从手机走向汽车，ToF技术在自动驾驶中扮演了怎样的角色?

因频频亮相在各家高端旗舰手机上，ToF技术近年来开始为广大消费者熟知。除了应用在手机上之外，ToF也正在汽车ADAS、安防监控等诸多领域大显身手。近日，知名半导体公司ADI宣布与Jungo合作开发基于飞行时间(ToF)和2D红外(IR)技术的摄像头解决方案，以实现车内驾驶员及座舱监测。事实上，随着近年来汽车行业日益重视对汽车乘员和行人的保护，作为3D深度视觉领域三大主流方案之一，以ToF为代表的汽车智能化趋势也正加速演进，逐渐成为提升车辆安全性的关键技术。

汽车安全问题凸显，ToF技术成破局之道

ToF逐渐成为提升车辆安全性的关键技术，背后还得从汽车安全说起。2018年联合国公布的数据显示，全球每年约有125万人因道路交通事故丧生。美国高速公路安全保险机构认为，汽车配备基础的智能辅助系统可以避免超过60%的交通事故。因此，国内外各大厂商近年来纷纷在ADAS领域大展拳脚之际，被誉为汽车“眼睛”的ToF技术也随之水涨船高。MarketsandMarkets预计，ToF传感器市场规模将从2020年的28亿美元增长到2025年的69亿美元，而市场持续扩张主要源自汽车产业对ToF传感器需求的增长。

当前，ToF在汽车行业的应用主要分为三个领域：一是座舱内部的驾驶者疲劳监测、手势识别、人脸识别;二是固态激光雷达，其可以看做一种固态激光雷达，有Flash型和单光子型;第三个领域则是自动泊车领域。在此次ADI与Jungo的合作中，ADI提供ToF技术和Jungo的CoDriver软件相结合，有望通过观察头部、身体位置以及眼睛注视情况，监测车内人员的睡意和注意力分散程度。

Jungo成立于2013年，是一家从Cisco Systems剥离出来的汽车软件公司，基于领先的深度学习、机器学习和计算机视觉算法，其基于相机的创新司机状态监测软件解决方案CoDriver，实现对车内驾驶员完整、实时的状态监测，特别是对于当前从完全人工驾驶到半自动以及全自动驾驶的演进中，该解决方案意义重大，汽车能实时侦测到驾驶人员是否准备接管汽车。该解决方案还有望实现基于面部、身体和手势的智能交互，提供各个车内人员的人脸识别功能，从而实现个性化信息娱乐及服务以及拼车支付等功能。ADI公司专家对此次合作给予了高度评价，认为此次合作可以将座舱监测和基于ToF的驾驶员和乘客监测提升到一个新的水平，进而提高车辆安全性。

当ToF遇上汽车，不得不说的两大优势

ToF帮助汽车提升安全性的背后，与其出众的技术优势密不可分。当前，实现3D方案的手段可分为以下三类主流技术：结构光、双目视觉和ToF飞行时间。相比其他两种3D深度视觉方案，ToF在实际应用中的优势显著。

三大主流技术中，RGB双目其特点是接近人类的感知，但没法精确提取到深度数据;而结构光虽相对于RGB双目获取的距离信息更准确，却只适用于近距离和特定场景下的3D数据信息采集。相较之下，ToF技术不仅适配范围更广，从近距离、远距离皆可，同时提取到的信息也非常准确。具体到ADI公司的ToF技术中，这项技术能达到VGA影像分辨率与精准度，同时又具备更低的功耗与占位空间，深度数据能有效增加影像识别度，达到对象判断的精准度。

ADI公司所开发的ToF模块结合影像传感器和VGA ToF传感器模块与内建图像处理器方案，比传统音波检测具备更佳的检测角度，也更能准确测量物体跟汽车的距离。因此可为汽车倒车系统、开门防护系统、停车辅助系统及盲点侦测等应用提供更大范围的碰撞侦测预防。

如何打造系统级ToF方案?

解决方案的整体优势，离不开核心器件的支持。作为ToF方案的核心器件之一，ADI的ToF 前端芯片ADDI903x系列支持CCD红外光ToF传感器，分辨率可达 640x480。ADDI903x可将影像信号转换为数字信号，并提供高精确度的脉波时间控制器，闭回路设计，让激光二极管控制的脉波宽度更准确，进而可以得到更精准的深度数据。

ADI公司ToF方案的完整系统组成

据了解，ADI的主芯片ADDI9033和ADDI9036具有很好的性能，传感器将采集过来的信号转换成电信号，运用深度计算把信息送到SOC处理，然后将数据提供给算法公司适配，整个过程涉及传感器、镜头、发射器件、平台、应用等。因此，以传感器和前端芯片ADDI903x为核心的ToF技术方案，拥有超高帧率和实时性，能快速而又准确的获取整体图像的深度信息，同时ToF图像传感器芯片可直接测量到对象的距离。另外，该方案在户外性能方面非常出色，可支持940nm光源，且每个像素都有独特的背景照明抑制电路。

总体来看， ADI的ToF解决方案在同样的尺寸或同样的成本，提供更高的系统性能。 ADI针对车内检测系统打造的ToF技术方案，其其灵敏度、环境光耐受能力以及分辨率，这些性能使得ADI ToF方案可支持宽视场角应用需求，为车内驾驶员监控和手势识别设备具有更出色的灵敏度、更高的集成度、更为丰富的功能和更低的能耗。

结语

作为3D深度视觉领域三大主流方案之一，近年来ToF技术在行业的落地不止于汽车行业。在智能手机、安防、医疗、汽车和工业等传统应用市场，ToF也有着广袤的发挥价值场景，其市场潜力毋庸置疑。而随着汽车智能化趋势加速演进，作为激光雷达、智能摄像头等深度测距传感器领域最主流的方案，ToF正助力汽车行业实现未来目标——自动驾驶。