因頻頻亮相在各家高端旗艦手機上，ToF技術近年來開始為廣大消費者熟知。除了應用在手機上之外，ToF也正在汽車ADAS、安防監(jiān)控等諸多領域大顯身手。近日，知名半導體公司ADI宣布與Jungo合作開發(fā)基于飛行時間(ToF)和2D紅外(IR)技術的攝像頭解決方案，以實現(xiàn)車內駕駛員及座艙監(jiān)測。事實上，隨著近年來汽車行業(yè)日益重視對汽車乘員和行人的保護，作為3D深度視覺領域三大主流方案之一，以ToF為代表的汽車智能化趨勢也正加速演進，逐漸成為提升車輛安全性的關鍵技術。

汽車安全問題凸顯，ToF技術成破局之道

ToF逐漸成為提升車輛安全性的關鍵技術，背后還得從汽車安全說起。2018年聯(lián)合國公布的數(shù)據(jù)顯示，全球每年約有125萬人因道路交通事故喪生。美國高速公路安全保險機構認為，汽車配備基礎的智能輔助系統(tǒng)可以避免超過60%的交通事故。因此，國內外各大廠商近年來紛紛在ADAS領域大展拳腳之際，被譽為汽車“眼睛”的ToF技術也隨之水漲船高。MarketsandMarkets預計，ToF傳感器市場規(guī)模將從2020年的28億美元增長到2025年的69億美元，而市場持續(xù)擴張主要源自汽車產業(yè)對ToF傳感器需求的增長。

當前，ToF在汽車行業(yè)的應用主要分為三個領域：一是座艙內部的駕駛者疲勞監(jiān)測、手勢識別、人臉識別;二是固態(tài)激光雷達，其可以看做一種固態(tài)激光雷達，有Flash型和單光子型;第三個領域則是自動泊車領域。在此次ADI與Jungo的合作中，ADI提供ToF技術和Jungo的CoDriver軟件相結合，有望通過觀察頭部、身體位置以及眼睛注視情況，監(jiān)測車內人員的睡意和注意力分散程度。

Jungo成立于2013年，是一家從Cisco Systems剝離出來的汽車軟件公司，基于領先的深度學習、機器學習和計算機視覺算法，其基于相機的創(chuàng)新司機狀態(tài)監(jiān)測軟件解決方案CoDriver，實現(xiàn)對車內駕駛員完整、實時的狀態(tài)監(jiān)測，特別是對于當前從完全人工駕駛到半自動以及全自動駕駛的演進中，該解決方案意義重大，汽車能實時偵測到駕駛人員是否準備接管汽車。該解決方案還有望實現(xiàn)基于面部、身體和手勢的智能交互，提供各個車內人員的人臉識別功能，從而實現(xiàn)個性化信息娛樂及服務以及拼車支付等功能。ADI公司專家對此次合作給予了高度評價，認為此次合作可以將座艙監(jiān)測和基于ToF的駕駛員和乘客監(jiān)測提升到一個新的水平，進而提高車輛安全性。

當ToF遇上汽車，不得不說的兩大優(yōu)勢

ToF幫助汽車提升安全性的背后，與其出眾的技術優(yōu)勢密不可分。當前，實現(xiàn)3D方案的手段可分為以下三類主流技術：結構光、雙目視覺和ToF飛行時間。相比其他兩種3D深度視覺方案，ToF在實際應用中的優(yōu)勢顯著。

三大主流技術中，RGB雙目其特點是接近人類的感知，但沒法精確提取到深度數(shù)據(jù);而結構光雖相對于RGB雙目獲取的距離信息更準確，卻只適用于近距離和特定場景下的3D數(shù)據(jù)信息采集。相較之下，ToF技術不僅適配范圍更廣，從近距離、遠距離皆可，同時提取到的信息也非常準確。具體到ADI公司的ToF技術中，這項技術能達到VGA影像分辨率與精準度，同時又具備更低的功耗與占位空間，深度數(shù)據(jù)能有效增加影像識別度，達到對象判斷的精準度。

ADI公司所開發(fā)的ToF模塊結合影像傳感器和VGA ToF傳感器模塊與內建圖像處理器方案，比傳統(tǒng)音波檢測具備更佳的檢測角度，也更能準確測量物體跟汽車的距離。因此可為汽車倒車系統(tǒng)、開門防護系統(tǒng)、停車輔助系統(tǒng)及盲點偵測等應用提供更大范圍的碰撞偵測預防。

如何打造系統(tǒng)級ToF方案?

解決方案的整體優(yōu)勢，離不開核心器件的支持。作為ToF方案的核心器件之一，ADI的ToF 前端芯片ADDI903x系列支持CCD紅外光ToF傳感器，分辨率可達 640x480。ADDI903x可將影像信號轉換為數(shù)字信號，并提供高精確度的脈波時間控制器，閉回路設計，讓激光二極管控制的脈波寬度更準確，進而可以得到更精準的深度數(shù)據(jù)。

ADI公司ToF方案的完整系統(tǒng)組成

據(jù)了解，ADI的主芯片ADDI9033和ADDI9036具有很好的性能，傳感器將采集過來的信號轉換成電信號，運用深度計算把信息送到SOC處理，然后將數(shù)據(jù)提供給算法公司適配，整個過程涉及傳感器、鏡頭、發(fā)射器件、平臺、應用等。因此，以傳感器和前端芯片ADDI903x為核心的ToF技術方案，擁有超高幀率和實時性，能快速而又準確的獲取整體圖像的深度信息，同時ToF圖像傳感器芯片可直接測量到對象的距離。另外，該方案在戶外性能方面非常出色，可支持940nm光源，且每個像素都有獨特的背景照明抑制電路。

總體來看， ADI的ToF解決方案在同樣的尺寸或同樣的成本，提供更高的系統(tǒng)性能。 ADI針對車內檢測系統(tǒng)打造的ToF技術方案，其其靈敏度、環(huán)境光耐受能力以及分辨率，這些性能使得ADI ToF方案可支持寬視場角應用需求，為車內駕駛員監(jiān)控和手勢識別設備具有更出色的靈敏度、更高的集成度、更為豐富的功能和更低的能耗。

結語

作為3D深度視覺領域三大主流方案之一，近年來ToF技術在行業(yè)的落地不止于汽車行業(yè)。在智能手機、安防、醫(yī)療、汽車和工業(yè)等傳統(tǒng)應用市場，ToF也有著廣袤的發(fā)揮價值場景，其市場潛力毋庸置疑。而隨著汽車智能化趨勢加速演進，作為激光雷達、智能攝像頭等深度測距傳感器領域最主流的方案，ToF正助力汽車行業(yè)實現(xiàn)未來目標——自動駕駛。