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              VR/AR、無人機等產業(yè)帶動LED及雷射光學元件需求成長

              2016/9/18 9:53:20 作者: 來源:DIGITIMES Research
              摘要:在3C及游戲應用產品中觸控技術已達成熟之際,下階段隨著AR/VR、無人機等新興產品需求的擴大,為達到更直覺式的互動控制方式等,將帶動3D(即三維)影像測距技術發(fā)展,包括三角測距、結構光源、時差測距等。而據(jù)調研機構觀察,為取得清晰及深度影像以精確計算被測物距離、手勢動作、障礙物回避等,LED/雷射光學元件將在其中扮演關鍵角色。

                在3C及游戲應用產品中觸控技術已達成熟之際,下階段隨著AR/VR、無人機等新興產品需求的擴大,為達到更直覺式的互動控制方式等,將帶動3D(即三維)影像測距技術發(fā)展,包括三角測距、結構光源、時差測距等。而據(jù)調研機構觀察,為取得清晰及深度影像以精確計算被測物距離、手勢動作、障礙物回避等,LED/雷射光學元件將在其中扮演關鍵角色。

                交互新需求的產生 推動3D掃描/測距技術應用

                自人類發(fā)明了工具以來,與工具之間就需要通過一種方式建立起聯(lián)系,用手握住工具的把手就是聯(lián)系的一種。進入電子科技時代,交互的重要性愈加凸顯,就好像遙控器之于空調、鍵盤鼠標之于電腦、游戲手柄之于電視游戲等等,缺少了一個簡單有效的交互,工具對于人類也就失去了意義。

                為突破計算機以鍵盤、鼠標控制與互動的傳統(tǒng)方式,進步到以觸控、語音輸入、手勢控制,甚至以各式視覺感官方式來操作的境界,各大廠無不絞盡腦汁發(fā)展出各種新的互動控制技術,讓人類能以更直覺、更方便的方式,與3C裝置互動。

                其中,「觸控」方式已屬成熟的技術,如今早已廣泛應用在手機、平板、車載電子等裝置。至于語音辨識/輸入技術的發(fā)展,則是透過將語音資料上傳至云端服務器做辨識分析,如今也達到不錯的辨識度,并廣泛應用在日常生活中;現(xiàn)在市面上已有不少3C產品,能以語音命令輸入方式來做互動,且免學習,即可馬上操控,讓人們與機器的互動更自然、直覺。

                然為達到更直覺式的互動控制方式,近年來人機互動發(fā)展趨勢主要以「計算機視覺」為最熱門的領域。當前已有廠商推出這類的3C產品,包含游戲機、手勢控制器、穿戴式控制產品等,讓人們運用手勢控制與體感控制來與計算機互動,但要達到更精細的控制程度,仍有一大段路要走。

                隨著VR與AR技術的發(fā)展,以及人們在虛擬世界尋找存在感的需求的產生,手勢與體感控制勢將成為最自然的互動體驗,因此促使新一代3D(即三維)掃描/測距技術的應用更加廣泛,引爆視覺運算的新需求。從各大ICT廠商們紛紛布局3D掃描、測距相關技術與專利,即可看出這類專利在未來視覺運算應用的重要程度?! ?/p>

                3D感測技術 帶動LED及雷射光學元件需求量成長

                調研機構觀察,隨著手勢、體感、VR、AR、以及掃地機器人、無人機的應用需求興起,導入光學3D攝影機產品并搭配非接觸主動式的測距與感應技術,有逐漸升高趨勢,此將帶動關鍵零組件LED及雷射光學元件需求量成長。

                VR/AR硬件系統(tǒng)設計中,要做到更沉浸式的體驗,必須搭配IR(紅外線)/雷射發(fā)射器、適配器,甚至LED元件等,來做為頭部移動、身體追蹤與定位追蹤(PositionDecetion)、手勢感測(GestureRecognition)、影像投射(Projection)、眼球追蹤(EyeTracking)等系統(tǒng),讓玩家或使用者能夠透過身體部位的移動,與VR世界里的人事物互動交流,例如HTCVive、OculusRift、FOVE等構成即是如此。

                三維手勢

                以體感類游戲為例,自其推出后,其控制器即內建不少MEMS及各種IR/LED元件,現(xiàn)今VR頭盔設計雖亦遵循控制器的設計形式,但配置更多MEMS元件及IRLED感測等元件,以便透過光束的方式來偵測目標位置與移動量。

                歐司朗光電半導體副總裁、紅外業(yè)務總經(jīng)理BodoIschebeck此前也表示,盡管現(xiàn)階段各家VR業(yè)者的感測技術原理均不盡相同,但光學傳感器/元件是不可或缺的關鍵零組件,占VR系統(tǒng)成本比重也相對偏高。因此未來VR廠商還會針對其系統(tǒng)不斷的優(yōu)化,包括整合更多的功能以及更進一步降低成本。目前,歐司朗正積極布局VR與AR。

                目前各3C產品應用到的3D測距技術(三維手勢識別),主要以三角測距(Triangulation)、結構光源(Structure Light)和時差測距(Time of Flight;ToF)等三種技術為主流,其中ToF技術的導入有越來越明朗化的趨勢,成為新一代AR/VR產品、無人機,甚至車輛自動感知主流測距技術。

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                結構光源(Structure Light)

                ToF是SoftKinetic公司所采用的技術,該公司為Intel提供帶手勢識別功能的三維攝像頭。同時,這一硬件技術也是微軟新一代Kinect所使用的。

                

                時差測距(Time of Flight;ToF)

                這種技術的基本原理是加載一個發(fā)光元件,發(fā)光元件發(fā)出的光子在碰到物體表面后會反射回來。使用一個特別的CMOS傳感器來捕捉這些由發(fā)光元件發(fā)出、又從物體表面反射回來的光子,就能得到光子的飛行時間。根據(jù)光子飛行時間進而可以推算出光子飛行的距離,也就得到了物體的深度信息。就計算上而言,ToF是三維手勢識別中最簡單的,不需要任何計算機視覺方面的計算。

                非接觸式3D測距技術優(yōu)缺點比較:

                

                注:時差測距量測距離范圍廣,指極近及較遠距離皆可偵測到。

                資料來源:各廠商,DIGITIMES整理,2016/9

                對于復雜的3D場景,3D的手勢交互是不可缺少的,而且更加真實和沉浸式的3D場景體驗,才是VR內容的未來。而在重度VR體驗內容中,空間的深度信息更為復雜,應用場景的變化也更加多樣化,只有3D的手勢識別能夠較好的滿足精度、延遲和沉浸的要求。


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