本文來自微信公眾號“CPS中安網(wǎng)”，作者/羅超。
3D所造，無限視界。
這是另一個視界，以前我們所說機器視覺，通常是指2D的視覺系統(tǒng)，即通過攝像頭拍到一個平面的照片，然后通過圖像分析或比對來識別物體，能看到物體一個平面上特征。
過于“平面”的2D機器視覺，在AI初探階段和應(yīng)用上半場，是主流也可發(fā)揮幾大應(yīng)用價值；而當(dāng)轉(zhuǎn)型深水區(qū)，痛點應(yīng)用場景與深挖數(shù)據(jù)價值，就難以繼任了。
專攻場景，那為了更加透明與徹底的“開眼看世界”，3D機器視覺，隨即而至。
01.
3D機器視覺，入安防
而關(guān)于這一切，可追本溯源。
對于3D的AI機器，被大眾所關(guān)注，還源于蘋果公司2017年iPhone X中首次搭載3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)，其技術(shù)原理是通過近紅外激光器向物體投射具有一定結(jié)構(gòu)特征的光線，再由專門的紅外攝像頭進行采集獲取物體的三維結(jié)構(gòu)，通過運算對信息進行深入處理成像。
該技術(shù)經(jīng)過多年輪轉(zhuǎn)與進化，依然沿用至今，可見3D機器視覺技術(shù)，還是早晨七八點中的太陽，仍然升起中。
除了最為人所知的結(jié)構(gòu)光技術(shù)，3D機器視覺另外兩大技術(shù)方向是雙目視覺、ToF(飛行時間法)。
之于安防，從平面到立體的視覺革命也可追溯，雙目技術(shù)應(yīng)用也在2017年左右，頭部企業(yè)的雙目攝像機初出茅廬，而發(fā)展至今連很多智能門禁產(chǎn)品也采用雙目技術(shù)來增加視覺的立體感。
既然是安防行業(yè)應(yīng)用最為成熟的3D機器視覺雛形，還是有必要介紹下，何為雙目視覺。
它的原理就像我們?nèi)说膬芍谎劬?，用兩個視點觀察同一景物，以獲取在不同視角下的感知圖像，然后通過三角測量原理計算圖像的視差，來獲取景物的三維信息。
這絕非1+1=2的兩個攝像頭簡單堆料，而是從三維角度在視覺中的立體感知，所以，很多雙目攝像機就僅僅只是多了個攝像頭的視覺場景而已，這絕非本文探討之處。
江河入海流，安防要流入AIoT汪洋大海，在機器視覺的征途，才萬里長征第一步。
而接下來的一步，是著力提升圖像視頻類感知的深度和緯度，一改2D時代過于依賴于光照和顏色/灰度變化，提升測量精度易受變量照明條件制約能力，同時，讓4K等超高清真正規(guī)?；?，這是3D的擅長，在主動光技術(shù)、空間三維數(shù)據(jù)、背景分離等方面帶來質(zhì)變。
那隨之而解的問題是，安防中的2D與3D場景應(yīng)用，有何不同。
其一，是光線，2D攝像頭在光線較暗的場景下成像質(zhì)量非常差，尤其是需要附加類似智能分析的功能時，分析效率存在較大問題，會有很多錯檢、漏檢，雖然會有紅外光進行補充，但實際上在紅外上做智能分析會缺失很多信息。
其二，是人體特征檢測，2D只有XY這樣的平面信息，缺乏深度數(shù)據(jù)，無法對目標(biāo)進行精準(zhǔn)定位與持續(xù)跟蹤。
最后，目標(biāo)重疊的時候，2D攝像頭很難把分析目標(biāo)從背景中分離出來。而且2D無法做活體檢測，人臉識別中，如果沒有3D的活體檢測，很容易受到照片與視頻的偽裝攻擊。
為此，3D機器視覺入安防，視界前所未見。
首先，3D是主動光技術(shù)，可以在完全無光照環(huán)境下正常的工作。在強光、逆光環(huán)境下也能達到較好成像效果。
第二，可以獲取空間中的三維數(shù)據(jù)，包括尺寸測量，空間中人、車的位置，身高、體重、距離、速度等，都可以精準(zhǔn)的計算出來。
另外還可以進行背景分離，實現(xiàn)實時的、動態(tài)的人體人像摳圖，在進行智能分析時去除背景干擾，提高算法分析準(zhǔn)確率。
還可以進行活體檢測與識別，在家庭安防、車內(nèi)安防等私密場景中，我們只需要一些深度信息，即可以實現(xiàn)這種安全監(jiān)控與行為分析。
總之，人工智能的核心任務(wù)之一就是讓機器能夠像人一樣感知世界、理解世界。
人類對于世界的理解主要依靠視覺，視覺信息占人腦處理信息比重高達85%，聲音及其他感官占15%，處理視覺信息的神經(jīng)元也在人腦中占面積最大。
并且，人眼是非常典型的三維相機，人腦處理的也是立體的視覺信息，正是由于人類具備立體視覺能力，在生物進化過程中才能躲避天敵、圍捕打獵、使用工具等，實現(xiàn)與三維世界的準(zhǔn)確交互。
要讓機器像人一樣，先要具備人眼一樣的立體感知能力，還要有能夠處理和理解三維信息的大腦算法，即三維全棧技術(shù)的相機和算法兩個方面。
3D機器視覺，打開新的成長空間，開啟另一個視界。
02.
一片藍海，搶票市場“入場券”
心在桃園外，兀自笑春風(fēng)，3D機器視覺以場景為靶心，技術(shù)能力的進階之風(fēng)將吹滿地，看其市場，可謂“滿城盡帶黃金甲”。
一來，新基建的幾年在疫情肆虐下，盡管AI科技向善，為戰(zhàn)疫寫下了濃墨重彩一筆，但3D機器視覺的應(yīng)用卻鮮而有之，這一市場，仍然是方興未艾。
多年積壓的市場痛點與剛需，在國家發(fā)布諸多利好政策下，推動3D機器視覺產(chǎn)業(yè)發(fā)展，同時工業(yè)制造智能化升級的市場需求旺盛，政策、需求“雙動力”打開了3D機器視覺市場藍海。
這一片藍海，究竟有多大？據(jù)GGII數(shù)據(jù)預(yù)測，2025年中國機器視覺市場總規(guī)模將達到468.74億元，其中2D視覺市場規(guī)模將超過360億元。
數(shù)據(jù)還顯示，2021年我國3D視覺市場增速超過100%，預(yù)計到2023年3D視覺市場規(guī)模將達到35億元左右，到2025年3D機器視覺市場規(guī)模將超過100億元。
從數(shù)據(jù)中可以看出，2D視覺技術(shù)仍是當(dāng)下主流，但3D視覺技術(shù)則是未來趨勢。
目前，金融支付、智能門鎖、軌道交通、智能汽車等領(lǐng)域都對3D傳感器以及3D算法有著極大的需求，保守估計已成千億級藍海市場。
海闊天空任魚躍，盡管是市場藍海，但謹(jǐn)慎者也不乏一眾，認為3D機器視覺仍然處于長尾市場，需求還需培育中。
同時，算法的高山，還得再攀登。就像建筑一幢高樓，人們在感概華麗外殼的同時，更應(yīng)該注意到它打下的牢固地基。目前市面上基于3D視覺的應(yīng)用可千姿百態(tài)，而如何從“同質(zhì)化”中獲取獨樹一幟的體驗，還得看核心功底，即背后的算法了。
03.
圍捕打獵，場景爭奪戰(zhàn)一觸即發(fā)
專攻賽道后，很多3D機器視覺廠家盡管先行一步，但后繼者前仆后繼，如圍捕打獵，在場景之中，定勝負。
其實可以看到這一市場格局或現(xiàn)狀，為客戶創(chuàng)造價值，這仿佛是每家AI企業(yè)不變的企業(yè)愿景和努力方向，但真正做到的，卻并不多，這也是很多AI企業(yè)光有技術(shù)卻無場景落地的尷尬現(xiàn)狀。
關(guān)于三維機器視覺在安防應(yīng)用場景，從技術(shù)端可以從視頻結(jié)構(gòu)化和識別技術(shù)上突破，來反哺場景，實現(xiàn)技術(shù)價值。
以識別技術(shù)為例來看，3D機器視覺的這個三維不僅體現(xiàn)在數(shù)據(jù)收集上，在識別算法上，采用的也是針對三維數(shù)據(jù)的人臉識別算法，因此在準(zhǔn)確率、安全性等方面都應(yīng)提升。
作為蘋果同源結(jié)構(gòu)光技術(shù)，基于結(jié)構(gòu)光能夠保證在近距離情況下的極高精度，用于識別的三維深度感知技術(shù)在4K分辨率5米范圍內(nèi)，精度達到1mm誤差，人臉重建精度保持在平均1.5mm以內(nèi)，三維人像識別錯誤率可做到十億分之一?？梢詫⒅亟ň茸龅胶撩准?，且移動設(shè)備幀率達到40幀/秒。
這個精度，保證了可以動態(tài)采集并重建場景中的三維信息，同時提高對身份信息的采集和管控效率結(jié)構(gòu)光深度感知、三維實時高精度重建、三維跟蹤識別及感知等技術(shù)方向，再進一步。
當(dāng)然，從應(yīng)用端來看，智能所向往是安防業(yè)務(wù)從事后查證向事前預(yù)警前移的需求變化。
而行業(yè)邏輯是越是高清，越是數(shù)據(jù)量豐富與立體的感知，越能為最終智能決策與分析，提供最優(yōu)感知源，這也是3D機器視覺可以破局之道。
在智能時代誰都不可能一肩擔(dān)起，生態(tài)共創(chuàng)與共建，是放之四海而皆準(zhǔn)的另一法則，征途不易，除了自身加強還得廣結(jié)良友，與之為伴，一榮俱榮。
除了三維機器視覺的千萬場景的遍地開花需要生態(tài)之力，在行業(yè)壁壘的破局中，也如此。
現(xiàn)階段3D視覺行業(yè)的核心難點集中在產(chǎn)業(yè)鏈匹配并不完善，由于三維機器視覺仍屬于較前沿的技術(shù)，供應(yīng)鏈匹配上存在技術(shù)難度高、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等諸多問題，整合產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)?D視覺產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的必要路徑。
3D視覺技術(shù)棧和產(chǎn)業(yè)鏈相比2D更長，3D視覺技術(shù)棧包括深度感知、三維重建和三維應(yīng)用，每個環(huán)節(jié)都有較高的技術(shù)門檻，要做3D機器視覺全棧技術(shù)的企業(yè)，只能低作堰、淺淘灘。
歸根結(jié)底，無限之界、無限視界，3D機器視覺場景爭奪與排位賽，必然又是一次洗禮。遠行至遠方，每一步，都鏗鏘。
