大家耳熟能詳?shù)纳疃葦z像頭技術(shù)和應(yīng)用有英特爾的RealSense、微軟的 Kinect、蘋果的 PrimeSense、以及谷歌的Project Tango等。不過可以看到這一技術(shù)的研究和開發(fā)多為國外公司，國內(nèi)計算視覺方面的公司或創(chuàng)業(yè)團隊屈指可數(shù)，技術(shù)上的壁壘相當(dāng)大。但《智慧產(chǎn)品圈》筆者了解到國內(nèi)的一家企業(yè)——深圳樂行天下科技有限公司在深度攝像頭的開發(fā)上已取得不錯成績。

目前實現(xiàn)物體深度檢測的主流技術(shù)有三類：第一種是(單目)結(jié)構(gòu)光技術(shù)，其代表產(chǎn)品是Kinect I代，主要優(yōu)勢有識別距離遠;不過硬件難度和成本稍高，只適合室內(nèi)環(huán)境。第二種是雙目視覺技術(shù)，采用兩個RGB攝像頭，模仿人的兩眼進行測距，精度更高，但容易受光照影響。第三種是飛行時間法(TOF Time of flight)，能夠?qū)崟r快速的計算深度信息，進行準確的三維探測，在體感應(yīng)用上非常好，但是成本較高、像素較低，目前能看到的應(yīng)用是微軟的Kinect II代。

樂行天下采用的正是第三類TOF技術(shù)，其原理是采用光的飛行時間測量方法，將特定波長(850nm)的紅外光經(jīng)過調(diào)制后發(fā)射出去，在遇見障礙物后會反射回來，深度攝像頭的CMOS Sensor會捕捉到之間不同的相位，通過計算光的飛行時間，得出相應(yīng)的距離信息。

圖1：TOF測量原理

該公司開發(fā)的RGBD 3D視覺深度攝像頭設(shè)備除了有一顆TOF深度攝像頭以測量視覺范圍內(nèi)的景物深度信息和輪廓信息外，還有另外一顆普通RGB拍照攝像頭，用于獲得物理表面紋理信息，兩者結(jié)合就可以很好的判斷前方物體距離和形狀，再配合樂行自主開發(fā)的人物識別、人臉識別、輪廓分離、骨骼追蹤、動作識別等算法，可應(yīng)用于機器人定位和導(dǎo)航、VR/AR手勢識別、體感游戲、三維建模、工業(yè)智能化檢測等等領(lǐng)域。

圖2：樂行天下RGBD 3D深度攝像頭結(jié)構(gòu)圖

該公司機器人事業(yè)部聯(lián)合創(chuàng)始人陳鎏指出，相較于普通RGB雙目深度攝像頭，TOF優(yōu)勢明顯。因為前者對光照非常敏感，不同光照情況下效果不一樣，容易出錯，特別到了晚上沒有光照的情況下基本失效。后者不受外界環(huán)境影響，無論白天黑夜都可以知道前方是否有障礙物。而且發(fā)射的特定波長的紅外光經(jīng)過樂行天下自主研發(fā)的微透鏡陳列后，會均勻地分散在攝像頭前方的空間內(nèi)，進一步的提高了發(fā)光的效率，使得該設(shè)備適用于復(fù)雜環(huán)境的室內(nèi)，也適用于無強烈陽光直射的室外。

深度攝像頭有幾個關(guān)鍵技術(shù)規(guī)格，一個是檢測范圍，看最大檢測距離;第二是檢測精度，看誤差多少;第三是檢測角度，看鏡頭的視角多大;第四是檢測速度，每秒能刷新多少次。該設(shè)備的測量范圍為0.5-5m，精度誤差可達10mm，視場角可達80°(對角)，幀率30 FPS，其性能參數(shù)相當(dāng)不錯。雖然其深度攝像頭像素是320×240，像素并不高，不過這個像素大小對于機器人等已經(jīng)完全夠用。另一個RGB攝像頭有1920×1080的高清像素，視場角86×62×90，幀率亦是30FPS。

圖3：樂行天下RGBD 3D深度攝像頭效果圖

“目前利用TOF技術(shù)開發(fā)的深度攝像頭在國內(nèi)來說僅我們一家，國外做的公司也不多，能看到有實際應(yīng)用的也只有微軟一家?！标愽瘫硎?。深度視覺本身就是一項開發(fā)難度很大的技術(shù)，要進入這一領(lǐng)域需要有深厚的技術(shù)積累和跨越兩大壁壘，“一是時間壁壘，我們的TOF傳感器采用的是TI的方案，因為一直與TI有深度合作，所以可以比其他人提前半年將方案做出來;TOF是TI去年才推出的，但是現(xiàn)在我們的板子(模塊)已經(jīng)做出來了。二是算法壁壘，光拿到傳感器輸出的數(shù)據(jù)還不夠，因為噪點很大，需要做非常多的校準和數(shù)據(jù)處理等算法工作，這個非常關(guān)鍵，影響到整個輸出效果?！彼f道。

為了能讓有需求的用戶可以快速集成深度攝像頭，樂行天下提供整個視覺模塊，包括光學(xué)部分，對不同的平臺都有相應(yīng)的支持，如提供Windows、Linux、Android系統(tǒng)下的API庫，支持OPENNI接口和ROS系統(tǒng)，同時也可以提供包括人物檢測、動作捕捉等相關(guān)算法庫，還可以根據(jù)用戶實際需求定制相關(guān)內(nèi)容。目前已有一些機器人公司在與該公司進行合作。

陳鎏表示，大家對于樂行天下比較熟識的是其體感平衡車，但公司在機器人導(dǎo)航定位相關(guān)技術(shù)也已經(jīng)有多年的技術(shù)沉淀，除了前面提到的3D深度攝像頭外，樂行機器人事業(yè)部還有基于自主研發(fā)的低成本激光雷達的模組套件和方案，包含SLAM全套算法，測量距離6米，可實現(xiàn)室內(nèi)定位與導(dǎo)航、避障;還有針對機器人整機，結(jié)合激光雷達、深度攝像頭、超聲波等模組以及碰撞傳感器等多種技術(shù)的方案，可進行環(huán)境的混合感知，很好解決機器人在室內(nèi)運動過程中的定位和導(dǎo)航以及動態(tài)障礙物探測等問題。

“在以上三大領(lǐng)域，我們可提供良好的效果展現(xiàn)，優(yōu)質(zhì)的技術(shù)服務(wù)，以及低成本的模組套件，”他說道，“我們希望致力于機器人智能化和產(chǎn)業(yè)化的推廣，將人工智能真正引入人們的生活?！?/span>