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本文援引于报告《2019年中国3D传感摄像头行业概览》,首发于头豹科技创新网(www.leadleo.com)。
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3D视觉技术快速崛起,人脸数据安全风险问题引关注
3D传感摄像头可实现人脸识别、手势识别、三维建模等多项功能,可适用于手机、PC、VR/AR、游戏机、汽车、机器人、安防监控摄像头等多种应用终端,其中,人脸识别为现阶段3D传感摄像头最主流的应用功能。2017年,苹果推出配备结构光前置摄像头的手机产品iPhone X,引起市场高度关注,其他手机品牌亦陆续推出3D视觉技术相关手机产品,3D传感摄像头的市场需求显著提升。2019年12月,美国人工智能公司Kneron用特制的3D面具,成功“欺骗”数个人脸识别支付系统,完成购物支付程序,人脸数据安全风险是3D传感摄像头行业发展面临的重要风险问题。
3D传感摄像技术主要包括结构光、双目立体测距、飞行时间法(TOF)
3D传感摄像头指能检测出拍摄空间的距离信息,从而获取图像三维空间坐标的成像设备。2D摄像头为平面成像,无法识别物理世界中的三维信息,如尺寸、体积、距离等,而3D传感摄像头为立体成像,可识别视野空间内每个点位的三维坐标信息,从而复原完整三维图像。3D传感摄像头可实现人脸识别、手势识别、人体骨架识别、三维测量、环境感知等多项功能,广泛应用于电视、手机、机器人、无人机、物流、VR、AR、安防、汽车驾驶辅助等领域。3D传感摄像头主要根据技术原理进行分类,3D传感摄像技术主要包括结构光、双目立体测距、飞行时间法(TOF)。
3D传感摄像头包括四大关键部件
采用结构光、双目立体测距、飞行时间法TOF三种技术的3D传感摄像头均以红外光发射器、红外光摄像头、可见光摄像头、CMOS图像处理芯片为关键部件。相比TOF和双目立体测距3D传感摄像头,结构光3D传感摄像头需在红外光发射端额外使用光学棱镜和衍射光栅(DOE)。双目立体测距3D传感摄像头需使用两个红外光摄像头。
结构光技术多用于手机前置摄像头,飞行时间法TOF多用于手机后置摄像头
自2017年苹果推出配备结构光3D传感摄像头的手机产品iPhone X,3D传感技术在手机终端的应用逐步深化,多款3D传感摄像手机产品不断涌现在市场中。从技术应用情况分析,结构光技术多用于手机前置摄像头,飞行时间法TOF多用于手机后置摄像头,且飞行时间TOF技术的应用方案呈现不断增多的趋势。从厂商合作情况分析,苹果通过收购PrimeSense重点发展结构光3D传感技术方案,小米曾与以色列技术厂商Mantis Vision合作开发相关产品,OPPO曾与奥比中光、旷视科技等厂商进行合作,vivo曾与旷视科技、AMS等厂商进行合作,华为则主要通过内部团队进行技术开发和产品研发。
中国3D传感摄像头行业市场规模进一步扩张
按3D传感摄像头在各应用领域的销售额进行计算,中国3D传感摄像头行业市场规模从2014年的2.7亿美元增长至2018年的18.6亿美元,期间年复合增长率达62.1%。得益于3D传感摄像手机产品市场的快速发展,2018年中国传感摄像头行业市场规模实现翻倍增长。除结构光3D传感技术方案外,飞行时间TOF技术方案亦广泛受到市场关注。TOF技术在远景探测深度方面具有突出优势,尤为适用于手机后置摄像头,华为、vivo、OPPO等手机厂商于2019推出TOF传感摄像手机产品,有力推动TOF技术发展。在TOF技术应用逐步推广的背景下,3D传感摄像头在智能手机领域的渗透率将逐步提高。除手机外,3D传感摄像头在VR/AR、游戏机、汽车等应用终端中亦具有高适用性,而伴随着3D传感摄像头在各类应用终端中的应用深度逐步深化,中国3D传感摄像头行业市场规模有望实现进一步增长。
人脸识别应用推广和3D结构光技术快速发展为行业发展两大驱动因素
Ø 人脸识别应用逐渐推广
人脸识别是3D传感摄像头的重点应用功能,可嵌入到支付、门禁、安全监测等多个应用场景。伴随着人脸识别相关应用场景不断拓展,人脸识别应用终端类型日益增多,3D传感摄像头的市场需求亦日渐增长。人脸识别应用逐渐推广是推动3D传感摄像头行业快速发展的重要因素。
Ø 3D结构光技术快速发展
结构光技术是3D传感摄像重要技术类型,具有深度识别精确度高、在弱光环境下适应性强等特点。在苹果、微软、英特尔等科技巨头以及奥比中光、华捷艾米等中国技术厂商发展推动下,结构光技术日趋成熟,并率先在手机、PC等应用终端中实现规模应用,推动3D传感摄像头应用市场进一步发展。
飞行时间法TOF为行业技术应用趋势,3D视觉应用场景将进一步拓展
Ø 飞行时间法TOF技术应用占比日益提高
3D结构光为现阶段主流3D视觉技术,而飞行时间法TOF在远距探测精度、模组成本等方面的优势日渐突出,应用占比逐渐提高,推动3D传感摄像头行业进一步发展,预计至2021年,TOF技术方案在3D传感摄像领域的应用占比超过3D结构光技术。
Ø 3D视觉应用场景不断增多
除受到广泛关注的手机设备外,3D传感摄像技术还逐步渗透至零售、房地产等领域,应用场景不断增多是中国3D传感摄像头行业的重要发展趋势。在5G技术逐步推广的背景下,3D视觉技术应用前景将进一步拓宽,各类新型应用场景将不断增多。
3D传感摄像头产业链涉及多个细分领域,参与厂商数量众多
3D传感摄像头产业链涉及多个细分领域,参与厂商数量众多,产业链上、中、下游各类厂商之间的协调合作是行业发展的关键点。相比红外光摄像头和可见光摄像头,红外光发射器的各个组成部件技术壁垒更高,如VCSEL设计、VCSEL代工、WLO元件、DOE元件等,而这些细分领域仍以海外厂商为主导者,中国厂商仍需进一步提高技术水平方能逐步打破技术壁垒。
深度见解
Ø 在5G技术逐步推广的背景下,“5G+3D视觉”应用市场将逐步拓展,3D视觉技术在3D建模、车联网、VR/AR场景的应用将逐步深化,3D传感摄像头的市场需求将进一步扩张。
Ø 3D传感摄像头产业链涉及多个环节,产品供应链每个环节的质量保证是下游应用终端实现规模应用的重要前提。
Ø 从3D视觉技术发展状况分析,3D结构光在近距探测方面具有优势,预计其在手机前置摄像头领域将保持稳定应用发展,而TOF技术将在手机后置摄像头、虚拟现实设备方面发力,实现快速渗透和大规模应用。