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专访光鉴科技CEO朱力:打破苹果垄断自研芯片打造低成本3D视觉解决方案

时间:2018-09-15 20:23:02来源:本站 作者: 点击:
  

  3D视觉这股风被苹果彻底带了起来,2017年,iPhoneX 的推出让面部识别 Face ID 成为潮流。

  iPhoneX 顶部被大家吐槽的“刘海部分(原深度摄像头系统)集成了实现 Face ID 功能的器件,采用了所收购的 Primesense 公司的 VCSEL(垂直共振腔表面放射激光器)+ DOE(衍射光栅)结构光技术方案。

  但是,苹果对其技术已进行了全面的专利保护,并垄断了全球绝大部分 VCSEL 供应链产能,能进行批量生产的公司屈指可数,无法满足安卓手机的放量要求,且3D视觉模组成本高昂,只能用于高端旗舰机型,中端机型难以承受。

  曾担任苹果深度摄像头模组设计主管的朱力,看到这一痛点,决定从苹果辞职并组建团队,于今年4月正式成立了光鉴科技并担任CEO。

  近期,朱力接受了雷锋网的专访,对目前行业形势、公司的产品细节和核心竞争力进行了详细解答。

  3D视觉在2018年成为了计算机视觉领域一大风口,其市场前景也非常广阔。

  据机构预测,2020年全球智能手机端3D视觉硬件市场规模将到达99.25亿美元,其中苹果手机为31.48亿美元,安卓手机为67.77亿美元。

  在智能手机领域,3D摄像模组拥有在iPhone之外的每年8000万台高端手机以及超过4亿台中端手机的市场潜能,每年市场金额可达70亿美元以上。

  小米8探索版和 OPPO Find X 都搭载了3D结构光人脸识别技术,小米8探索版使用了 Mantis Vision 的编码结构光方案,而 OPPO 应用的是奥比中光提供的散斑结构光方案。

  谈到对以上两种方案的看法,朱力表示:“奥比中光提供的方案沿用了苹果的技术路径,可能在知识产权、成本和供应链的方面受到挑战。Mantis Vision 的编码结构光方案的成本相对较高,会考验安卓市场消费者的承受能力。”

  苹果在过去的五年多时间,收购了五六家人脸识别公司,iPhone X 上的采用的是红外结构光/结构光双摄,搭载3D结构光深度镜头,其原理是基于主动发射特定红外结构光照射被检测物体,从而获取人像的3D图像数据。

  结构光解锁方案安全性较高,但是相应的成本也较高。现在市面上出现的搭载人脸识别技术的手机多是应用2D人像解锁,因此也易被一些高仿真度的照片攻击。而深度信息可以抵御利用平面照片的欺骗,此外,3D信息让数据在维度和质量上都有了质的提升,这能大幅改善大群体中的识别精度。

  2013年11月,苹果以3.6亿美元收购了3D视觉结构光方案先驱 PrimeSense,获得了大量专利和技术。Primesense 的核心技术为 Light Coding 光编码技术,属于结构光技术的一种,是目前最具代表性的结构光技术。

  Primesense 采用基于 VCSEL(垂直共振腔表面放射激光器)+ DOE(衍射光栅)结构光技术方案。

  精材和采钰分别为苹果提供 DOE 的封装和 ITO 材料,Lumentum 是 VCSEL 激光器的主力供应商。

  但是,苹果对其技术已进行了全面的专利保护,并垄断了全球绝大部分 VCSEL 供应链产能。能进行批量生产的 Lumentum、Finisar、AMS、ⅡⅥ 可以释放的产能极其有限,无法满足安卓手机的放量要求。并且3D视觉模组成本高昂,大约在20美金左右,除了旗舰机型,一般的中端机型难以承受。

  此外,目前具有先进 DOE 设计与制造的公司也不多,全球范围内主要供应商有德国 CDA、法国 Silios、德国 Holoeye 等。

  以基于纳米光子技术的原创专利,光鉴科技试图打破苹果公司基于 VCSEL 方案在专利以及产业链的垄断,实现3D视觉技术在消费电子、支付、安防以及智能制造等领域的应用。

  “我们研发了新的技术方案,并且在美国和中国都申请了专利。苹果的专利壁垒不会对我们造成影响。我们的产品也不受限于苹果的产业链。我们用的核心器件——边发光激光器,仅在中国就有5家以上公司能量产。”

  据朱力介绍,目前公司申请的是应用层面的专利,因为专利申请之后有保密期,所以在保密期到之前不方便透露专利细节。

  朱力曾任职苹果公司,担任深度摄像头模组设计主管,主导了苹果深度摄像头模组的工程化落地。

  “我们采用的技术路径是一个完全创新的路径,不受知识产权和供应链的限制。和苹果3D结构光方案的效果大体持平,成本低一些,功耗低一些。我们自主设计了一款纳米光学的芯片,可以实现结构光的功能,这个芯片全世界还没有产业化。这些技术12、13年才开始出来,还不在苹果的雷达范围。”

  “我们把整个方案的难点限制在芯片这一层上,芯片目前还需要在国外的晶圆厂来做,芯片以外的部分,比如激光器、光学原件都可以在国内来做。”

  为提高产品智能程度和降低成本,光鉴科技在产业链上与苹果的方案进行了系统性的对标。

  不同于目前市场上以苹果公司主导的VCSEL+DOE结构光方案,光鉴科技利用产能成熟度高的边发光激光器 EEL结合自主设计研发的微纳光芯片构建结构光投射模组。

  1)低功耗、低发热:边发光激光器的插电效率是 VCSEL 的近两倍,从而让模组具有更低的功耗和更少的发热,使得长时间需要打开 3D 摄像的应用成为可能,突破模组开启时间的限制。

  2)核心器件产能成熟:边激光发射器是产能成熟器件,不受 VCSEL 产能限制。同时避免了苹果方案中的高精度要求准直透镜组。

  3)可扩展性:边发光激光器能够在更短的脉冲时间内提供数倍于 VCSEL 的峰值功率,使模组提供至少两倍于现今行业最高水平的信噪比以及帧率,从而支持拓展 3D 摄像在智能终端的进一步应用。

  4)安全性:EEL出射光天然的散射特性,从而避免了激光直射入眼可能带来的安全隐患,使得模组具有较高的安全特性,相应地,也降低了部分电路算法方面的难度。

  5)小型化:模组可以使用普通相机模组镜头从而大幅减小模组出光开口,有利于包括手机在内的终端厂商进一步缩小成品体积。

  6)低成本:点阵模组通过对核心器件,包括光放射器、准直透镜组的优化,结合由此来带的工艺及配套算法方面的简化,大幅降低了集成方面的难度及成本。

  “我们花了4、5个月把能够做进手机的3D摄像头都做出来了。首先是因为我们用的技术都是学校的课题组经过十几年研究已经成熟的技术,所以比较顺利;其次,我参与过3D产品在手机的落地和大规模量产,所以对整个设计流程很熟悉,对行业也比较了解。”

  “现在是一个好的时间点,苹果把3D摄像头平民化了。我们现在做的是3D视觉的基础架构,让整个应用足够广,成本足够低,再往后我们会再往上层去做很多软件的工作。”

  在算法层面,据光鉴科技CTO汪博介绍,他们的算法针对硬件采集到的数据做了很多优化,计算复杂度降低了很多,“在手机的 CPU 上就能跑出友商需要在 ASIC 上才能达到的性能。”

  “我们和几家主要的手机厂商都有比较密切的沟通,在早期他们就找到我们,看我们是否能够打破量产和成本的瓶颈。”

  据介绍,目前光鉴科技团队已完成模组样机的研发并与客户接触,预计2018年第四季度可以投入量产。

  光鉴科技于2018年4月在深圳成立,在上海、硅谷两地设有产品研发中心,目前团队共有15人,CEO朱力本科毕业于清华大学电子工程系,博士毕业于加州大学伯克利分校电气工程与计算机专业,曾研发出世界上第一款人造柔性变色龙皮肤,实现了耦合效率世界第一的垂直光耦合器以及第一个1550nm波段柔性 VCSEL 芯片。

  CTO汪博博士毕业于斯坦福大学电子系,曾在硅谷知名自动驾驶公司 Zoox Inc 担任深度学习平台负责人,负责自动驾驶感知系统机器学习模型的训练与优化。核心成员拥有算法、电子、光学、机械等领域的专业背景。

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