实时识别三维图像

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西安交大开发的三维深度感知专用芯片及配套模组的关键性能达业界领先 解决了动态、实时、准确获取深度图的难题

机器将有望拥有和人眼类似的3D视觉感知能力,3月8日,在2019年西安交通大学首场科技成果新闻发布会上,电信学院人工智能与机器人研究所副教授葛晨阳介绍了结构光3D深度相机技术的工作原理、应用领域与市场价值等,吸引了现场所有人的眼球。葛晨阳介绍,西安交大在国内率先研制成功面向智能手机的嵌入式激光散斑结构光深度相机,并在关键性能上达到业界领先。该相机可实时获取高精度、高分辨率的深度信息,进行三维图像的实时识别、动作捕捉及场景感知。

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葛晨阳表示,结构光深度相机作为一种现实物理世界与虚拟网络世界进行交互的“门户设备”,未来有可能取代传统RGB摄像头,成为现实世界中无处不在的重要设备,使机器或智能设备具备类似人眼的3D视觉感知能力,有助于实现人与机器的自然交互、人与网络世界的虚拟交互,甚至机器与机器之间的交互,未来将广泛运用在无人机、3D打印、机器人、虚拟现实头盔、智能手机、智能家居、人脸识别、智能监控等领域,这些产业的深入发展都需要三维深度感知设备技术的支持,以解决环境感知、交互、避障、3D扫描等问题。

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据悉,2016年他们研制成功第一代三维深度感知专用芯片IVP1000,0.18微米流片,已成功量产。葛晨阳现场演示了基于该芯片研制的中距离3D深度相机RGBD100A的性能。其关键性能与微软Kinect的比较,可实时输出深度Depth和RGB视频流(一一对应),用于三维目标识别跟踪、动作捕捉或场景感知,其深度精度可达1mm@1m、深度图输出时延17毫秒、深度图分辨率可达1280×960@60Hz,工作范围0.5—6 m,USB即插即用。

深度相机(RGB+Depth)作为一种现实物理世界与虚拟网络世界进行交互的“门户设备”,未来有可能取代传统RGB摄像头,成为现实世界中无处不在的重要设备,使机器或智能设备具备类似人眼的3D视觉感知能力,将有助于实现人与机器的自然交互、人与网络世界的虚拟交互,甚至机器与机器之间的交互。当前无人机、3D打印、机器人、虚拟现实头盔、智能手机、智能家居、人脸识别支付、智能监控等领域的深入研究与发展,需要解决环境感知、人机自然交互、避障、3D扫描、精确识别等难题,三维深度感知技术作为关键共性技术和设备有助于解决这些难题,将极大地释放和激发人们对相关研究领域的科学想象力和创造力。

葛晨阳的团队目前正与国内相关大型企业展开合作,预计今年将把他们研发的设备用于智能家电、“刷脸”支付、技术安防、医疗健康等领域,将对人类的生活产生深远的影响。

3月8日, 从2019年西安交通大学首场科技成果新闻发布会上获悉,西交大电信学院人工智能与机器人研究所葛晨阳副教授带领团队通过近8年多的艰苦攻关和自主创新,取得了部分原创性成果及多种深度相机产品的研发成功,包括自主开发三维深度感知专用芯片及配套模组(激光散斑投射器、IR/RGB摄像模组),并在关键性能(深度时延、深度精度、深度图分辨率)上达到业界领先、超过了微软Kinect一代/二代产品和Intel RealSense 3D深度摄像头,解决了动态、实时、准确获取深度图的难题。

未来应用场景展望:人脸支付、智能家居、技术安防

葛晨阳介绍,截止目前,他们已申报10项美国发明专利,其中6项已获得授权;40项中国发明专利,其中13项已获授权。其中“一种图像深度感知装置”不仅在中国最早获得授权,且比苹果公司更早获得美国专利授权。特别是他们已在业界率先提出并实现一种适合大范围、远距离、高精度的实时测量场合的主动结构光的双目深度感知方法及装置,率先研制一种即插即用的三维深度感知设备。

据了解,西安交大电信学院葛晨阳团队从2010年起专注于结构光的三维深度感知技术研究,是国内最早从事该领域研发的团队。通过8年多的艰苦攻关和自主创新,团队取得了突破性的成果,包括自主开发三维深度感知专用芯片及配套模组,并在深度时延、深度精度、深度图分辨率等关键性能上达到业界领先,解决了动态、实时、准确获取深度图的难题,超过了微软Kinect一代/二代产品和Intel RealSense 3D深度摄像头,解决了动态、实时、准确获取深度图的难题。通过与光电行业领军企业舜宇光学的密切合作,在小型化激光散斑结构光芯片模组领域实现突破。截至目前,团队已申报10项美国发明专利、中国发明专利40多项,并在手机、安防、机器人、“刷脸”支付等多个领域实现了成果转化其中13项已获授权。其中“一种图像深度感知装置”不仅在中国最早获得授权,且比苹果公司更早获得美国专利授权。特别是他们已在业界率先提出并实现一种适合大范围、远距离、高精度的实时测量场合的主动结构光的双目深度感知方法及装置,率先研制一种即插即用的三维深度感知设备。

据悉,2016年他们研制成功第一代三维深度感知专用芯片IVP1000,0.18微米流片,已成功量产。葛晨阳现场演示了基于该芯片研制的中距离3D深度相机RGBD100A的性能。其关键性能与微软Kinect的比较,可实时输出深度Depth和RGB视频流,用于三维目标识别跟踪、动作捕捉或场景感知,其深度精度可达1mm@1m、深度图输出时延<17毫秒、深度图分辨率可达1280×960@60Hz,工作范围0.5—6 m,USB即插即用。

在无人机、3D打印、机器人、虚拟现实头盔、智能手机、智能家居、人脸识别、智能监控等领域,这些产业的深入发展都需要三维深度感知设备技术的支持,以解决环境感知、交互、避障、3D扫描等问题。

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葛晨阳团队于2016年研制成功第一代三维深度感知专用芯片IVP1000,目前已成功量产。基于该芯片研制的中距离3D深度相机RGBD100A,深度图分辨率可达1280*960@60Hz,工作范围0.5——6m,USB即插即用。

葛晨阳展示结构光3D深度相机及可即时通过摄像头深度感知人脸三维模型等性能

葛晨阳的团队目前正在与国内相关大型企业展开合作,预计2019年将把他们研发的设备用于智能家电、人脸支付、技术安防、医疗健康领域。举例来说,这个设备安装到空调上以后,空调会智能识别你的体温和环境温度,然后选择适合你的送风方式。应用到安防领域,人们就不用钥匙了,刷脸进门。应用到交通和金融领域,人们就可以实现“刷脸支付”。应用到手机终端,可以实现“刷脸解锁”。应用到医疗领域,比如牙科,就可以免去传统的拓模过程,实现实时扫描后3D打印建模。

“基于激光散斑结构光编码的三维深度感知技术作为一种高性价比、高可靠、适合大范围工作的深度感知技术,当前和未来很长一段时间内,将成为人机交互、智能设备深度获取的主流技术。交大这些核心知识产权的积累有助于打破国际巨头在深度感知核心技术领域的垄断,并将对多个领域的科学探索和产业发展产生积极的影响。”葛晨阳说。

文章来源:西安晚报

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