艾芯智能：打造高清3D视觉，让机器看懂世界
2018-08-16 20:53:44 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
艾芯智能怀着打造全球领先的3D视觉传感公司，让机器看懂世界的愿景，在未来五年将实现3D垂直领域的集成，成为世界一流系统方案解决商。
微访谈：艾芯智能董事长兼总经理方利红
采访背景：杭州艾芯智能科技有限公司（以下简称：艾芯智能）于2016年底由多名资深行业专家组成的技术团队在杭州组建，是一家专注于3D视觉方案研发的高科技公司。成立至今，艾芯智能一直保持着低调的状态，期间完成了两轮融资，并成功开发和量产了两款3D相机，并于2018年4月成功交付第一批35台设备在无人超市上使用。今年9月10日，艾芯智能将出席在上海举办的『第二十四届“微言大义”研讨会：3D视觉技术及应用』，并发表演讲。在研讨会召开之际，麦姆斯咨询特地采访了艾芯智能董事长兼总经理方利红先生，让我们先来一起了解艾芯智能，深挖这座不露声色的“宝藏”！
艾芯智能董事长兼总经理方利红
麦姆斯咨询：艾芯智能在2016年8月成立后，一直保持很低调的状态。请您先介绍艾芯智能发展历程、主要产品及服务吧！谢谢！
方利红：艾芯智能成立于2016年8月，2017年1月完成了首轮融资。2017年11月与信利光电建立深度战略合作伙伴关系，2018年6月成功实现了3D相机AXON M2的量产，2018年8月，3D相机AXON M3达到量产水平。目前艾芯智能已与国内多家标杆性企业合作，为他们提供3D视觉硬件和解决方案。研发团队成员来自于天津大学、浙江大学、武汉大学、山东大学等国内一流名校，核心人员均拥有十年以上的研发和产品化经验。艾芯智能拥有自主研发的软硬件系统、3D和2D融合和距离精准算法、飞行时间（ToF）模组小型化设计技术以及自动标定技术。
艾芯智能的发展历程
麦姆斯咨询：艾芯智能成立后，首先着手研究多种3D视觉方案，最终确定开发基于飞行时间（ToF）技术的3D相机。你们团队做出这样的决定来自哪些方面的深思熟虑？是自身技术特长，对市场走向的判断？还是供应链的配置，亦或是其他因素？请您回顾下吧！
方利红：2016年艾芯智能成立以后，我们做了大量的市场调研和技术预研工作。目前市场上主流的3D视觉有三种方案，即双目成像方案、结构光方案和ToF方案。双目成像原理简单，分辨率较高，但对环境光要求比较高，昏暗环境或者特征不明显时效果不佳，且双目成像对于软件算法要求高，体积比较大，很难实现大规模产业化。结构光方案比较成熟，并已大规模应用于3D视觉领域，但是极易受到环境光的干扰（强光下表现不好），以反射光的落地位移来计算位置，很难计算出精确的深度信息，对识别距离也有严格要求。ToF方案相比上述两种方案，具有反应速度快、深度信息精度高（双目或者结构光方案的精度最高为1%，而ToF最高可达0.1%），识别距离更远（最远能达到10m，满足多种场景的应用需求），不易受环境光干扰，室外仍可使用，具有元器件成熟、产业化成品率高等优势。近年来，随着行业巨头的推动和VCSEL技术的进步，使得ToF方案更加成熟，材料成本也越来越低。综合技术的成熟度、产业化的难易度和市场的应用面等多种因素，艾芯智能最终决定选择走ToF路线。
麦姆斯咨询：您能谈谈艾芯智能在确定ToF方向后，如何开展产业布局和战略合作？
方利红：首先艾芯智能实现了产品化，高精度、低成本且多平台兼容的ToF 3D相机已进入量产阶段。以高品质、高性价的产品为依托进行市场推广，在多个行业领域里与多家标杆性企业建立了小批量供货和样机试用合作关系，确定有长足发展和批量需求潜力的客户，并与之达成战略合作关系，最终艾芯智能以过硬的技术和全方位的服务赢得了行业用户的信任和青睐，获得了良好的行业口碑。艾芯智能针对自身在产业链布局的不足之处，与产业链上下游优质企业达成了战略合作，如与信利光电建立深度战略合作伙伴关系。接下来，艾芯智能将会抓重点，找出最适合我司技术应用的行业，针对市场需求，加大研发投入，力争成为目标行业里产品和解决方案的最佳提供商。
麦姆斯咨询：艾芯智能已经成功自主开发出两款3D相机：AXON M2和AXON M3。请您详细谈谈这两款3D相机的性能、主要亮点以及实际应用场景。
方利红：AXON M2的视场角（FOV）为80° x 60°，结合一颗2W的灯，可以探测到6米范围内的深度数据，精度误差最大0.6%，传输接口兼容USB和POE，支持Windows、Android和Linux系统，融合了颜色（RGB）和深度数据。AXON M3是在AXON M2基础上开发的小型化产品，性能参数与M2一致，长宽厚为86.3mm x 38mm x 18.2mm，比一张普通名片（长x宽：90mm x 55mm）还要小，小巧、精致、美观，嵌入性更好，方便客户直接集成到他们的应用系统中。
艾芯智能AXON M2产品示意图
艾芯智能AXON M3外观（左）和AXON M3 RGBD模组（右）
AXON M2和AXON M3两款产品都具有以下特色：
（1）强抗干扰能力，可以多设备同时工作抗干扰，支持多机对射，多机照射相同物体；
（2）低功耗，采用PToF技术，整机功耗小于5W；
（3）抗光照能力强，可工作在室外环境；
（4）精度高，最高可达0.1%（同行业普遍水平在1%）；
（5）深度数据无损压缩率最高可达6倍，大幅降低传输负载；
（6）近距离和远距离高动态自动曝光；
（7）所有算法都在前端运行。
AXON M3和AXON M2的应用场景十分广泛，主要应用于人脸识别、安防行业、智能门禁、人数清点、机器人避障和导航、体感游戏、手势识别等。
麦姆斯咨询：按原理细分，ToF传感方案可分为CToF（连续波飞行时间）和PToF（脉冲式飞行时间）。艾芯智能选择的是PToF方案，请您给大家详细介绍下这两种方案的异同和优劣势吧！
方利红：CToF的方案相对于PToF而言，较为成熟，可选择性也比较大。目前市面上主流的ToF方案还是以320 x 240像素的分辨率为主。但是，艾芯智能追求的是更高的分辨率，因此选择了PToF方案。PToF像素靶面小、功耗低，艾芯智能推出的产品分辨率可以达到640 x 480像素。
为了区分环境光，ToF方案发出的光都是经过调制的，根据调制方案的不同可分为连续光（CToF）和脉冲光（PToF）。
CToF（左）与PToF（右）测距原理示意图
左图为CToF发射和返回的光波形，快门经过两次或四次采样计算两个波形的相位差异，通过相位计算出光的飞行时间并转换为距离。
右图为PToF光脉冲与快门的示意图，相机上的控制单元打开光源然后再关闭，发出一个光脉冲。在同一时刻，控制单元打开和关闭接收端的电子快门。接收端接收到的电荷S0被存储在感光元件中，然后，控制单元第二次打开并关闭光源。这次快门打开时间较晚，即在光源被关闭的时间点打开。新接收到的电荷S1也被存储起来。因为单个光脉冲的持续时间非常短，此过程会重复几千次，直到达到曝光时间。然后读出感光元件中的值，实际距离可以根据这些值来计算。在公式中，光的速度为c，tp为光脉冲的持续时间，S0表示较早的快门收集的电荷，S1表示延迟的快门收集的电荷，那么距离d可以由如下公式计算：
从两张对比图也可以看出，CToF的工作原理需要光连续发射，光利用效率偏低，所以接收芯片每个像素的尺寸需要做得很大，目前主流的芯片方案单像素尺寸普遍在15um x 15um以上，分辨率以320 x 240像素为主。PToF将光能量集中到脉冲周期内发射，能量利用效率较高，单像素尺寸可以做得相对较小，艾芯智能提供的方案单像素尺寸只有5.6um x 5.6um，随着后续ToF方案的普及，芯片尺寸会进一步减小，同时分辨率会继续提高。
麦姆斯咨询：目前艾芯智能已进入机器人市场，旨在赋予机械臂“智慧之眼”。为机械臂定位所需要的信息来源方式有多种，采用ToF视觉方案的性能优势是什么？从成本和价格综合考量，您对其性价比如何评论？
方利红：ToF视觉方案的有效深度信息点高达30万，达到行业最高水平，有效解决了智能手机采集有效深度信息较少的问题。此外，ToF方案具有分辨率高（640 x 480）、视场角大（80° x 60°）、响应时间快（每秒30帧）、深度信息精准度高（精度0.1%）、距离受限制更少、受光线影响较小、模组小（AXON M3整机尺寸86.3mm x 38mm x 18.2mm）、后端软件复杂度低、结构设计简单等优势，逐渐在不同的垂直行业中（消费级、工业级）被挖掘和应用。随着产业链的升级和产业化技术的不断提高，ToF方案的成本和功耗问题已不再是ToF发展的瓶颈。就成本而言，其与产量有关系，目前ToF方案已经在手机端得到大批量应用，所以性价比高。
麦姆斯咨询：未来，艾芯智能还将瞄准哪些目标市场？请结合具体的应用方式详细谈谈您对目标市场的看法，谢谢！
方利红：3D成像市场前景非常广阔，普遍应用的有人脸识别门禁、人脸支付、机器人视觉导航和避障、体感游戏姿势识别、虚拟现实（VR）/增强现实（AR）、3D虚拟试衣、智慧物流、机械臂定位、行为识别、人数统计、安防监控以及汽车驾驶员疲劳检测等，以上任一领域爆发都将会带来海量市场。据Yole报告《3D成像和传感-2018版》预计2017~2023年3D成像和传感器市场的复合增长率为44%，2023年将达到185亿美元。
但是市场的进入并非想象中那么容易，都有很强的技术壁垒，并且很难打破行业内传统的应用方案。所以，艾芯智能结合市场特点和自身优势，重点瞄准人脸识别、人数统计、机器人这三大类市场进行深耕细作。
（1）人脸识别：主要定位在金融支付和智能门禁。金融支付方式的进步相信大家都深有体会，从最初的现金支付到银行卡，再到现在最普遍的支付宝，支付方式更加便捷和安全。人脸支付在无现金支付的基础上，又解放了人类的双手，紧靠“刷脸”便可瞬间完成整个支付过程。智能门锁的市场空间就更大了，无论是企业打卡、访客门禁、小区安防门禁，还是家庭住宅防盗门禁，都需要快速、安全并且成本较低的3D视觉系统。
（2）人数统计：主要定位在公共区域人头清点，重点领域有公交车人数清点、旅游景区人流量统计，一方面可以确定区域内人数，对客流进行检测和预警，进行有针对性的安保工作。另一方面可以按时间段进行客流统计，安排车辆调度。公交车和景区内实施的成功案例将辐射到各个公共场所和公共交通领域，市场体量也是不可估量的。
（3）机器人服务和工业机器人：我们均有涉猎，充当机器人的视觉，进行地图重建、避障、导航等。工业机器人上又可以进行机械臂定位、体积测量、定点抓取物体分拣等。
麦姆斯咨询：目前国内外基于ToF技术的3D相机主要参与者有哪些企业？您怎么看待艾芯智能在竞争者中的位置？艾芯智能有哪些令您最为自豪的核心优势？
方利红：目前，ToF方案在3D视觉领域的优势逐渐被挖掘和应用。主要参与者有Basler、舜宇光电和北醒光子等，还有很多“默默无闻”的企业也在从事ToF行业。面对如此庞大的市场份额，各家企业都在不断深度开发产品和抢占市场，艾芯智能在ToF上的投入时间比较早，产品产业化也比较早，目前已经研发出了高性价比的3D相机，已经抢得了市场先机。艾芯智能在产品性能、产业化能力、资源整合和市场认可度上都能让我欣喜。艾芯智能的团队很优秀，能够建立起这么优秀的团队，这也是让我最感到自豪的事！
麦姆斯咨询：在核心技术方面，你们布局了哪些专利？
方利红：我们现在拥有大量的核心技术，专利遍布于发明专利、软著专利、实用新型专利、商标专利以及外观专利。其中，我们有8项发明专利核心专利，1项软著专利类，2项实用新型专利，2项商标专利，2项外观专利，总计15项专利；覆盖光学设计、软件算法以及行业应用算法；在产品降噪、抗干扰的方面都布局了核心专利。
麦姆斯咨询：艾芯智能是一家3D相机设计企业，为了稳定地向客户提供高质量的产品，贵司是如何对上下游供应链进行管控的？在上下游供应链合作伙伴中，国内企业占比有多少？您认为国内外供应商的差距在哪？
方利红：我们公司目前能提供基础性产品和客户定制产品。所有的产品都是在公司内部生产调试完成，确认合格后再发往客户。针对产品温度特性和一致性要求，我们在公司内部进行丰富的环境试验，确保提供完全符合品质要求的产品。
（1）供应链上游：我们从前期的供应商认证，到品管来料抽检、对供应商的季度考核，以及代工厂的生产流程监控，每一步都环环相扣，确保品质管控无缝隙、无死角。另外，原材料方面，我们采取集中采购、从原厂直采等措施，降低批量来料风险。
（2）供应链下游：针对客户的各类不同需求，我们的仓储、物流配送和客服，都要求弹性工作，反应迅速，高效处理，服务延伸到每一个角落。针对我们高科技产品的特点，我们对于物流企业的选择是安全高效可控。
（3）另外，为了打造稳定可控的供应链，我们也在用价值链思维来凝聚优秀供应商，希望能和所有优秀供应商一起进步和成长，共同分享价值链带来的利润。
艾芯智能的国外供应商主要集中提供芯片，大概占我司供应商总数的40%，能国产化的原材料和器件都尽量在国内采购。国外供应商有强大的技术能力，目前还是道很宽的护城河。但国内供应商的优点也很突出，高效、勤奋、敬业，配合度好。
麦姆斯咨询：艾芯智能今后五年的发展目标是什么？企业愿景是什么？
方利红：艾芯智能怀着打造全球领先的3D视觉传感公司，让机器看懂世界的愿景，在未来五年将实现3D垂直领域的集成，成为世界一流系统方案解决商。
麦姆斯咨询：艾芯智能最近是否有融资计划？如果有，请您介绍下融资需求吧。
方利红：目前艾芯智能在进行新一轮的融资，主要解决人员配置和产业化问题。我们的目标是提供全方位的3D视觉行业解决方案，做最好的3D视觉集成商。而做到这些，需要一定量的资金支持来进行人员扩充、研发投入和产业化制造。我们希望有认可艾芯智能实力和看好3D产业发展的风投基金和产业基金投资我们，携手并进，共同撬动3D视觉这块“大蛋糕”。
麦姆斯咨询：今年9月10日，艾芯智能将出席在上海举办的『第二十四届“微言大义”研讨会：3D视觉技术及应用』，这次首秀，您将带来哪些分享呢？谢谢。
方利红：感谢麦姆斯咨询的邀请，此次研讨会将汇聚行业内主流方案提供商和相关产业链的合作伙伴，意义重大且影响也较为广泛。我将在会议上阐述艾芯智能的发展理念、主打产品以及重点应用领域。欢迎大家一起参加，共襄3D视觉技术及应用的盛会！
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