深度攝像頭是什么?

深度檢測(cè)只是計(jì)算機(jī)視覺中一個(gè)基本而又核心的任務(wù)，要準(zhǔn)確地檢測(cè)目標(biāo)，可能還需要做很多圖像分割，識(shí)別，跟蹤方面的工作。

人類雙眼的基本原理就是stereo vision的主要依據(jù)，依靠視差(disparity)來估計(jì)深度。

本身沒有深度檢測(cè)功能的攝像頭，可以使用立體視覺的原理(stereo，MVS)來估計(jì)深度，而有深度檢測(cè)的攝像頭，比如說Kinect，也常常是利用視差原理來求取深度的，投射一個(gè)pattern，然后比較。

當(dāng)然最開始求取深度的，還有廣泛使用的激光雷達(dá)(RangeFinder)，只是成本很高，軍用，工業(yè)用比較多。

深度攝像頭面臨的問題

可以肯定的是深度攝像頭獲取的深度信息有非常廣泛的應(yīng)用，但目前仍存在一些問題，我覺得最為核心的兩個(gè)方面：一是測(cè)量范圍;二是應(yīng)用環(huán)境。

目前深度相機(jī)的測(cè)量范圍也就幾米，對(duì)應(yīng)用環(huán)境的要求也比較苛刻(主要受環(huán)境光影響嚴(yán)重)。所以，目前的深度相機(jī)應(yīng)用在監(jiān)控上還有非常遙遠(yuǎn)的路要走。

計(jì)算機(jī)視覺的范圍就太廣了，除了通過相機(jī)獲取信息之外，更重要更復(fù)雜的是對(duì)獲取的信息進(jìn)行理解：

包含三維信息提取、物體識(shí)別、分類、運(yùn)動(dòng)跟蹤等等。雙目視覺是目前深度測(cè)量的一種方法，這種方法同樣面臨很多問題，比如要求場(chǎng)景有明顯的特征，算法復(fù)雜等等。

總之，現(xiàn)在離深度攝像頭被廣泛應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路要走。

未來深度攝像頭的市場(chǎng)

2017年蘋果將發(fā)布三款機(jī)型，其中OLED機(jī)型的前置攝像頭可能有重大升級(jí)，預(yù)期配備深度攝像頭模組。他預(yù)期此先進(jìn)的深度前置攝像頭模組，將具備三維感測(cè)與三維建模能力。

消息一出，整個(gè)資本市場(chǎng)沸騰了，紛紛尋找供應(yīng)鏈相關(guān)企業(yè)投資標(biāo)的，相關(guān)公司股票都有巨幅上漲。

顯然僅僅認(rèn)為這是一次資本市場(chǎng)的題材操作，這是對(duì)國(guó)外成熟資本市場(chǎng)的侮辱，由于蘋果巨大的光環(huán)效應(yīng)，它的一舉一動(dòng)都會(huì)引起整個(gè)高科技行業(yè)的劇變，一旦傳聞坐實(shí)，深度攝像頭將從原來相對(duì)小眾的行業(yè)市場(chǎng)快速進(jìn)入大眾消費(fèi)移動(dòng)市場(chǎng)。

我們從蘋果供應(yīng)鏈得到的消息是：這次蘋果的確是在前置攝像頭使用結(jié)構(gòu)光技術(shù)的深度攝像頭，各家供應(yīng)商都已經(jīng)確定，連代工廠的相應(yīng)光學(xué)標(biāo)定流程也已經(jīng)固化，現(xiàn)在就等蘋果正式發(fā)布的時(shí)候公布具體信息了。

同時(shí)消息源指出，由于該深度攝像頭模組的功耗較高，接近1瓦，所以現(xiàn)在只是用在前置攝像頭用作手勢(shì)和面部識(shí)別等時(shí)間較短的應(yīng)用，后置攝像頭的環(huán)境建模等應(yīng)用起碼要等下一代產(chǎn)品才可能用上了。

果粉可能認(rèn)為深度攝像頭又是啥獨(dú)家黑科技了，其實(shí)前兩年開始芯片業(yè)巨頭Intel一直在各個(gè)公眾場(chǎng)合高調(diào)宣傳的RealSense實(shí)感攝像頭，其實(shí)就是一個(gè)深度攝像頭。

它的各類應(yīng)用也引起了業(yè)內(nèi)人士和一些行業(yè)媒體的關(guān)注。怎奈Intel在消費(fèi)市場(chǎng)的影響力差蘋果有100個(gè)高通的距離，所以深度攝像頭的概念對(duì)普通大眾來說仍舊是不知所云。那么它到底是何方神圣?

這種攝像頭和普通攝像頭的區(qū)別就是除了能夠獲取平面圖像以外還可以獲得拍攝對(duì)象的深度信息，也就是三維的位置和尺寸信息，于是整個(gè)計(jì)算系統(tǒng)就獲得了環(huán)境和對(duì)象的三維立體數(shù)據(jù)。

實(shí)際深度攝像頭早在上世紀(jì)80年代就由藍(lán)色巨人IBM提出相關(guān)概念，這家現(xiàn)在顯得有點(diǎn)英雄遲暮的巨頭在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域可謂是整個(gè)時(shí)代的領(lǐng)跑者。

2005年創(chuàng)建于以色列的 PrimeSense 公司可謂該技術(shù)民用化的先驅(qū)，以色列的創(chuàng)新能力由此可見一斑，而且該領(lǐng)域以色列技術(shù)公司的數(shù)量是最多最好的。

當(dāng)時(shí)，在消費(fèi)市場(chǎng)推廣深度攝像頭還處在概念階段，此前深度攝像頭僅使用在軍事和工業(yè)領(lǐng)域，為機(jī)械臂、工業(yè)機(jī)器人等提供圖形視覺服務(wù)。由它提供技術(shù)方案的微軟Kinect1代成為深度攝像頭在消費(fèi)領(lǐng)域的開山之作，并帶動(dòng)整個(gè)業(yè)界對(duì)該技術(shù)的民用開發(fā)。

PrimeSense本來以為抱到微軟大腿就可以仙福永享了，但是在2012年微軟先后收購(gòu)了以色列的TOF攝像頭公司canesta和3dv，2013年微軟終止與PrimeSense的合作，自行開發(fā)了Kinect2代(成為Kinect one)，改走TOF技術(shù)路線。

這一變故使得PrimeSense只能另找靠山，于是在2013年蘋果正式收購(gòu)PrimeSense，將它的技術(shù)和專利收入囊中，并且停止對(duì)外技術(shù)授權(quán)和供貨。顯然這次蘋果使用的深度攝像頭技術(shù)就是來自收購(gòu)的PrimeSense，使用結(jié)構(gòu)光技術(shù)路線。

如果大家認(rèn)為只有微軟和蘋果有大動(dòng)作，那就圖樣了，前面提到的Intel也是通過收購(gòu)Tyzx和Omek等公司做出了RealSense這一明星級(jí)產(chǎn)品，現(xiàn)在任何公眾場(chǎng)合都是Intel高調(diào)宣傳的重點(diǎn)，去年還收購(gòu)了視覺處理器廠商Movidius。被Facebook收購(gòu)的VR巨頭Occulus在2014年左右接連收購(gòu)了Nimble VR、13th Lab、Surreal Vision和Pebbles Interfaces等多家相關(guān)領(lǐng)域創(chuàng)業(yè)公司，完善了自己的技術(shù)布局。

索尼則在 2015 年 10 月宣布收購(gòu)比利時(shí)一家名為 SoftKinetic 的TOF傳感器初創(chuàng)公司，為自己的VR和游戲機(jī)產(chǎn)品保駕護(hù)航。

軟件巨頭谷歌雖然沒有通過收購(gòu)直接進(jìn)入深度攝像頭硬件領(lǐng)域，但它的Project Tango卻是利用深度攝像頭做移動(dòng)應(yīng)用的最佳軟件范例，并且前不久開源了一個(gè)業(yè)界最關(guān)心的視覺SLAM(同步定位與建圖的縮寫)方案，聯(lián)想也發(fā)布了一款使用Tango方案的Phablab2手機(jī)，作為開發(fā)者的開發(fā)平臺(tái)。

顯然深度攝像頭及相關(guān)的計(jì)算視覺領(lǐng)域已經(jīng)成為整個(gè)科技行業(yè)最熱門的領(lǐng)域之一，為何熱門?

從前面的介紹中可以看出，一個(gè)能夠獲得環(huán)境三維信息的傳感器對(duì)機(jī)器識(shí)別和認(rèn)識(shí)世界起到了極端重要的作用，因?yàn)橐曈X信息是人腦和機(jī)器獲取外界信息最大的渠道，人的眼鏡能夠獲得三維的信息，所以對(duì)世界的識(shí)別會(huì)比較準(zhǔn)確。

原來由于技術(shù)的限制，普通攝像頭獲得的平面圖像信息對(duì)機(jī)器理解世界產(chǎn)生了巨大的限制，現(xiàn)在由于深度攝像頭的出現(xiàn)，使得機(jī)器也獲得了三維視覺能力，讓機(jī)器認(rèn)識(shí)和理解世界產(chǎn)生了飛躍的進(jìn)步。人工智能要借助于計(jì)算視覺的發(fā)展來獲取和識(shí)別外界的視覺信息。

所以今天在機(jī)器人導(dǎo)航、自動(dòng)駕駛、無人機(jī)、AR/VR/MR、三維重建、人機(jī)互動(dòng)、智能制造等最熱門的領(lǐng)域都有深度攝像頭的身影閃現(xiàn)，而且在這些領(lǐng)域都是必不可少的基礎(chǔ)傳感器，所以巨頭的這些動(dòng)作也就不難理解，最基礎(chǔ)核心的技術(shù)自然要自己掌握才放心。

在人工智能火熱的今天，該領(lǐng)域成為顯學(xué)自然是應(yīng)有之義，只不過行業(yè)內(nèi)熱鬧不代表能傳遞到大眾領(lǐng)域，這次蘋果的出手終于將熱度帶到大眾市場(chǎng)，并且在資本市場(chǎng)已經(jīng)產(chǎn)生影響。

尤其是蘋果在整合供應(yīng)鏈的方面也有了大動(dòng)作，它主導(dǎo)的幾個(gè)供應(yīng)商之間的資本運(yùn)作已經(jīng)啟動(dòng)，比如奧地利微電子(AMS)就高價(jià)收購(gòu)了Heptagon，歐菲光也收購(gòu)了一家以色列初創(chuàng)公司mantis vision。當(dāng)然，這一切都僅僅是開始，今后的資本運(yùn)作會(huì)更加頻繁。

顯然國(guó)內(nèi)資本市場(chǎng)也不會(huì)放過這個(gè)風(fēng)口，搜索枯腸，國(guó)內(nèi)能夠和該領(lǐng)域直接掛鉤的上市公司幾乎沒有。那么非上市公司呢?居然發(fā)現(xiàn)中國(guó)在該領(lǐng)域的初創(chuàng)公司已經(jīng)走在了世界的前列。圖漾科技就是其中一家，這家總部位于上海的初創(chuàng)公司在業(yè)內(nèi)已經(jīng)名聲在外，最近更是接到大量投資機(jī)構(gòu)的拜訪請(qǐng)求?！白罱鼇碚椅覀兊耐顿Y機(jī)構(gòu)幾乎踩破門檻，主要是來了解行業(yè)信息，當(dāng)然也會(huì)提到今后的投資機(jī)會(huì)，”圖漾科技的副總經(jīng)理徐韜向我們透露。近期他們發(fā)布了一款高清分辨率(實(shí)際達(dá)到960P)的深度攝像頭，從性能指標(biāo)看，它已經(jīng)超越RealSense和Kinect2。

說到技術(shù)路線，現(xiàn)在深度攝像頭主流有三個(gè)技術(shù)路線：?jiǎn)文拷Y(jié)構(gòu)光、TOF(飛行時(shí)間)和雙目視覺。TOF原理是傳感器發(fā)出經(jīng)調(diào)制的近紅外光，遇物體后反射，通過計(jì)算光線發(fā)射和反射時(shí)間差或相位差來?yè)Q算被拍攝物體的距離。

結(jié)構(gòu)光(Structured Light)技術(shù)則要相對(duì)復(fù)雜一些，該技術(shù)將編碼的光柵或線光源等投射到被測(cè)物上，根據(jù)它們產(chǎn)生的畸變來解調(diào)出被測(cè)物的三維信息。

雙目視覺則是和人眼一樣用兩個(gè)普通攝像頭以視差的方式來計(jì)算被測(cè)物距離。三種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，在現(xiàn)有技術(shù)條件下各有應(yīng)用場(chǎng)景。

但圖漾則是結(jié)合了雙目和結(jié)構(gòu)光提出了主動(dòng)雙目的技術(shù)，相比現(xiàn)有方案有了相當(dāng)?shù)脑韮?yōu)勢(shì)，可以獲得更好的深度數(shù)據(jù)質(zhì)量，更好的環(huán)境適應(yīng)性，更高的產(chǎn)品工作壽命和多設(shè)備間無干擾的特性，這些特性在行業(yè)應(yīng)用中幾乎是必備條件，所以他們的產(chǎn)品主要針對(duì)行業(yè)市場(chǎng)開發(fā)，現(xiàn)在主要用在機(jī)器人、安防、物流和工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。

徐韜認(rèn)為：隨著Mantis被收購(gòu)，現(xiàn)在市面上的獨(dú)立深度攝像頭供應(yīng)商只剩下中國(guó)幾家初創(chuàng)公司，那些巨頭都不屑做配件供應(yīng)商，只會(huì)為自己的整機(jī)服務(wù)，比如蘋果收購(gòu)PrimeSense以后就不再對(duì)外供貨，很多廠商失去核心部件供應(yīng)商，造成巨大的供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)。只有Intel提供攝像頭模組，但需要搭配它的處理器，型號(hào)也極少，不能定制，無法滿足絕大部分客戶需求。

再加上全球電子產(chǎn)業(yè)鏈高度集中在中國(guó)，讓本土的初創(chuàng)企業(yè)擁有了極大的生存空間。

結(jié)合智能手機(jī)市場(chǎng)份額愈來愈集中到中國(guó)廠商的趨勢(shì)，深度攝像頭移動(dòng)市場(chǎng)的戰(zhàn)爭(zhēng)幾乎就是在蘋果和中國(guó)廠商之間展開。

蘋果所開啟的深度攝像頭移動(dòng)市場(chǎng)將會(huì)在大眾市場(chǎng)快速普及三維視覺的應(yīng)用，其市場(chǎng)想象空間巨大，但這次我們終于可以看到有本土企業(yè)在這個(gè)新興市場(chǎng)成為主力玩家。