到重视,与3D检测应用有高度关联。越来越多智能手机搭载3D检测模块来识别人脸做Face ID,这项功能就可透过ToF辅助人脸识别,实现更加精准的效果。现在ToF技术扩展到侦测多区及多物的众多应用。


ToF的技术原理,简单而言就是将激光发射出去,再由侦测器接收散射光,去计算光子双向飞行时间,进而推导出发射点与对象之间的距离。所以ToF的中文名称才会称作飞时测距检测。


回到一开始提到的案例,这项ToF识别应用采用了ADI所研发的技术方案。ADI的ToF技术方案是向目标连续发送高精度光脉冲,再用支持窄脉冲全局曝光的面阵CCD传感器接收返回的光,借助探测光脉冲的往返时间来获取至目标物体的距离信息。


ToF技术示意图


ADI亚太区应用工程团队针对ToF的特性开发出不同空间应用的方案,像是具人脸识别功能的3D Camera自动门解决方案。这项方案就是针对郊外饭店、商场、百货、大卖场这类场域,过去自动门大多用红外线反射原理,导致对动物自由进出难做到精准管理。对此,ADI 的ToF 3D立体影像检测技术,深度信息分辨率高,可达VGA等级,除了可以识别并区分空间内人与物体的相对位置距离远近,应用于人群侦测时还可以避免非人类(动物)的进入。


当然,ADI 的ToF 3D立体影像检测技术不单单只应用在自动门,还包含在建筑、工作自动化以及汽车领域,都有ToF的相关应用,例如现在零售场域相当重视人流计算,才能知道哪些商品、营销方案摆放在人潮最多的热点区域。



智慧建筑:ToF应用在3D 人流统计


商场现在要统计人流并不困难,但如何有效利用影像技术,精准分辨进出者的身高、体重,同时出入时间及高度误差低于1%,这就有相当技术门坎了。ADI的ToF解决方案,有别于传统3D人流方案,大多需要安装至少二只立体相机,ADI的方案仅需一只ToF摄影镜头架,设于门框上方且没有安装高度限制。



 ToF应用于3D 人流统计方案的情境虚拟图



工业自动化:电子围栏的应用


由于工业4.0成为产业新显学,越来越多工厂积极导入自动化生产线、协同机器人以及AGV无人搬运车。然而,虽然机器取代人力,但不代表工业安全问题可以被忽略。ADI特别提出了ToF在电子围栏的应用。ADI ToF 电子围栏这项安全防护方案可应用在众多机器手臂的场合,一旦有人接近危险区域,机器会立刻停机,待状况解除后才会恢复工作。


有木有觉得机器很聪明呢?


机械手臂上方导入ToF测距技术,可设定侦测范围大于手臂最大运动范围,当有阻碍物出现ToF范围内,可立即告知运动控制中心紧急停机。



智慧汽车:ToF结合full HD影像技术


瘾科技过去曾介绍过ADI在智驾车的一系列方案,可以知道在自动驾驶的技术面,除了需要ADAS(先进驾驶辅助系统)来侦测车体外界环境之外,ToF功能在自驾车身上也同样扮演重要角色。它就像汽车的灵魂之窗,让行车过程做到一系列的安全防护应用。



倒车系统运用ToF侦测不同距离的行人或障碍物,经软件处理后以影像显示及声音警示距离,辅助驾驶得知车后的路况,并提前预防倒车撞到树枝造成爱车毁损。


对此,ADI所开发的ToF模块,结合full HD CMOS 影像传感器和VGA ToF传感器模块与内建图像处理器。由于ADI把ToF加上CMOS影像传感器可做到重迭实际影像,换句话说,就是比传统音波检测具备更佳的检测角度,也更能准确测量物体跟汽车的距离。这对汽车倒车系统、开门防护系统、停车辅助系统及盲点侦测,提供更大范围的碰撞侦测预防。

(本文原载“瘾科技”,ADI获授权刊登,有删节)



看完这么多ToF相关方案,有木有令你创新的脑洞大开呢?

请持续关注我们的后续报道,更多ToF应用的报道即将陆续登场。



超越一切可能,为 ADI ToF 点赞!


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