ToF镜头成本低廉性能卓越，或成为苹果iPhone 11“秘密武器”

发表于 5年以前 | 总阅读数：442 次

苹果公司即将举办2019秋季新品发布会，最新传闻称，新款iPhone手机可能会配备“飞行测距(ToF)三维立体深度传感器”，从而实现更优异的增强现实功能，近年来，市场其他手机品牌最新款相继配备了ToF镜头，目前从各种技术分析来看，新款iPhone手机会配备这一功能，才能与其他品牌争夺市场。让我们来揭开ToF镜头的神秘面纱吧！

一、什么是ToF镜头？

ToF（Time of Flight，飞行测距），是一种深度信息测量技术方案，由红外光投射器和接收模组构成。投射器向外投射红外光，红外光遇到被测物体后反射，并被接收模组接收，通过记录红外光从发射到被接收的时间，计算出被照物体深度信息最终完成3D建模。

简单地讲，ToF就是计算光/红外线的反弹时间，来计算事物与信号发射源之间距离的一种技术，而目前在手机上用的技术多为红外线。通过获得多点的距离，ToF传感系统可以有效塑造一个3D立体模型，该技术已被广泛应用在测绘、物流、无人驾驶等多个领域。

ToF镜头最大的功能在于立体景物识别和模型建构，其最大亮点是人面识别，许多人会将该技术与iPhone X、XS等机型的TrueDepth感应器进行对比分析，ToF镜头在应用层面上比TrueDepth有着决定性优势，导致多家安卓厂商在新款机型中融入ToF镜头功能。

相比之下，TrueDepth技术同样需要将红外线照射在人面或者景物上，然而它并不会接收反射回来的数据，而是以另一特制镜头拍摄红外线参照点的图像，再以点与点之间的偏差距离计算出景物的凹凸和深度。

然而，TrueDepth技术有着几个难以突破的限制：一是参照点不能太多（太密就拍不到距离）；二是在阳光下的使用会受到影响。此外，TrueDepth镜头拍摄的图像需要系统额外运算，从而增加了处理器负担、延长识别时间。但是ToF镜头技术更具优势，先天设计让镜头接收最直接的数据再交由处理器进行运算，减少了处理时间与资源负担，而镜头制作成本却比TrueDepth更低。

二、ToF镜头优点

1、相对二维图像，ToF技术可通过距离信息获取物体之间更加丰富的位置关系，能够区分前景与后景图像；

2、深度信息可以完成对目标图像的分割、标记、识别、跟踪等传统应用，无论光源较强较弱，都可获得有效的景深信息；

3、经过进一步深化处理，可以完成三维建模等应用；

4、能够快速完成对目标的识别与追踪，可获得5米内有效的深度信息；

5、主要配件成本相对低廉，包括CCD和普通LED等，对今后的普及化生产及使用有利；

6、借助CMOS特性，可获取大量数据及信息，对复杂物体的姿态判断极为有效，拍照物体的精度可以达到厘米级水平。

三、ToF镜头缺点

1、相对于普通相机镜头，成本偏高，影响该产品普及率；

2、该镜头仍受到硬件发展的限制，更新换代速度较快，元件工作时功耗与发热量较大；

3、测量距离较常规测量仪器短，通常不超过10米；

4、测量结果受被测物性质的影响，且手机端主流ToF镜头分辨率较低；

5、大多数镜头测量结果受外界环境干扰较为明显，尤其是受外界光源干扰；

6、系统误差及随机误差对结果影响明显，需要进行后期数据处理，目前基于ToF方案的解决方案还未完全成熟。

四、苹果使用ToF镜头的两个理由

1 、ToF技术已经相对成熟，它的成本也比3D结构光更低。媒体披露称，苹果打算在新款iPhone手机后置摄像头中加入ToF传感器，但并非意味将取代现有的面部识别红外系统。在手机制造方面，将ToF布置在后置摄像头区域能更容易的放置主动光源，减少对手机空间挤压。苹果手机未来发展重点是让手机成为增强现实功能的最大平台，而ToF传感器可以跟踪物体的移动，允许未来iPhone手机环视整个房间，为开发者和用户创建精确的3D渲染图。

2 、成本低廉，增加ToF镜头，显然比提升算法或是采用新型技术更加容易。目前部分厂商已经运用这项技术，例如：LG G8S ThinQ的前置摄像头中就搭载了ToF技术，可实现隔空动作手势，并且让人像拍摄更为立体。华为P30 Pro采用ToF景深镜头捕捉画面深度信息，据称，P30 Pro可以测量真实物体的高度、深度、体积和面积，精确度超过98.5%。此外，OPPO R17 Pro、荣耀V20等也采用了ToF镜头。

客观地讲，ToF技术对智能手机注入了新鲜血液，不仅实现拍照的人像虚化，荣耀V20的3D体感游戏还利用手机ToF镜头进行实时动作捕捉，增强了游戏体验感。