3D感測歷經多年發展,在蘋果導入之下再度受到各界關注
2017年蘋果推出十週年紀念款新機iPhone X,首次導入3D感測技術,搭載True Depth相機系統,實現臉部辨識(Face ID)功能,引發各界對於3D感測技術的現況與未來發展高度關注。
就3D感測的發展過程而言,早在2006年~2010年就已應用於任天堂熱銷的遊戲機Wii以及微軟所推出的Xbox周邊體感裝置Kinect,當時3D感測技術多應用於影音娛樂領域,但隨著晶片運算速度不斷提升,生物辨識、VR/AR、物聯網、自駕車、智慧機器人、無人商店等各項新興應用對於深度感知功能的需求明顯增加之下,3D感測技術的發展再度受到市場矚目。
聚焦立體相機、結構光及飛時測距等三大技術發展
3D感測是一種電腦視覺技術,讓各項裝置得以擷取各類物體或環境的3D數據,實現深度感測、追蹤定位以及3D投影功能。3D感測系統主要包括光源、控制光學元件、影像感測器及韌體等四大零組件,其中光源大多使用發光二極體(LED)或面射型雷射(VESEL),影像感測器則常採用CMOS感測器,韌體則是需要透過高速運算晶片來接收數據,並轉換成終端應用所需之格式,而控制光學元件則主要用於降低韌體運算負擔。
在各項3D感測技術中,國內外廠商多聚焦於立體相機(Stereo Vision)、結構光(Structured Light)及飛時測距(Time of Flight;ToF)等三大技術的發展,其中立體相機技術主要是利用2個鏡頭的拍攝模仿人眼所見,透過計算2個鏡頭之間的距離決定與物體間的距離,運算出3D影像。而蘋果TrueDepth相機系統所採用的結構光技術,則是透過投射結構光圖案至待測的物件,再用鏡頭擷取影像資訊後測距。
至於車用光達廠商主要採用的飛時測距(ToF)技術藉由投射雷射雷達等光源於待測物件,影像感測器透過計算光反射的時間來進行測距。截至目前為止,三大3D感測技術在不同的情境與應用上各具優勢,其中立體相機技術在明亮的戶外環境、
省電及軟體支援能力上表現相對較佳,但在感測深度、速度上表現相對較弱;而結構光技術因具備反應速度、準確度、解析度、模組設計較薄等優勢,多用於智慧手機支援AR、臉部辨識、環境掃描等功能,並逐步導入至機器人等工業應用。相較之下,飛時測距(ToF)技術在長距離、快速掃描、深度感測表現較佳,但由於其耗能較高、體積較大,適用於車用光達(Lidar)、智慧家庭、工業機器人等領域。
邱昰芳(台灣經濟研究院產經資料庫/產業分析師)
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