“结构光 ToF"双剑合璧，该公司以技术融合打开机器人全场景感知时代

05-23 07:33

电子爱好者网报道(文章 / 从扫地机器人到机器狗，再到人形机器人，吴子鹏的具体智能已经从概念照进入现实。具身智能作为人工智能与机器人领域交叉的前沿方向，显著提高了智能体与物理世界的交互水平。实现3D智能系统的过程中，通过实时捕捉、分析三维环境信息，视觉感知是底层核心技术之一，赋予智能体空间理解和交互能力。

光鉴科技创始人在接受电子发烧友网专访时，CEO 朱力说，机器人是具体智能的典型形式，机器人与现实物理世界互动的前提是能够准确感知周围的空间环境。例如，只有准确地识别杯子的位置和形状，才能成功地完成这个动作，例如人类机器人抓取杯子。“光鉴技术致力于智能视觉感知技术的研究、开发和应用，其核心目标是使机器人具有准确的空间感知能力。"

3D 视觉感知的发展状况和挑战

3D 通过提供深层次、形貌、姿势等三维信息，视觉感知技术填充 2D 智能体感知系统正在重塑图像的不足。据 Yole group 数据表明，2022 年全球 3D 感知市场规模为 82 亿美金。伴随着智能驾驶、无人机、智能家居等应用领域的蓬勃发展， 2028 年，全球 3D 视觉感知市场的规模将扩大到 172 亿美元，期间复合增长率达到亿美元 13.2%。

但是，在快速发展的今天， 3D 视觉感知技术路线十分多样，主要包括双目视觉、结构光、飞行时间法（ToF）和激光雷达（LiDAR），具体实现逻辑如下：

双眼视觉:用两个摄像头模拟人眼视差，用图像匹配计算深度信息。但在低光反射环境下，其精度会降低，探测距离有限。

结构光:原理是将结构光束投射到物体中，由于材料表面形状的不同，这些光束会变形，深度和物体之间的距离会通过高差变化和间隙来计算。然而，该技术的主要缺点是有效距离短。

ToF：目标距离是通过发射持续光和测量光来回时间来计算的，适用于中远距离测距，但是要克服相位噪声等问题。

激光器雷达：发射激光脉冲，测量回波时间 / 相位，采用点云构建 3D 环境地图。但是，获得高精度点云的硬件成本一般都比较高，而且功耗也比较高。

朱力觉得，现在的 3D 视觉方案各有利弊。例如，结构光的近距离精度较高，但长距离误差较大，可以说是 "近视眼"；ToF 长距离性能优异，但近距离精度不足，类似 “远视”。但是，像机器人这样的智能体，探测距离需要同时覆盖近到远的场景。由于传统传感器的能力，机器人通常需要配备多套传感器，导致系统复杂，成本高。光鉴科技的创新之处在于，它提供了行业内第一个实现结构光的单模块。 ToF 技术融合，近距离依赖结构光，长距离依赖 ToF，实现 3 厘米到 8 对米宽范围的精确感知，满足了整个机器人场景的需要。

“这种策略的难点在于光学系统与算法的协调，需要精通硬件系统、光学系统和算法的开发，防止过度依赖外部芯片算率，通过自主研发高效算法实现软硬件的紧密结合，在控制成本和功耗的同时提高性能。” 朱力强调。

光鉴科技 Nebula 提升机器人智能感知系列

当前，机器人产业正处于高速发展阶段，各细分赛道都在产生强大的发展动力。根据 IDC 等待研究机构发布的数据，2024 全球智能扫地机器人市场每年的出货量达到 2060.3 万台，销售额为 93.1 同比增长1亿美元，分别增长。 11.2% 和 19.7%；如果扩大到整个清洁电器市场，2024 实现年度市场规模 200 亿美元，同比增长 8%。

朱力指出，机器人行业正经历着硬件快速完善与场景深度融合的阶段。扫地机器人已经成为一种成熟的产品，并且不断迭代，配送、清洁等场景也有成熟的产品着陆。随着 AI 随着技术的发展，机器人的智能化和通用化水平将进一步提高。机器人执行系统主要涵盖四个维度:传感、感知、规划和执行。光学科技聚焦底层传感和感知阶段，为机器人提供高效的空间环境理解解决方案，使其在规划和执行阶段拥有更准确的数据服务。

现在，光鉴科技已经向机器人市场推出。 Nebula 240 和 Nebula 400 等多种产品，为机器人构建领先的产品。 3D 视觉能力。其中，Nebula 240 它是光鉴科技在扫地机器人领域推出的一款深度相机，它所搭载的。 sToF 结构光的高精度与技术相结合 ToF 高分辨率，利用结构光主动投射的编码光点，有效抑制传统 ToF 多径影响，大大提高测距精度，使扫地机器人能够在近距离和长距离内实现高精度。 3D 视觉感知，实现真正意义上的优势互补。

目前，扫地机器人主要通过线路扫描激光雷达构建 3D 地图，这个方案简单而完善。线性扫描激光雷达获得截面信息，无法识别立体障碍物。为了实现智能化发展，扫地机器人需要获取三维环境信息，尤其是在带机械臂的高端型号中，准确 3D 感知是实现物体抓取的关键前提。而具有 sToF 技术的 Nebula 一系列深度相机只需单个模块即可获得机器人避障和导航的所有视觉信息，并在不同场景下发挥信息协同作用，进一步增强感知能力。

另外，线扫激光雷达凸起的安装方式，导致扫地机器人机身较厚，难以进入沙发和橱柜下部，覆盖能力有限。而且 Nebula 该系列可以安装在商品中，不仅可以优化产品结构，降低硬件空间和成本，使扫地机器人更轻更薄，还可以进一步增强其工作覆盖面和摆脱困境的能力。

朱力称，" Nebula 240 进入扫地机器人市场是一个典型的案例，其核心价值在于帮助客户，结合了光鉴的关键技术和客户的痛点需求。客户有升级识别水平实现智能感知的需求，希望扫地机器人设计得更轻更薄。Nebula 240 准确地满足这些需要。”

以扫地机器人的核心清洁功能为例。如果扫地机器人能够准确识别具体的污垢类型，系统可以有针对性地清洁地面上的水痕、油痕、牛奶污渍或灰尘。在 Nebula 240 mipi 事实上，光鉴技术已经实现了多种传感信号的结合，结合了路面阻碍物分割算法、细线 / 多种深层感知算法，如污浊物识别算法，使扫地机器人能更准确地识别目标物体，实现更高效的清洁。

而且光鉴科技的另一款深度相机 Nebula 400 这是针对商业机器人的情景。由于商业机器人具有多种复杂的工作场景，因此需要精确的空间数据，为其提供关键数据支持。而 Nebula 400 通过 3D 结构光和 ToF 技术相结合，为机器人提供更准确、更适合的近距离、极高精度、长距离、高性能的深度信息感知，满足其在复杂环境中的导航和避障需求。 3D 视觉感知方案。

为适应商用机器人各种工作环境，Nebula 400 拥有 98 ° ( H ) × 75 ° ( V ) 超广视野可以为其提供广泛的视野范围和较小的畸变，有效提高机器人在复杂场景中的工作效率和安全性，并结合光学测试技术自主研发彩色紧密结合和3D SLAM 还有许多算法，如目标识别，使其具有更好的避障和避障能力 SLAM 能力。

从这两款深度相机的介绍可以看出，光鉴科技并不是一个简单的硬件解决方案供应商，在硬件、软件和软硬件的结合上都有很大的造诣。“光鉴科技非常重视感知计算部分，帮助客户更充分地利用现有的计算率，降低系统的复杂性。”朱力说。在此基础上，我们积累了软核结构光深度算法的深度，开发了包括感知、结合、路线导航在内的完善工具箱，不断拓展服务边界。无论用户需要标准的硬件和算法，还是系统的方案，光鉴技术都有能力满足。"

Nebula 系列相机 3D 建模效果（GiF）

建造得像乐高一样 3D 感知系统

目前，模块化已经成为机器人系统设计的主流方式，显著提高了系统开发的效率和灵活性。朱力生动地描述了它。 “搭乐高积木” 同样构建系统。所以，光鉴科技开展了以下工作。

第一，打磨软硬件所涉及的技术环节，使其达到完美高效的状态，促进软硬件的发展。 3D 通过技术创新，感知模块标准化，处理机器人与物理世界互动的基本问题。光鉴技术将与汽车相似 3D 点云识别能力引入机器人行业，开发了一套软硬件高效融合的系统。目前已在行业顶级会议上发布，后续将逐步向全行业开放。

第二，通过感知与计算的深度融合，实现产业协作的完美效率体系。现在，光鉴科技正在与一些计算芯片公司合作，将公司算法塑造成 IP，为了获得比通用计算芯片更高的效率，通过芯片固化实现相关功能。如上所述，光鉴科技在软核结构光深算法、污垢检验、3D 在识别等方面已经储备了丰富的算法，正在努力推动这些算法在用户项目中迅速落地。

随后，加强数据保护。传统显像摄像机获得的信息与人眼所见相同，隐私泄露风险较大。光鉴科技 3D 深度相机产品都是非图像视觉，形成的信息是专门为机器人服务的，自然具有隐私保护的优势。同时，公司还致力于在系统前端添加数据加密、签名等保护功能，进一步提高数据安全性。

最后，注重前沿创新。随着机器人产业的快速发展，核心技术和产品形态都在不断变化。机器人是必不可少的 AI 以技术为例，朱力表示，目前像深度学习这样的小模型已经在光鉴技术产品中得到了充分的应用； AI 大型模型将使视觉感知能力更加通用，这项技术虽然处于行业初期，但光鉴技术已经与相关团队进行了全面合作。就产品形态而言，人形机器人未来潜力无限，目前已有相关产品配备光鉴技术。 3D 视觉感知方案。

结语

3D身体智能加速落地过程作为智能体与物理世界的交互，视觉感知 “双眼”，正从技术分野走向融合创新。光鉴技术采用结构光和 ToF 将技术深度融合为切入点，打破传统 3D 视觉方案的场景限制， Nebula 系列深度摄像头可以实现避障、导航和感知的全覆盖，软硬件协同设计可以降低系统的复杂性，促进机器人从 “单一功能” 迈向 “智能通用”。

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