電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃山明）作為機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的主要信息源，視覺(jué)傳感器一直在眾多視覺(jué)設(shè)備中占據(jù)重要位置。尤其是通過(guò)視覺(jué)傳感器，可以幫助機(jī)器對(duì)物品進(jìn)行測(cè)量與判斷，從而賦予這些機(jī)器更豐富的應(yīng)用場(chǎng)景。而今，視覺(jué)傳感器開(kāi)始向3D發(fā)展，帶給家用場(chǎng)景下更豐富和完善的功能。

視覺(jué)傳感器的發(fā)展

視覺(jué)傳感器的概念最早在20世紀(jì)50年代后期開(kāi)始形成，并隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步和機(jī)器人研究的發(fā)展而逐漸興起。當(dāng)時(shí)出現(xiàn)了光學(xué)倍增管（PMT），這是一種真空光電管，它通過(guò)光電效應(yīng)產(chǎn)生的電子來(lái)檢測(cè)光信號(hào)。隨后在1965至1970年間，IBM、Fairchild等企業(yè)開(kāi)發(fā)了光電和雙極二極管陣列。

在這一階段，視覺(jué)系統(tǒng)主要用于處理簡(jiǎn)單環(huán)境中的物體識(shí)別，如機(jī)器人的“積木世界”識(shí)別任務(wù)。

到了1970年，CCD（Charge-Coupled Device）圖像傳感器在Bell實(shí)驗(yàn)室被發(fā)明，由于其高量子效率、高靈敏度等優(yōu)點(diǎn)，CCD成為了圖像傳感器市場(chǎng)的主導(dǎo)技術(shù)。這一時(shí)期，隨著圖像傳感器技術(shù)的進(jìn)步和計(jì)算機(jī)性能的提升，視覺(jué)傳感器在工業(yè)檢測(cè)、軍事偵察等領(lǐng)域得到初步應(yīng)用，但受限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，功能較為有限。

90年代末，隨著技術(shù)的進(jìn)步，CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）圖像傳感器開(kāi)始出現(xiàn)，它在成本和集成度上具有優(yōu)勢(shì)，逐漸在市場(chǎng)中占據(jù)一席之地。

到了20世紀(jì)80年代，隨著半導(dǎo)體工藝的成熟，CMOS和CCD圖像傳感器的成像質(zhì)量、響應(yīng)速度和集成度都有了顯著提升。這一進(jìn)步推動(dòng)了機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展，使得視覺(jué)傳感器成為工業(yè)自動(dòng)化中不可或缺的組成部分。同時(shí)，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的集成度增強(qiáng)，出現(xiàn)了更多基于PC或嵌入式系統(tǒng)的解決方案。

隨著進(jìn)入到21世紀(jì)，視覺(jué)技術(shù)經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)變，視覺(jué)傳感器作為機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的核心，其功能不僅限于圖像捕捉，還包括圖像處理和分析?，F(xiàn)代視覺(jué)傳感器通常配備有先進(jìn)的光學(xué)元件和電子元件，能夠提供高質(zhì)量的圖像數(shù)據(jù)，以支持復(fù)雜的視覺(jué)處理任務(wù)。

尤其是3D視覺(jué)感知技術(shù)正在迎來(lái)快速增長(zhǎng)時(shí)期，它能夠提供比2D圖像更豐富的空間信息。

視覺(jué)傳感器從2D向3D邁進(jìn)

隨著工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)器人技術(shù)以及自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域的快速發(fā)展，對(duì)物體識(shí)別和環(huán)境感知的精度要求越來(lái)越高，2D視覺(jué)傳感器雖然能夠提供平面圖像信息，但在處理深度信息和三維空間中的物體位置時(shí)存在局限性。

3D視覺(jué)傳感器，如立體相機(jī)、結(jié)構(gòu)光相機(jī)、飛行時(shí)間（ToF）相機(jī)、激光雷達(dá)（LiDAR）等，能捕捉到場(chǎng)景或物體的三維幾何信息，從而實(shí)現(xiàn)更精確的位置測(cè)量、體積計(jì)算、形狀分析以及在復(fù)雜環(huán)境下的智能決策。這些傳感器通過(guò)不同的原理生成深度數(shù)據(jù)，大大提升了系統(tǒng)對(duì)周圍環(huán)境的理解能力和反應(yīng)速度。

3D視覺(jué)感知技術(shù)是計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，它涉及到如何從多個(gè)視角捕獲的圖像中恢復(fù)和理解三維場(chǎng)景。這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展對(duì)于提高機(jī)器的視覺(jué)感知能力至關(guān)重要，尤其是在自動(dòng)駕駛、智能交通、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域。

在智能家居中，3D視覺(jué)感知技術(shù)不僅提高了家居產(chǎn)品的智能化水平，也為用戶帶來(lái)了更加便捷和舒適的生活體驗(yàn)。比如在智能安防上，3D視覺(jué)技術(shù)可以用于智能監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)識(shí)別家庭成員的身形和行為模式，區(qū)分訪客與潛在入侵者，從而提高家庭安全。

而在智能家電產(chǎn)品中，尤其是掃地機(jī)器人，3D視覺(jué)識(shí)別技術(shù)被用來(lái)識(shí)別家中的障礙物，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)避障和高效清潔工作。此外，3D視覺(jué)技術(shù)還可以應(yīng)用于智能烹飪?cè)O(shè)備，通過(guò)識(shí)別食物的形狀和大小來(lái)調(diào)整烹飪參數(shù)。

3D視覺(jué)技術(shù)可以提升智能家居中的互動(dòng)娛樂(lè)體驗(yàn)，例如通過(guò)3D感知硬件實(shí)現(xiàn)的AR游戲和應(yīng)用，讓用戶能夠與虛擬內(nèi)容進(jìn)行更自然的交互。

根據(jù)機(jī)構(gòu)GGII預(yù)測(cè)，至2025年我國(guó)機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到468.74億元。其中，2D視覺(jué)市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)360億元，3D視覺(jué)市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)100億元。

小結(jié)

越來(lái)越多的應(yīng)用場(chǎng)景開(kāi)始采用3D視覺(jué)技術(shù)來(lái)替代或補(bǔ)充傳統(tǒng)的2D視覺(jué)方案，這一趨勢(shì)在智能家居中同樣明顯。盡管3D視覺(jué)技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用門檻相對(duì)較高，但其帶來(lái)的性能提升和技術(shù)進(jìn)步使得行業(yè)內(nèi)的研究與投資不斷加大，加速了從2D向3D轉(zhuǎn)變的過(guò)程。