【技术】汽车ToF三维成像技术应用与发展
汽车行业正日益重视对汽车乘员和行人的保护，不断提高安全等级。同时，客户希望在驾驶过程中获得直观的用户体验——与车内的信息娱乐系统和连接功能系统实现交互。与此同时，提高驾驶的自动化程度也日渐成为车辆设计的考虑因素。
然而，从先进驾驶辅助系统（ADAS）过渡到真正实现自动驾驶尚有很长的路要走。而摆在我们面前的是一个极具挑战性的问题，如何在特定的场景下将自动模式无缝地过渡到手动模式。如果这一步能够完全实现，那么切换过程必须直观且易于实现。汽车ADAS需要连续获取驾驶员生物机械状态和认知状态相关的精确、详细的信息。
“世界卫生组织（WHO）最近发布了一项数据，显示每年约有125万人在交通事故中丧生。”其中明确提到导致此类事故的主要原因是驾驶员注意力不集中——使用手机进行通话/发短信、观察车外/车内后视镜、与乘客谈话、饮食、查看仪表示数（速度计、燃油计等）、照顾儿童、操作信息/导航系统都可能导致事故。
实时监测
由于有证据证明驾驶员注意力不集中是导致交通事故的诱因，那么ADAS系统的作用便非常关键：在事故发生前执行自动紧急制动或采取防碰撞措施。但当驾驶员意识到存在危险情况，做出应急反应时，ADAS系统的过度接入可能会起到干扰作用甚至导致危险。相反地，如果ADAS能够正确识别驾驶员状态，那么ADAS能够进行智能判断，确定是否需要接管驾驶权以应对危险情况 - 例如即将发生的碰撞事故。要实现这一目标，必须对驾驶员位置和动作进行实时监测。
借助三维成像数据可以精确判断驾驶员姿态、头部位置和手部位置。从而确定驾驶员状态，例如驾驶员注意力集中在路面并且其双手放置于方向盘处。三维信息可用于评估驾驶员做出应急反应的时间，再结合车内视野情况，计算出安全阈值。当驾驶员无法及时做出响应时，ADAS会立刻察觉到有危险情况需要其介入。
但遗憾的是，直至目前为止，光学三维成像技术仍难以应用于汽车驾驶。而其中的主要原因是，在正常驾驶情况下环境灯亮度大幅变化或突然变化会对三维成像造成干扰。此外，其支持元件还必须适应复杂的操作情况，并且符合ASIL B/C功能安全标准 - 很少有供应商具备相关的专业知识。而将三维成像器件整合到汽车之中也存在着很多亟待解决的问题。通常光学传感器只适用于特定车型，车厢尺寸不同或中央控制台/座椅朝向存在差异都会极大地影响传感器系统的工作效果。
适用于汽车行业的飞行时间技术（TOF）
MELEXIS目前已采用光学飞行时间（ToF）技术，这种技术在三维成像方面的应用（应用示例如游戏机）有数年历史，而今将应用于汽车行业。当红外光源发出的广角光束撞击到物体时，光束将反射回ToF传感器。而传感器在检测到反射的红外信号后，会将该信号与参考信号做比较。通过确定其相位偏移量，可以计算出与障碍物的距离并建立详细的三维图像。
由Melexis设计的MLX75023 AEC-Q100，是一种特别适用于汽车应用的高动态范围成像传感器，由于采用了专有的像素解调技术使得这种传感器具有良好的日光鲁棒性。此外，其温度适应性良好，工作温度范围可达-40°C至+105°C。与其他三维成像技术相比，这种ToF成像装置更易于整合至车顶模块或仪表板内。
到目前为止，汽车ToF的发展重点已集中于人机交互（HMI）方面 - 具备姿态识别功能（第一款利用此项技术的产品已进入市场）。通过摆手和类似动作可以实现不同的功能，因而在某些情况下（接听/拒接电话、提高/降低音乐系统音量等）不再需要驾驶员直接查看中控台。但这一切也仅仅是开始。接下来我们需要掌握更多参数以完善各项功能。通过提高灵敏度和视野，ToF成像系统可以呈现驾驶员上半身三维图像。此外，也可以获取其他乘客的准确位置和身形（成人/儿童）数据并将其用于其他应用，例如必要时以合适的粒度展开气囊。
Melexis正在引领汽车ToF传感技术走向全面发展之路。通过应用专利技术，建立全新战略伙伴关系，鼓励工程团队推动技术发展，从而不断提高产品性能和成本效益。最终使ToF技术在汽车应用领域全面普及。
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高山流水wh Lv4. 资深工程师 2018-09-21学习了 -
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大大大哥 Lv3. 高级工程师 2018-07-27这么霸气 -
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如果天空不死 Lv7. 资深专家 2018-04-02看看 -
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MarsSu Lv4. 资深工程师 2017-12-14学习了 -
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luosai Lv8. 研究员 2017-09-23好文章，学习一下！ -
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serena Lv7. 资深专家 2017-09-20前沿技术需求分析，不错。
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