充分發(fā)揮汽車 ToF 3D 成像技術的潛能
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人們曾一度認為飛行時間 (ToF) 是汽車行業(yè)中一種獨特而又陌生的技術。由于缺乏汽車級傳感器，加之尚未形成一個成熟的生態(tài)系統(tǒng)，該技術成本高昂，因此未能得到廣泛應用。
本文引用地址：http://www.104case.com/article/202504/469312.htm
ToF 傳感器本身分辨率相對較低也是一個制約因素，由于視野 (FoV) 狹窄或寬視野空間分辨率不足，因此應用十分有限。
隨著更多主動安全標準（例如 NCAP）的推出以及 L4和L5級無人駕駛汽車對更多功能的解鎖，ToF 技術迎來了新的發(fā)展勢頭，不再局限于車內應用。現在，ToF 技術已在近距離保護等外部應用中進行評估，因為它不僅結合了高分辨率和近距離精確深度信息，還填補了攝像頭和雷達等遠距離系統(tǒng)的空缺。
顯然，應用的多樣性預示著特定傳感器的到來，業(yè)界也因此能夠選擇更合適的解決方案并提高性價比。
ToF 技術的獨特之處在于，它能夠將環(huán)境光不敏感的高分辨率圖像和距離測量相結合。今天，2D 圖像傳感和雷達已廣泛應用于汽車行業(yè)。
在距離測量的應用中，雷達技術是非常強大的，它可以檢測到很小的運動情況，但是在空間分辨率方面卻非常受限。ToF 技術可提供中等分辨率圖像和距離信息，可視等同為2D 圖像傳感器和雷達的結合。
根據具體需求，TOF技術可以替換上述兩種技術，或者作為這兩種技術的補充提供更高的可靠性。Melexis已經開始投資TOF技術。隨著越來越多的應用開始采用單系統(tǒng)支持，人們對基于 ToF 的系統(tǒng)也表現出了濃厚的興趣。
當比較 2D + NIR 系統(tǒng)和 TOF 3D 系統(tǒng)的總體系統(tǒng)成本時，處理器是非常重要的部分。 2D + NIR 系統(tǒng)通常會有更高的分辨率（100 萬像素，升級為 200 萬像素甚至 400 萬像素），這意味著 2D + NIR 處理器需要處理更多的像素，2D 系統(tǒng)需要更大更昂貴的處理器。
使用 ToF 可以獲得深度信息，而基于 2D 的系統(tǒng)需要進行額外處理以預估深度信息，也就是說，2D 系統(tǒng)需要進行更多處理才可實現類似功能。即使進行更多處理，2D 系統(tǒng)的深度精度也遠低于 ToF。當對深度精度需求較高時，ToF 技術無疑就是最佳選擇。
前期，人們把重點放在經汽車驗證的 ToF 傳感器的研發(fā)上；如今，業(yè)界需要一套如Melexis所提供的完整的產品組合。下面我們將以兩個典型應用為例：手勢識別和車內監(jiān)控。
手勢識別第一代手勢識別系統(tǒng)通常限于中控臺周圍的受限中控區(qū)域。它的視野相對狹窄，距離范圍有限，但深度精度已相當不錯。QVGA 分辨率 (320 x 240 px) 已經夠用了，同時高性價比的 LED 照明也能滿足性能需求。
在相同的分辨率下，利用寬視野可以完全覆蓋兩個前排座椅。手臂、頭部和其他較大目標均可實現跟蹤，但手指尚無法跟蹤。
新一代手勢識別系統(tǒng)的目標仍是在更寬廣的區(qū)域中實現手指檢測。因此，可能需要具有更高分辨率的 ToF 傳感器（例如 VGA）來提供具備足夠空間分辨率的寬視野，從而準確檢測和跟蹤手指運動。
車內監(jiān)控
NCAP和L3，L4自動駕駛切換的駕駛員傳感
身體姿勢
手握方向盤
頭部姿勢
眼睛閉合
眼睛注視
疲勞
注意力狀態(tài)
監(jiān)測手部位置，是否在使用手機、喝飲料等
定制化身體，頭部和面部監(jiān)測
一顆芯片實現檢測駕駛員和乘客
身體監(jiān)測用于座椅和后視鏡調節(jié)
頭部和面部監(jiān)測，用以是身份識別
主動安全系統(tǒng)的NCAP和法律要求
識別駕駛員，乘客，兒童
部署智能安全氣囊
檢測安全帶
物體檢測
物體遺留
包裹分類
人數統(tǒng)計和人在車輛中的位置探測可以通過 QVGA分辨率的 傳感器 IC (320 x 240 px) 來實現。
在收集駕駛員生物力學和認知狀態(tài)的詳細信息時，對分辨率和深度精度的要求也變得更高。
使用 3D 成像數據可以準確探測駕駛員的身體姿勢、頭部位置和手部位置。例如，可以確認駕駛員是否目視前方，并將手放在方向盤上，即“手握方向盤”。
3D 信息可用來判斷駕駛員重新介入的生物力學反應時間，并與車輛所計算的進行安全余量測量的視界進行比較。如果駕駛員反應不夠迅速，ADAS就會意識到它需要在發(fā)生潛在危險情況時進行介入。
這類應用需要更高的深度和精度。在任何需要高深度精度的情況下，必須使用 VCSEL 代替高性價比的 LED，因為 VCSEL 的調制頻率遠遠高于 LED 的典型最大工作頻率（VCSEL 可高達 100 MHz）。
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