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3D ToF 摄像头在DMS中的应用情况

新出行

用于 DMS 的其它传感器中还包括 ToF 摄像头,经常使用脉冲近红外 LED 与摄像头一起测量在不同帧处拍摄的图像之间的距离的变化。  

性价比分析 

3D 将使系统能够以更高的准确度和稳定性识别眼部、面部和头部运动。但使用 ToF 摄像头的系统成本至少比常规 2D 单目的成本高 50%。 

第二代系统使用 2MP 单目、4 个红外 LED 和处理 SoC,这套基于 2D 单目系统的成本目前约为 100 美元,短期内甚至有望降至 50 美元。至于第三代系统,主机厂进而希望把成本进一步压到 20 美元以下。但如果采用 ToF 传感器,系统可能至少要达到 150 美元(其中硬件部分成本约为 100 美元)。 

高出的成本部分是因为需要将近红外光脉冲到场景,管理不同帧的采集及分析驾驶员面部和头部运动的要求。也正是出于这个原因,汽车行业其实尚未真正在 DMS 中采用 ToF 摄像头,因为 2D 摄像头的成本要低得多,每个仅约 20-30 美元。 

英飞凌的 3D ToF 传感器使用 PMD(Photonic Mixer Device)调节红外照明,通常在 20-80MHz 之间,并采用了针对相应频率敏感的图像传感器。SoftKinetic (索尼)系统使用 CAPD(Current Assisted Photonic Demodulator)的方式也大致相同。然而,这也增加了整个系统的复杂性,并且连续红外照明也在很大程度上提高了功耗。 

ToF 的原理意味着它可以几乎完全抵消环境光,并在较高温度下以较低漂移工作,环境温度甚至可以达到 105˚C。然而,一些最新的 2D 摄像头的增强性能也可以实现。 

一些概念和计划中的方案 

在 2015 法兰克福车展上,Kostal 展示了一个采用了英飞凌 REAL3 传感 IC 的 ToF 传感器。通过 3D 检测驾驶员的面部特征,系统将跟踪驾驶员面部上的 49 个预定点,例如眼睛、眉毛、嘴巴和鼻尖。但该系统始终没有正式推出。

图1

Veoneer 早些时候收购了同样是瑞典的 LiDAR 和 ToF 传感器专业开发公司 Fotonic i Norden,但 Veoneer 在凯德拉克 CT6 的 DMS 方案上选择了 2D 摄像头。不过,据说 CT6 中的 2D 摄像头在太阳光反射到太阳镜的情况下有未能检测驾驶员的脸部的情况。但在这种情况下,3D ToF 传感就可以克服这个问题。但斯巴鲁声称他们的系统不受太阳镜上使用的物质和反光涂层的影响。 

另外,Gestigon 有款概念产品使用了由 PMD Technology 开发的 ToF 摄像头;松下宣布将自家的 ToF 传感器与 NVIDIA Drive AI 平台一起使用;SoftKinetic (索尼)的 TDAx 平台与 Melexis 和 TI 合作;采埃孚的 IOS(Interior Observation Sys.)在 2017 年法兰克福车展上也采用了 3D 摄像头,预计将在 2021 年 SOP。

图2

ZF 的 IOS 摄像头 

法雷奥于 2017 年 3 月收购了 Gestigon,该公司还有用于其它应用的 ToF 摄像头,如手势控制相关的 HMI,可以支持和加强语音控制和触摸屏的 HMI 性能;由伟世通收购的 AllGo 在 CES 2016 上展示的 DMS 解决方案也使用了 ToF 传感器;EDGE3 早先在其概念展示中使用了立体摄像头,但后来出于对成本和复杂性的考虑又完全回到了单目的方案;Tobii 为智能电视提供手势控制 HMI 的 ToF 传感器,并试图将这这项技术拓展到汽车行业的 DMS 应用中。 

综上所述,在实际的 DMS 应用中 3D ToF 摄像头要走的路还很远。但在手势控制领域仍保留了 ToF 摄像头的使用。比如,宝马 5 系、7 系、X3、X5 和 X7 都有手势控制的 HMI 系统,由 SoftKinetic(索尼)提供。但手势这块功能还比较有限,而且也不够准确,所以可能也会成为 ToF 摄像头需求的阻碍。

图3

QVGA 图像传感器 

大多数 ToF 概念产品使用了 QVGA(320x240 像素)图像传感器: 

2017 年 6 月,Melexis 推出了首款用于 ToF 传感的 QVGA 传感器 MLX75023 和 MLX75123 配套芯片组。MLX75023 用于 SoftKinetic(索尼)的解决方案,提供 63dB 动态范围的 QVGA 分辨率,并能够减轻太阳眩光。2018 年 11 月,Melexis 又推出了 MLX75024 传感器和 MLX75123BA 芯片组,可同时支持两个 MLX75024 传感器。

SoftKinetic(索尼)也使用 QVGA 图像传感器。而英飞凌 -PMD 传感器用于 DMS 的规格大约为 100,000 像素(352x288),但该解决方案的图像传感器像素为 17.5x17.5μm,比平均 2D 成像器的像素区域大十倍。 

但是,QVGA 的分辨率低于现在部署在 2D 摄像头上的分辨率,并且无法通过更宽的 FoV 执行乘员监控及更精确的监控系统所需的附加功能。

来源:新出行

本文地址:https://aniolybiznesu.info/news/jishu/94923

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