IoT系列文章｜ToF 3D圖像傳感器正在改變我們參與攝影和混合現實的方式

                                                                                                                        圖2 兩個檢測器交替收集感興趣物體的光（圖源：作者）

|  優勢及應用

ToF傳感器可以在不影響圖像解析度的情況下，擴大測量範圍，並在低成本、可靠和緊湊的封裝中提供全部數字細節，這為3D增強型攝影提供了優化解決方案。最新的ToF傳感器功耗較低，對移動設備來說，是一個具有吸引力的選擇。此外，與結構光發射等技術相比，ToF傳感器對精確的機械對準的依賴程度較低。新型ToF傳感器允許使用更高的調製頻率，因此，顯著提高了精度。

Stratview Research的數據顯示，從2021到2026年，ToF的年增長率有望達到16.8%^（1）。ToF攝像頭的應用主要集中在消費電子行業和物流行業的3D成像和掃描。它有望通過以低成本提供豐富的3D視覺效果來徹底革新3D檢測和成像。


ToF傳感器可以用於輔助面部識別、安全跟蹤、庫存管理，以及環境和建築物映射等應用。在現代車輛中，ToF傳感器可實現近距離環境映射、輔助泊車以及車內的許多其他功能，例如：駕駛員監控或手勢控制。不過，最有趣的應用要數消費電子和混合現實。憑藉小巧的外形和較高的能效，ToF傳感器可能是唯一一項準備進軍消費電子領域的3D成像技術。

|  案例研究：增強AR/ MR體驗

將3D ToF傳感器整合到消費電子領域，仍是一個尚未開發的市場，具有顛覆性的意義。Counterpoint Research稱，在智慧型手機中整合ToF攝像頭，有望成為未來的主要趨勢之一^（2）。在最近的一場網絡研討會上，來自TECNO、三星和DXOMARK Image Labs的專家聲稱，ToF和動態視覺傳感器（DVS）等功能可以使手機攝像頭的性能勝過數碼單反相機（DSLR）^（3）。在過去，智慧型手機和遊戲設備將3D ToF攝像頭用於高度逼真的增強顯示/混合現實（AR/MR）應用。AR/MR應用將現實世界與虛擬元素相融合，為用戶帶來了更好的商業互動、3D設計和遊戲娛樂體驗。

儘管AR/MR尚未成為主流，但隨著這些技術背後的工具的迅猛發展，AR/MR成為智慧型手機日常用途的代名詞指日可待。

實現MR體驗所需的兩大要素分別是：智慧型手機攝像頭以及可以檢測用戶周圍環境並將其顯示在螢幕上的應用程序。通過這種方式，就可以映射現實世界，然後將虛擬圖像放入其中。為實現這一點，智慧型手機攝像頭必須能夠對掃描區域提供深度和細節圖像。

ToF傳感器通過準確映射物體及其周圍環境，成為該場景中的主角。MR是大有前途的3D設計輔助技術，例如：室內設計師可以使用自己的手機繪製房間，並進行數字化家具布置。同樣，真實世界的物體也可以使用ToF傳感器攝像頭進行3D映射和數字化處理。市面上已經有了很多這類商用移動應用程序，但卻因攝像頭而無法實現逼真的映射效果⁽⁴⁾。

ToF將顯著增強深度信息，而映射圖像又為創新和快速的 3D設計帶來了無限可能。混合現實的另一個應用是商業交互，專業人士可以藉此展示逼真的場地/項目圖像，來加深理解。

MR還被用於創建真實的商業背景，也就是將人們插入一個人的視野中，並將虛擬會議變成真實會議。ToF傳感器是這個操作的核心，因為只有3D成像提供的深度信息才能使這種體驗更加逼真。最近，由社交網絡巨頭推出的元宇宙概念就將利用這一精確技術，這將促進對ToF傳感器的需求和創新。