英飞凌：3D ToF如何实现智能汽车的差异化优势

英飞凌科技（中国）有限公司飞行时间 (ToF) 产品市场经理颜伯烨表示，英飞凌作为半导体解决方案的全球领导者，在汽车、电源管理、物联网领域都有布局。3D数据通过生物识别汽车访问，可实现反欺诈人脸识别验证，还可以实现直观的人机交互界面，提高被动安全性。

颜伯烨 | 英飞凌科技（中国）有限公司飞行时间 (ToF) 产品市场经理

同时他还表示，英飞凌3D飞行时间技术可以达到以下五点：一是3D数据通过智能功能实现差异化优势和新服务，同时符合相关法规；二是IRS2877A可实现尺寸和成本优化；三是市场上唯一符合ISO26262 标准的 ToF 成像仪；四是经过市场验证、功能强大的系统合作伙伴生态系统；五是独特的舱内传感组合。

以下为演讲内容整理：

英飞凌是一家追求低碳化和数字化的全球半导体解决方案公司，目前在全球拥有56000名员工。在市场方面，英飞凌的汽车功率器件处于全球领先位置，在微控制器方面位居第五。想要让汽车更智能化，英飞凌认为首先需要让汽车和人一样以后不同的感知，英飞凌有多种不同的传感器对应人的五感。在舱内感知，听觉有硅麦克风，嗅觉有二氧化碳传感器，视觉有60GHz雷达和3D飞行时间技术。演讲的重点将围绕3D ToF展开。

图源：嘉宾演讲材料

英飞凌的3D ToF可提供最强大的周围环境数据监测，包括距离测量和 2D-IR 图像。与一般2D摄像头不同的是，最后得到一组深度图和一组灰度图，其数据不受环境光线变化的影响。

未来，“驾驶员变成乘客”，“汽车内部成为客厅”、“更直观的人机交互界面”、“高端信息娱乐系统”、“无人驾驶”、“灵活的座椅调节”、“四个轮子上的智能手机”、“互联汽车”、“新服务”、“个性化用户体验”等等对内饰的需求都可以通过3D ToF实现，且满足法规需求。

图源：嘉宾演讲材料

将3D深度讯息落实到实际应用场景，可以分为三个部分，第一部分是结合人脸识别的驾驶员监控系统，第二部分是利用人脸识别解锁车门，第三部分是结合手势识别的智能安全气囊，用于乘客监控系统。

首先是驾驶员监控系统DMS。通常摄像头针对驾驶员的视场角较小，可以将其安装在车厢内A柱的地方安装位置或方向盘前面，DMS可以进行传统驾驶员监控，头部位置追踪頭部位置追蹤，或者眼睛是否打开，视线是否在正前方等问题。如果问题发生，驾驶系统可以提醒驾驶员出现分心或疲劳行为。结合3D深度讯息，还可以进一步进行人脸识别和活体认证，用户可以获取私人数据，或者车厂提供付费服务，并使用人脸进行支付认证。还可以通过追踪用户眼睛的视线，确保HUD和后视镜与眼睛保持最佳距离。这个功能仅需替换一个ToF的DMS摄像头即可完成。JUNGO利用英飞凌的产品制作的DMS方案中，当用户的视线和眼睛位置被识别出来不在正前方，就也会相应的数据提醒和提示警告。当戴上面具尝试绕过系统时，会被系统告知活体认证失败。

然后是生物识别汽车访问。可以将人脸识别应用于车窗外的车门解锁。我们可以将摄像头安装在车门外B柱的地方，当人靠近车时自动解锁，同时还可以在打开门的瞬间将个人化讯息同步到车舱内。如果下次不小心忘记手机或钥匙，就可以用这种方式开门。

图源：嘉宾演讲材料

英飞凌的合作伙伴OMS也用英飞凌的产品提供了一套解决方案，搭配了雷达和低功耗红外线摄像头，可以提前唤醒系统。从人靠近车，到识别出人脸，再到解锁车门用不到一秒钟。

回到车舱内乘客监控系统OMS。英飞凌除了可以用ToF摄像头做最简单的监控，还可以整合3D数据进行人体建模，用这个功能判断乘客的体型重量，进行乘客分类，来取代原有的安装在椅子里的重量传感器。通过追踪坐姿、脊椎位置，提供最好的座椅位置。系统还可以在监测到驾驶员长时间开车感到疲劳后，打开椅子按摩功能。下车时还可以使用儿童检测功能，提醒父母是否将孩子遗留在车内。此外，还可以进行人机交互界面，如手势控制。原本需要用按钮控制的物品，可以通过手势和娱乐系统进行互动，预先判断肢体语言。例如驾驶员或乘客伸手拿东西时，可以提前打开这个区域的照明。

ArcSoft也基于此有一套手势控制解决方案。通过手势对应屏幕中的部分，完成拖拉视频进度条、调整音量大小、退出视频等操作。

在安全议题上Euro NCAP提出，在2030年，可以通过驾驶员监控里的乘客分类和驾驶过程中对乘客的监控，让舱内监控技术还可以确保其他安全功能更加稳健。Euro NCAP 将考虑安全气囊的展开参数和适合乘客体型、重量的安全带负载限制器，如果以后车辆不小心发生意外，安全气囊可以根据人的体型做不同的展开。同时产品是符合ISO26262标准的。

信息时刻都在改变，车上系统需要随时知道乘客或驾驶者调整坐姿或椅子位置，安全气囊也需要根据弹出力度和角度判断安全带是否被正确系上，或检测手是否在方向盘上。ToF摄像头也可取代普通安装在方向盘里的电容传感器，这对未来人车交接安全机制来说非常重要。Simi通过英飞凌产品完成的乘客监控解决方案，包括人体建模、方向盘脱手检测、脊椎位置以及坐姿等，全部都是通过ToF摄像头完成。

快速总结一下，在乘客监控系统OMS中，可以用一个ToF摄像头取代重量传感器、安全带传感器，以及方向盘里的电容传感器，完成乘客分类、脊椎追踪、直观的人机交互界面、手势和肢体语言、智能安全气囊和安全装置、灵活的座椅位置调整。

在产品上，英飞凌现在有IRS2877A和IRS2877AS。这是已经被国内外许多车厂采用的产品，是符合ISO26262产品标准的车规级成像仪，采用塑料BGA封装，图像圈比前一代缩小50%，所以集成模组的尺寸也会相对变小很多，安装在车厢里时不会产生突兀的感觉。

图源：嘉宾演讲材料

英飞凌将通过SD飞行时间技术助力汽车智能化发展。同时，英飞凌英菲林还有一系列不同传感器，帮助汽车建构更完善的舱内智能座舱。

（以上内容来自英飞凌科技（中国）有限公司飞行时间 (ToF) 产品市场经理颜伯烨于2023年7月11-12日在2023智能座舱车载显示与感知大会发表的《3D ToF 如何实现智能汽车的差异化优势》主题演讲。）