3D+ToF+IR——蘋果居然把汽車攝像頭硬塞進了iPhone8

蘋果讓單結(jié)構(gòu)光攝像頭擁有雙攝能力

據(jù)凱基證券的分析師郭明池最新發(fā)布的報告，新iphone的前3D相機模組可能包含3個模塊，除既有前相機模塊外，增加IR（不可見光）發(fā)射模塊、與IR接收模塊。郭明池預(yù)期此先進的3D前相機模組，將具備3D感測與3D建模能力。

其中，IR發(fā)射模塊、IR接收模塊構(gòu)成俗稱的結(jié)構(gòu)光模組，負責(zé)收集深度信息，潛在應(yīng)用包括臉部識別與虹膜識別等。IR發(fā)射模塊中的VCSEL發(fā)射出波長約940nm的不可見光到物體與背景，再由IR接收模塊中定制化的1.4MP CIS（黑白，非彩色）收集光信號的變化，并利用PrimeSense演算法計算物體位置與深度信息。其中，演算法將扮演最關(guān)鍵的角色。前3D相機模組（整合前相機、IR發(fā)射模塊、與IR接收模塊）可用于3D建模。整合3D物體深度信息（來自IR發(fā)射模塊、與IR接收模塊）與2D平面彩色圖像信息（來自前相機）可提供3D建模能力。

意味著iPhone8這套前置攝像頭系統(tǒng)啟用全功能的3D感測功能，將會融合景深信息和前置攝像頭的2D圖像并應(yīng)用于臉部識別、虹膜識別和3D自拍等領(lǐng)域，單攝像頭即可實現(xiàn)雙攝像功能。

部分應(yīng)用包括，帶來更好的AR/VR體驗，用戶可以使用自拍，在游戲中使用前置攝像頭掃描的自己的3D臉部圖像讓iPhone生成可在增強現(xiàn)實環(huán)境中使用的3D自拍照片，或者通過手勢識別自動完成部分拍攝。要完成這樣一套3D拍攝+ToF算法+IR紅外檢測系統(tǒng)，做汽車攝像頭系統(tǒng)方案的廠商看來是不是非常眼熟。對，這就是一套非常專業(yè)的汽車駕駛員輔助系統(tǒng)。

此前本刊有過專業(yè)報道，一套由科世達和英飛凌共同打造的先進輔助駕駛系統(tǒng)，只在2015年國際車展（IAA）上展示過一次，目前還未上市最快也要等到2018年，與iPhone8的3D攝像頭有極高的相似度。

iPhone8還未發(fā)布，很難探尋其前置攝像頭的工作原理。不過，我們卻可以從這套汽車攝像頭系統(tǒng)判斷側(cè)面分析一下。

這套系統(tǒng)能檢測到駕駛員是否顯示困倦、打瞌睡或注意力不集中跡象。汽車會立即做出響應(yīng)，譬如，通過振動座椅或警告音。駕駛員注意力越不集中，汽車就越會提起注意。為了快速和準確地做出響應(yīng)，輔助系統(tǒng)和緊急制動系統(tǒng)可在潛在緊急情況發(fā)生之前自動激活。

3D攝像頭時刻跟蹤司機眼皮動作

該3D攝像系統(tǒng)的尺寸僅49×29毫米（大約2×1英寸），被嵌入儀表板：通過方向盤，3D攝像頭朝前“目視”駕駛員的身體和頭部。它會記錄司機頭部的確切位置，并且捕獲司機的眨眼動作——即便司機帶有眼鏡或太陽鏡。

3D攝像頭利用紅外線，即使在不斷變化的光照條件下或在黑暗中也能正常工作。它含有來自英飛凌的Real3 3D圖像傳感器芯片，該芯片能以每秒50次的頻率可靠記錄超過10萬像素的圖像。對于每個像素，它都能同時識別距離和亮度值。從距離數(shù)據(jù)的深度圖像和亮度值的振幅圖像，3D攝像系統(tǒng)就可以識別駕駛員臉上的49個預(yù)先確定的點，如眼睛、眉毛、嘴巴或鼻尖等。算法利用該數(shù)據(jù)計算駕駛員的注意力集中情況。譬如，如果系統(tǒng)檢測到駕駛員有疲勞跡象，就會啟動相應(yīng)對策。

此外，知道駕駛員頭部的確切位置有助于通過平視顯示（HUD）在擋風(fēng)玻璃上投射導(dǎo)航信息，這樣，信息就能恰好在駕駛員的視線內(nèi)，無縫切入駕駛員眼前的街景。這樣，駕駛員就能始終在眼前的同一位置看到導(dǎo)航箭頭——不管他頭部的姿勢如何。

TOF傳感器實現(xiàn)3D立體成像

攝像系統(tǒng)的核心是3D圖像傳感器芯片。該芯片基于飛行時間（ToF）原理，可以測量紅外光從攝像頭到物體所需的往返時間。該時間與物體的距離直接相關(guān)。較之其他3D測量方法，通過ToF，可以直接測量深度數(shù)據(jù)，不需要通過復(fù)雜算法來確定。

意味著，在生產(chǎn)過程結(jié)束時，帶Real3的3D攝像頭還可輕松和永久地進行校準，并且只需要校準一個鏡頭（單攝像頭架構(gòu)）。因此，它們相對較小，不受車輛振動的影響。(是否意味著iPhone8單攝像頭構(gòu)架生產(chǎn)其實并不困難？)

3D ToF攝像頭在車內(nèi)并不僅僅用于檢測司機頭部位置和眨眼目的。它們可用于通過手部運動或身體姿勢控制信息娛樂系統(tǒng)或空調(diào)。