根据咨询公司Yole Développement的数据，3D成像和传感市场将从2016年的13亿美元增长到2022年的90亿美元，受益于消费电子市场的可预测的爆炸性增长，消费电子产品的3D成像和传感市场将从2016年的2000万美元增长到2022年的60.58亿美元。 复合年增长率（CAGR）为158%。
3D影像、传感的全球市场收益预测
比"惊人"预测更有说服力的是产品进入消费市场。
2017年，苹果从iPhone X上删除了Touch ID，并切换到采用3D传感技术的face ID。今年，Android阵营供应商也在探索类似的3D传感技术。
在这个阶段，3D相机已经发展了三条主流技术路线：结构光，飞行时间和立体视觉。从技术上讲，最终目标是相同的 - 建立一个3D生态帝国。
在帝国之前 - 选择什么枪以及在哪里可以找到弹药？
与过去的"百万像素战争"不同，大多数智能手机从业者可能会在3D传感的新战线上更加努力。
首先是选项的选择。从技术角度来看，三维结构光学成像的原理是，在结构光将特定的光信息投射到物体表面后，相机收集反射信息，然后根据物体引起的光信号的变化计算物体的位置和深度， 然后恢复整个三维空间。该技术的优点是技术成熟，深度图像分辨率相对较高，但缺点是容易受到光线的影响。
TOF成像原理是将一束相位调制红外激光发射到被测物体上，当红外激光被反射回相机时，会由于光的飞行时间延迟，导致相位和发射时相位发生微小变化，通过计算相位变化， 您可以计算被测物体与相机之间的距离。TOF方案基本上不需要采用光学棱镜，抗干扰性能好，视角更宽，缺点是深度图像分辨率低。而目前TOF方案实现AR功能的体验并不理想，业内分析人士认为，这与设备不想消耗过多的CPU资源来降低运行速度有关。
双目距离使用双摄像头系统，通过两个摄像头的角度形成3D图像，类似于人眼。目前，双摄像头作为快速充电基本上已经成为手机的标准配置，因此这种方案理论上应该是成本最低的。但是，整体系统的复杂性、高功耗、暗光环境性能差、精度低等都会带来较大的局限性。联想已经在支持ProJect Tango的Phab2 ProAR手机上尝试了类似的方法，但体验并不令人鼓舞。
双眼视觉、结构光和飞行时间技术比较
其次，更重要的是拥有3D传感系统的高复杂性和关键部件的生产。由于3D相机包含许多需要一致工作的组件，因此它们还需要足够的供应链管理。有些人甚至将3D相机描述为"子设备"。
与传统相机产业链相比，3D相机产业链增加了"红外光源、光学元件、红外传感器"等部件，使得立腔表面发射激光器（Vertical-Cavity Surface-Emissions Laser，VCSEL）、准直透镜（WLO）、光衍射光栅（DOE）等成为核心器件。虽然3D相机早期普遍使用LED作为红外光源，但LED没有谐振器，导致光束散射较多，而VCSEL在精度、耦合、小型化、低功耗、可靠性等方面都更具优势，因此现在常见的3D相机系统都采用VCSEL作为红外光源。
有分析认为，3D传感技术在Android阵营的大规模普及可能要到2019年，主要是因为现阶段3D传感模块产量低：一是高效率VCSEL组件生产不易，目前平均光电转换效率只有30%左右;提高模块组装难度。
帝国的第一步 - 设计一款支持3D结构光的手机
Find X 3D结构光学相机的一部分
OPPO Find X于6月19日发布，与双轨潜意识结构一样引人注目的是集成到该结构中的OPPO FaceKey 3D结构光学系统。5月初，OPPO宣布将在六个月内将该结构商业化。很多人没想到的是，OPPO会在一个月内发布一款产品。这使得OPPO可以获得很多"名字"。但更重要的是，OPPO将行业的量产计划提前了一年。
OPPO FaceKey 3D结构灯
完成整个硬件方案的选型、预研、试制和验证，包括结构光发射端、接收端和结构光解码芯片，在半年时间内，同时快速突破结构光模块选型、基线选型、结构光深度图、深度图标定、深度摄像和RGB摄像标定， 面对安全方案验证等难点，OPPO面临的硬件开发难点可想而知。
与硬件解决方案一样困难的是软件解决方案的设计。安全人脸框架和方案的核心，包括硬件绘图、图像校正、网络算法验证等，都必须在安全的TEE环境中运行，以解决人脸信息、支付环境和算法的安全性问题。但在OPPO之前，3D人脸算法在中国还没有成熟的经验可以借鉴。在算法自学时，OPPO算法团队在3D数据、服务器环境和算法方案方面也没有任何经验。
然而，在接下来的短短三个月里，OPPO算法团队和硬件团队利用结构光学硬件完成了10万次的3D人脸数据采集，人脸数据分布覆盖全球，并在此期间完成了500次TFlops大规模训练服务器建设。同时，为了达到百万分之一的错误识别精度，OPPO和AI算法公司与尚唐深入探讨了3D人脸识别算法，并在人脸检测、人脸识别和实时检测算法上形成了一套自己的算法方案。
OPPO 3D人脸支付包含安全技术
最后，通过4轮硬件方案迭代和10轮人脸算法迭代训练，OPPO成功完成了今日顶级体验的结构光方案。对比数据显示，OPPO Find X方案在单个深度图的3D渲染、3D渲染精度、耐光性、50cm-70cm距离识别等方面比iPhone X更为成熟，在20-50cm距离识别、功耗、分辨率、帧速率、体积等方面也同样先进。而国内首款3D人脸识别算法，也标志着OPPO在技术研发领域一直是行业不可忽视的力量。
除了OPPO之外，其他Android Eco制造商也在探索3D成像技术的未来。与Find X一起，小米在小米8发布会上推出了小米8探索版，在外星人屏幕的刘海区域集成了3D结构光系统。在Find X发布后不久，Vivo在上海的MWC上展示了其ToF方案。
帝国发展 - 3D数据需要足够安全才能用于支付
生物识别技术中最重要的因素是安全性，不应该有"一个"。这也是3D结构光人脸认证相比2D人脸识别的最大优势之一。虽然后者在过去一年的手机发布会上也成为必提的功能，但基于算法的2D人脸识别在实现极快解锁速度的同时，仍然面临着非常严重的安全问题。一些评论家甚至发现，许多2D人脸识别手机只需使用常规打印机打印A4照片即可解锁。
比解锁设备更严重的是个人信息的安全性。这是指私人敏感数据，包括个人身份信息，以及银行卡号和密码等财务信息，以及生物信息本身，例如指纹数据和面部信息。丢失的银行卡也可以弥补密码更改，但指纹或面部信息一辈子都不能更改，泄露后的风险是永久性的。因此，这就是为什么支付机构如果要支持人脸或指纹身份验证，则必须经过非常严格的身份验证过程。
从另一个角度来看，支付机构对3D结构化光学技术的认可，一方面可以认可这项技术的安全性，另一方面，是确认这项技术未来普及的重要因素。因此，OPPO在Find X上支持支付宝人脸支付的技术意义更为显著。
Find X与支付宝的合作是OPPO与蚂蚁金服战略合作伙伴关系的一部分。除支付外，双方还将成立联合创新实验室，探索软硬件底层技术的深度融合，如支持OPPO手机性能优化、高频支付场景一步直接出击等。
OPPO产品经理李晟在Find X发布会上介绍了与蚂蚁金服的合作
在联合创新实验室的推动下，Find X可以在支付宝上市后立即支持支付宝Face Pay。基于结构光作为硬件，结合OPPO基于深度学习的人脸智能识别算法，3D人脸支付可以准确地比较用户输入和识别的信息，错误率控制在支付精度的百万分之一，远远高于目前指纹识别错误率的五分之一左右。用户可以期望在未来的更多OPPO手机中使用这项技术，以面部代替指纹，密码或PIN码作为移动支付应用的主要验证方法。
帝国正在兴起 - 开放端到端3D数据流
通过3D结构化光学技术获得的3D数据，如果只是为了解锁和付费，那么使用丰富的数据显然是不够的，手机厂商不会停留在这个水平。因此，虽然iPhone X和Find X 3D结构灯现在为用户提供了安全新颖的体验，但对于两家供应商来说，想象整个3D数据的潜在布局更为重要。
今年5月，在Find X发布前不久，OPPO宣布全球首个采用3D结构化光学技术的5G视频通话演示取得成功。通过OPPO手机的结构光学系统采集3D数据，采用高通的5G新空运终端样机，最终接收到远端的显示，实现3D人像图像的恢复。
3D 视频通话
在6月的WWDC 2018上，苹果除了专注于ARkit 2之外，还将推出"USDZ"3D文件格式。一些开发人员评论说，"这一成就可与秦始皇统一六国后实施的'类似汽车的轨道'相媲美，这是一种3D文件格式，可以跨应用程序传输3D数据。"在这次发布会上，苹果展示了同一组3D图像可以在野生动物园，新闻和相机上渲染。从去年iPhone X上首款3D成像系统，到今年的3D图像呈现，不难看出苹果在这项技术领域的布局。
作为计算机视觉的一个分支，3D成像提供了底层技术功能，从而使设备具有增强现实（AR），3D面部等新功能，这些新功能为用户提供了经典的SoLoMo业务和新兴的短视频，直播，游戏等的新鲜体验。除了之前强调的安全支付之外，3D重建，AR和游戏很可能成为未来3D结构光技术的突破性应用。
以AR应用为例，在3D AR游戏中，利用结构光对周围环境进行精确建模，将模型实时融入游戏，将虚拟游戏与现实的三维世界紧密结合，达到逼真的三维效果。或者通过照片相机拍摄的精确结构的三维信息，可以达到准确的AR帖子和微表情效果。Gartner预测，到2021年，40%的智能手机将配备用于AR的3D摄像头，分析师Jon Erensen甚至表示，"这对AR非常重要，我认为这是你不想落后的东西。"
OPPO Find X 发布推出 3D 结构光应用场景
因此，我们看到苹果和OPPO都在布局AR。前者在过去两年中引入了ARkit作为关键点之一，而后者还与唐氏科技，浙江大学CAD-CG国家重点实验室合作，创建了一种名为ARunit的开发平面，可以支持即时定位和地图构建（SLAM），多平面恢复，虚拟物体在非平面表面上的放置， 平面标志识别、照明估计、地图保存和状态设置、遮罩等帮助开发人员创建新一代新的 AR 应用程序。自3月19日推出以来，它已经吸引了包括京东和王荣耀在内的13款合作伙伴产品，并有望在2018年全年为8000万部OPPO手机提供AR支持。
OPPO ARunit
在OPPO看来，移动互联网正在模糊现实世界和数字世界的界限。虚拟图像和虚拟图像、虚拟图像和真实世界图像、真实世界图像和真实世界图像的结合将为无处不在的现实（UR）带来全新一代的用户体验。这与我们今天看到的VR和AR相去甚远，真正推动未来沉浸式用户体验的将是3D内容和"即将到来的"5G。因此，通过主动结构光感知目标物体的位置和深度信息，实现整个3D空间的高分辨率、高精度恢复，再通过低时延5G网络进行3D视频的实时传输，将成为下一代移动用户体验在现实中的关键。
5G网络下的3D视频通话
通俗地说，OPPO旨在利用高速5G网络来支持3D视频信号的传输，从而为用户提供全新的通话体验。这显然不再只是一个二维级别的视频通话，而是一个展示视频通话体验的三维空间。虽然由于显示技术的局限性，3D数据无法直接呈现，但我们可以看到的是，在未来，一旦3D数据渲染方面的技术到位，我们就可以体验到像科幻全息投影一样的数字生活。
总结
3D成像技术确实已经成为很多手机厂商关注的技术发展方向，其重要性在未来可能不亚于5G和AI。但由于技术应用的规模，除了解锁和付费之外，没有其他新的杀手级应用。
厂商普遍认为，成本高、费率好等问题将导致3D传感器相机在2018年只适用于价格超过3000元的旗舰机型，但从2019年初开始，将采用指纹、双摄像头等技术，成为2000元以上智能手机的标准配置，到2020年， 覆盖范围将进一步扩大，配备3D传感器摄像头的千款车型将不足为奇。
3D传感器相机市场渗透率预测
随着3D技术在最大的消费电子市场的广泛使用，应用场景必将更加丰富。OPPO和苹果的3D帝国将有多活跃？
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