【導讀】在現代工業自動化領域，3D視覺技術堪稱關鍵先生。相比老派的2D傳感器只能展示平面圖像，3D技術簡直像開了"透視眼"。2D傳感器能識別物品尺寸條形碼，卻搞不定物體真實形態和尺寸的測量，遇到凹痕、缺陷這些"細節題"更容易抓瞎。更頭疼的是，2D傳感器還是個"光線控"，光照稍不如意，關鍵數據就可能變得影影綽綽，直接影響檢測效果。
在現代工業自動化領域，3D視覺技術堪稱關鍵先生。相比老派的2D傳感器只能展示平面圖像，3D技術簡直像開了"透視眼"。2D傳感器能識別物品尺寸條形碼，卻搞不定物體真實形態和尺寸的測量，遇到凹痕、缺陷這些"細節題"更容易抓瞎。更頭疼的是，2D傳感器還是個"光線控"，光照稍不如意，關鍵數據就可能變得影影綽綽，直接影響檢測效果。
然而，深度感知技術通過模擬人類視覺，以3D方式處理Z軸，為突破這些限制帶來了曙光。現在，深度攝像頭可以分辨物體的完整性，對設備進行精確檢查，甚至可以捕捉細微的面部特征，為門禁控制等應用提供強大支持。憑借這些出色性能，3D視覺成為了重塑市場格局的關鍵力量，給國防、航空航天、醫療、汽車、消費電子等各行各業帶來了深遠影響。無論是障礙物檢測、面部識別、自動駕駛還是機器人助手，深度感知都已經成為了現代工業自動化領域不可或缺的重要技術。
各種各樣的深度感知技術都依賴于主動或被動視覺照明。基于被動照明的深度感知通常需要高度校準的立體傳感器和視差，這與人眼的視覺機制非常相似。主動感知則會向目標發射光束，并利用反射的能量確定深度信息。這種技術需要一個能量發射器，但它優勢明顯，例如能夠穿透云霧和煙塵、可以全天候工作，測量結果更加精準可靠。
主動照明技術有以下幾種：直接飛行時間(dToF)、間接飛行時間(iToF)、結構光和主動立體視覺。間接飛行時間(iToF)技術利用發射信號和接收信號之間的相位差來計算距離。這種方法準確性很高，并且照明硬件非常簡單。
本文將介紹安森美(onsemi)最新推出的產品系列——Hypelux ID。該系列在iToF技術領域取得了重大進展，能夠提升當前工業和消費應用中的深度感知能力。
現有iToF技術局限性導致其難以大規模普及
iToF感知是許多應用的核心技術。常見的用例包括各種智能手機都支持的面部識別功能。然而，這種訪問控制功能只能在近距離范圍內發揮作用。除此之外，iToF技術還被廣泛應用于機器視覺(MV)、機器人、增強現實/虛擬現實(AR/VR)、生物識別、患者監測等領域。目前，這些應用僅限于室內近距離（5米內）環境，針對不需要高分辨率的靜止目標使用。iToF技術的潛在應用范圍受到多重挑戰的制約，具體涉及到運動問題，硬件和數據處理架構的開銷與復雜性，以及對精密校準的需求。
這些重大障礙迫使工程師們要么采用復雜且昂貴的3D方案來獲取深度信息，要么徹底放棄獲取深度信息方案。安森美憑借杰出的創新實力，強勢推出Hyperlux ID 系列，成功突破了以往的技術限制，充分釋放了iToF技術的核心優勢。Hyperlux ID 的iToF實現方案將有望促使這項重要技術得到更廣泛的應用。
Hyperlux ID 技術進展詳情介紹
安森美的Hyperlux ID 感知系列首兩款120萬分辨率(MP) iToF 產品，即AF0130和AF0131。該系列將從以下四個關鍵方面改善傳感器性能以及優化相關開發流程：
1.獲取移動目標的可靠深度信息
2.優化分辨率和深度距離，提高準確性
3.降低成本并減小尺寸
4.減少校準時間
下面將展開詳細探討以上四點。
減少運動偽影
為了實現更廣泛的應用，iToF傳感器必須能夠有效處理移動目標，產生無運動偽影的準確結果。前文提到，iToF感知依賴于光反射，需利用四個或更多不同相位來計算深度。市面上現有的 iToF感知方案幾乎都無法同時捕獲和處理這些相位，因而難以應對移動目標的應用。Hyperlux ID深度傳感器采用獨特的專有集成和讀出結構設計，可以通過兼具片上存儲和實時處理能力的全局快門捕獲快速移動目標，支持傳送帶操作、機械臂、監控、防撞、手勢檢測等應用。
倉庫中的iToF應用
更高分辨率=更高準確性和更大深度
目前市場上的大多數iToF傳感器僅支持VGA分辨率，這導致其準確性不足，進而限制了其應用范圍。前文提到，VGA之所以更為盛行，主要歸因于其復雜的相位捕獲機制以及數據密集型處理需求。
相比之下，Hyperlux ID 傳感器采用高性能3.5 μm 背照(BSI)像素設計，分辨率達1.2 MP (1280x960)。比VGA更高的分辨率給Hyperlux ID 傳感器帶來了更多優勢，不僅擴展了其深度范圍，在近距離使用時，它還能實現非常高的準確性，并支持使用廣角光學元件。
憑借更高的分辨率，Hyperlux ID傳感器還進一步提高了量子效率，降低了深度抖動。所有這些性能改進的結合，為iToF傳感器在高分辨率和深度需求突出的應用領域開辟了新的應用前景，比如手勢識別、質量檢測與控制、訪問控制等。
現有iToF方案（左）與安森美的新型先進Hyperlux ID iToF（右）
更大范圍
得益于分辨率的提升，Hyperlux ID 深度傳感器的深度測量范圍優于當前市場上的其他iToF傳感器。目前iToF產品的室內測量范圍普遍小于10米，而Hyperlux ID iToF 傳感器系列可以達到30米。高性能全局快門像素的采用，使得整個傳感器陣列能夠與主動紅外光精準對齊，從而有效抑制其他紅外源（包括常見的室內燈光和最具挑戰性的太陽光）產生的干擾。
校準和開發更加輕松
要準確記錄和計算相位差，必須先精確校準iToF傳感器，這一過程通常非常耗時。為了簡化此過程，我們開發了一種專有方法，使Hyperlux ID 傳感器更便于校準，從而大幅縮短了設置時間。
為了協助開發，安森美還打造了一套易于使用的開發套件，其中包括一個主板、一個傳感器主板和一個激光板。此套件可在室內和室外使用，支持的范圍為0.5 - 30 米，能夠分析圖像，進而生成深度圖、3D點云以及相關的相位和深度數據。
最后，通過使用擴頻技術，許多iToF傳感器和其他支持紅外的設備可以在同一系統中協同工作，完全無需擔心設備間的信號干擾。
安森美的iToF傳感器以更低成本實現更強大功能
iToF傳感器以其精準的3D深度測量能力，在工業和消費應用中占據了重要地位。安森美的Hyperlux ID 深度傳感器顯著提升了iToF深度感知技術的性能并簡化了相關設計，為此類技術開創了嶄新的應用未來。
與目前市面上的iToF傳感器相比，Hyperlux ID 深度傳感器能夠更有效地處理運動中、戶外環境和更遠距離的目標。此外，新穎的設計降低了Hyperlux ID 深度傳感器的成本，減少了對電路板空間的需求，而且還更易于使用。
Hyperlux ID 系列深度傳感器目前包括兩款產品：AF0130和AF0131。AF0130內置了深度處理功能，而AF0131則無此功能，更適合希望使用自有原創算法的客戶。
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