3D ToF可以为AR眼镜带来差异化的特点。
埃德蒙·尼奥和罗尔夫·韦伯著
增强现实(AR)经常被讨论为消费者和工业应用提供新的、令人兴奋的、与视觉相关的产品。一种流行的AR实现使用AR眼镜。虽然2020年全球智能增强现实眼镜市场只有25.56万部，但市场研究人员预测，到2026年，智能增强现实眼镜市场将强劲增长，销量将达到880万部。成功的适应和逼真的用户运动体验的关键是无缝和准确地识别眼镜的位置和方向。飞行时间(ToF)成像将在市场接受度方面发挥重要作用。事实上，与AR相结合，它可能会创造出继智能手机和智能手表之后的下一个大事件。
虽然虚拟现实(VR)在游戏玩家中很受欢迎，但AR可能会变得无处不在，因为每个人都可以使用它，就像智能手机和智能手表一样。如今，有几种增强现实眼镜可供选择，包括:
目前常见的AR眼镜功能包括:
其他不太常见的特征包括:
许多人可能还记得2014年5月15日上市的谷歌眼镜。但这款眼镜也存在一些负面问题，包括隐私问题，以及基于容纳技术所需的体积和足够续航时间所需的电池，这款眼镜的外观并不吸引人。其他问题包括重量、处理能力要求和成本。
在改进之前认识到的问题的同时，增加飞行时间可以提供额外的功能，将一个有趣的概念区分为未来必须拥有的产品。随着ToF成像仪灵敏度的提高，高性能微控制器功耗的降低，具有AR和ToF功能的设计师太阳镜已经以几百美元的价格推出。
增强现实眼镜有几个引人注目的用例。由于它们可以作为一个显示器，它们可以做手机能做的所有事情，而且还增加了便利，不用拿着手机，也不用失去一只或两只手的使用。通过ToF成像仪，夜视功能可以添加到眼镜中。热感相机可以给你热感知能力。如今，增强现实的引人注目的用例包括物体识别和物体解释。通过物体识别，可以将物体(或人)从场景中剪切出来，放置在模糊(散景效果)或人工背景前。AR也已经证明了它在为服务人员、警察、消防员、保安和其他急救人员学习或显示维修手册/说明方面的用途。
图1:3D-ToF传感为AR增加了深度和位置检测信息。
虽然有些应用不需要位置检测，但它的加入使AR眼镜对消费者更有吸引力，更受欢迎。其他功能还包括变焦视觉、拍照和录制感兴趣物体的视频，甚至在驾驶时(没有司机分心的情况下)，这样用户就可以记录并参考事故发生前的情况。
当一辆汽车不安全地接近车辆(即使是从后面)等未决事件发生时，这款眼镜可以捕捉到该事件，并提供对抗违规司机所需的法律证据。此外，AR眼镜还可以帮助司机在开车时不用低头就能看到文字。通过语音转文本功能，他们可以通过眼镜直接看到面前的文本。这可能有助于解决尽管市场上有很多很棒的蓝牙和免提扬声器，但司机仍然试图在开车时发短信的问题。
也许最近报道的一个更引人注目的用例涉及到ToF传感来探测隐藏的间谍摄像机[2]。应用程序包括酒店房间、临时租赁、洗手间等位置。利用ToF传感，研究人员设计并实现了一款应用程序，可以实时自动检测和定位隐藏的摄像头。随着个人隐私威胁成为一个全球性问题，这可能是一个杀手级应用程序。
有了所有可能的附加功能，AR眼镜应该会成为未来的一个伟大平台。这使得AR玻璃远远超出了游戏的范畴，并将其应用于正常的生活场景。几年后，手机的外形可能会消失——取而代之的是带有AR眼镜显示屏的智能手表或袖珍手表。虽然有些人不喜欢戴眼镜，但太阳镜似乎克服了这一障碍。眼镜可以适应阳光，然后自动调整到室内视觉要求(另一个功能)可以解决这个问题。
对于那些还没有准备好考虑和接受3D-ToF可以为增强现实带来的潜在功能的人，请考虑以下内容。3D-ToF的“永不说不”方面可以被埃隆·马斯克长期反对激光雷达作为特斯拉汽车高级驾驶自动化系统(ADAS)和自动驾驶所需甚至有用的传感器的立场所对抗，甚至得到了验证。他强烈认为雷达和摄像头就足够了，特斯拉不需要激光雷达提供的3D传感。
虽然包括Waymo和众多激光雷达传感器和系统的潜在供应商在内的其他公司都在努力实现并使激光雷达在车辆上可行，但马斯克仍然因不愿追求这项技术而著称。他甚至被置于一场对抗激光雷达的战争中。今年，马斯克显然解决了这一冲突，并与激光雷达供应商Luminar合作，测试和开发激光雷达技术[4]。这表明，无论确立了什么立场，一旦提出了令人信服的理由/论点，就可以做出改变方向的决定。
在AR眼镜中，ToF方法中的不可见照明源，即照明器，可以用于夜视功能。用于正常视觉/相机目的的RGB相机在黑暗中不起作用。随着3D-ToF相机的补充，用户可以在黑暗中行走，并使用AR眼镜的其他功能。
AR的另一个重要功能是物体识别。RGB相机通过边缘检测来做到这一点。这在适当的光照条件和物体之间的充分对比下是有效的。凭借其深度信息，3D-ToF为RGB相机的这两个局限性提供了更强大的解决方案。
随着处理能力的迅速提高、功耗的降低和电池寿命的延长，现在是时候考虑AR眼镜的酷炫应用了。超人或“厨房水槽”级别的AR眼镜可能会成为吸引用户的下一件大事。
这里已经介绍了一些可能性，希望能够激励更多的人，甚至为实施这些可能性提供动力。现在是创新的时候了，更重要的是，未来的AR玻璃梦想家要考虑3D-ToF如何为未来的客户区分他们的产品。
参考文献
[2] S. Sami等人，“洛杉矶警察局:使用智能手机飞行时间传感器检测隐藏的间谍摄像机，”https://dl.acm.org/doi/10.1145/3485730.3485941
[3]布拉德·坦普尔顿，《埃隆·马斯克对激光雷达的战争:谁是对的，他们为什么这么想?》https://www.forbes.com/sites/bradtempleton/2019/05/06/elon-musks-war-on-lidar-who-is-right-and-why-do-they-think-that/?sh=13d6f17f2a3b
[4]https://www.theverge.com/2021/5/24/22451404/tesla-luminar-lidar-elon-musk-autonomous-vehicles
Edmund Neo是英飞凌技术公司电力和传感器系统的高级产品经理。
罗尔夫·韦伯是英飞凌技术公司飞行时间应用的首席工程师。
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