3S Market 傳遞 智慧應用與價值的商業資訊
How Industry 4.0 Will Change Manufacturing Forever
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工業 4.0 智慧工廠
智慧車載交通與能源環保
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智慧經營管理
2020年1月8日 星期三
‧ 2020\01\08\3S MARKET Daily 智慧產業新資訊
3S Market deliver Smart and Valuable information for Business
．3D 攝影機選擇指南 你知道自己需要什麼樣的 3D 攝影機嗎？
O3D 3D Sensor with
PMD time-of-flight technology
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知象光電
隨著 3D 成像技術日趨成熟，3D 攝影機已經出現在日常服務、金融支付、物流分揀、加工製造等越來越多的應用場景中。但仍有許多使用者，由於不甚瞭解不同類型 3D 攝影機之間的差異，在進行設備選擇時存在諸多困惑。本文將系統介紹各類 3D 攝影機的基本原理、特點以及相互之間的差異，幫助您更好地完成相機選型。
什麼是 3D 攝影機
普通數位相機輸出的圖像以二維像素網格構成。依據每個像素的屬性將其定義為紅色（Red）、綠色（Green）、藍色（Blue），通常稱為 RGB。不同屬性的像素可以用 0－255 的數字來表示，例如，黑色的相應值為（0，0，0），純鮮紅色的相應值是（255，0，0）。成千上百萬的像素可以構成我們常見的照片。
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| 高精度 3D 攝影機 Ailook 支持 3D 即时成像 |
3D 攝影機的不同之處在於，它可以測量普通數位相機無法測量的深度數據。所謂深度數據，就是像素到攝影機的距離。所以 3D 攝影機可以獲取四個值，分別是 RGB 值和深度資訊，即RGB－D。
3D 攝影機輸出的深度資訊，可以透過不同的形式顯示出來。在上圖示例中，左邊為彩色圖，右邊為深度圖。深度圖中的不同顏色，表示像素到相機的距離，青色表示距離相機最近，而紅色則表示距離攝影機最遠。其實深度圖的顯示，使用什麼顏色不重要，只是為了便於辨識。
3D 攝影機的常見類型
3D 攝影機透過其使用的深度數據計算方式，來進行分類。不同類型的 3D 攝影機都有其優點與限制性，所以選取何種 3D 攝影機，就取決於使用者的實際需求。常見的選型要素有：最遠測量距離、最高精度、是否支持戶外使用這三點。
1．結構光與編碼光
結構光 3D 攝影機機與編碼光 3D 攝影機，都是透過光源發射器投射光（通常是紅外光）到物體。所投射的光是有特定圖案的。這種特定的圖案，可以從視覺層面進行設置，也可以從時間層面進行設置，還可以是這兩個方式的結合。
由於光投影的圖案是既定的，所以 3D 攝影機的內置感測器，透過辨識場景中的圖案，就可以獲取到深度資訊。例如下圖，如果光的既定圖案是一系列條紋，當它投射到一個球上，這些條紋將會依據球的表面，產生特定形變，且當球靠近光源發射器時，圖案還會發生相應的改變。
利用既定圖像，與攝影機辨識到的實際圖像之間的差異，可以計算出每個像素到攝影機的距離。這項技術的核心是需要精準辨識所投射的光的圖案。
但是攝影機投射出的光的功率，會因為距離變大而衰減，還會受到環境中其他攝影機或設備，發出的紅外線噪音的干擾，因此，編碼光和結構光攝影機適合在室內，進行短距離作業。
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工業 3D 攝影機 Surface 採用雙目紅外結構光技術
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2．立體視覺
立體視覺攝影機依據內置的感測器數量，可分為單目立體視覺攝影機（內置單個感測器）與雙目立體視覺（內置兩個感測器）攝影機。由於它們工作原理相同，以下舉例均以雙目立體視覺技術為例進行介紹。
立體視覺攝影機常利用紅外光來提高測量精度，並且可利用一切光進行測量，這一點不同於上文介紹的編碼光，或結構光 3D 攝影機。雙目立體視覺攝影機內置兩個感測器，可以分別得到出兩組圖像的深度資訊。由於感測器之間的距離是已知的，透過計算，便可以得到被測對象的深度資訊。
雙目立體視覺攝影機的工作原理，與人眼進行深度感知的原理類似。人的兩眼分別可看見一幅圖像，大腦可以計算出兩眼之間的差異，距離物體近的一隻眼，所辨識出的物體移動幅度更大，而距離物體遠的一隻眼，所辨識出的移動幅度，就就小一些。
雙目立體視覺攝影機在大多數照明條件下，甚至是戶外，它都能保持良好的性能。如為其配置紅外光發射器，那麼即使在光照條件差的環境中，它依然能敏銳感知深度資訊。
雙目立體視覺攝影機的另一個優點是，在特定場景中，攝影機的使用數量是沒有限制的，不會出現多個編碼光攝影機或TOF相機，同時使用時出現的互相干擾的問題。
雙目立體視覺攝影機所能測量的距離，取決於兩個內置感測器之間的距離，也就是基線距離。基線距離越寬，相機可測試的距離就越遠。事實上，天文學家們使用一種相似的技術，來測量恆星距地球的距離。
先測量一顆恆星在天空中的位置，六個月後，當地球運轉到軌道中，離原始測量點最遠位置時，再次測量同一恆星位置。這樣，天文學家就可以利用大約 3 億公里的基線距離，計算出恆星距離地球的位置（恆星的深度資訊）。
3．TOF 攝影機
每種 3D 攝影機都依賴已知資訊來推斷深度資訊。例如，在立體視覺技術中，基線距離是已知的。在編碼光和結構光技術中，光的圖案是已知的。而在 TOF 技術（Time of Flight）方面，光速則是用來計算深度的已知變量。
所有類型的 TOF 攝影機都會發射某種光線，用來掃射全場，然後測算光反射回來的時間。根據光的功率和波長，TOF 攝影機可適用遠的距離的測量工作，例如，用 TOF 攝影機在直升機上，進行地圖繪製的相關測量工作；汽車自動駕駛中常使用的雷射定位器。
TOF 攝影機的缺點是，在相同空間內，其他攝影機的光會對它們造成較強干擾，而且在室外環境下也不適用。
你能用 3D 攝影機做什麼？
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工業 3D 攝影機 Raygo 重複精度最高可達 5μm
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3D 攝影機可以讓任何設備和系統，不需要人工干預的方式理解場景。雖然電腦可以實現理解 2D 圖像，但這需要投入大量的時間和成本，來訓練機器學習網路。
3D 攝影機本身可提供一些，無需訓練便可辨識的資訊，例如，3D 攝影機可直接區分前景、背景、場景，從圖像中剔除背景物，這對於需要分割背景的相關應用中，非常有幫助。
本文為解釋 3D 攝影機的類別及工作原理，列舉了一些應用場景。而實際上，3D 攝影機可應用的範圍，遠比這廣泛的多。未來，3D 視覺技術不僅能幫助設備看得更遠、更立體、更精準，同時還能聯合人工智慧，助力更多領域的升級、創新。
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．RFID 技術如何實現耗材的防偽
RFID solution for product traceability
and anti-counterfeit
來源：周立功单片机
假冒偽劣產品始終難以從消費者的身邊根除，但隨著技術的不斷革新，造假將越來越難以實現。在這個特殊的日子，ZLG 從技術的角度，為大家介紹一套耗材防偽的方案。
我們生活中常常會遇到假冒偽劣產品，例如衣服鞋子、數位產品等，這些假貨一般不會危及到我們的生命健康，但有一部分假貨，會對我們的生命安全帶來嚴重的威脅，例如醫療試劑、淨水器濾芯這類耗材。這些耗材由於價格較貴，假貨利潤空間高，也很容易吸引不法分子造假，本文以淨水器濾芯為例，為大家介紹基於 RFID 多通道讀卡技術的耗材防偽方案。
1為什麼淨水器濾芯需要防偽？
近年來人們對於飲水品質的要求越來越高，淨水器市場發展迅猛。決定飲水品質的，往往不是淨水器本身，而是裡面的淨水濾芯，淨水濾芯也是各個廠家的核心技術所在。
濾芯屬於消耗品，大部分廠家也主要依靠濾芯的銷售，來取得利潤。看準了這一點的不法分子，透過低廉的成本，製造劣質濾芯，大批量投放到市場上銷售，賺取高額利潤的同時，損害的是那些無法分清真假的消費者的健康。
圖1 淨水器濾芯
各大淨水器廠家針對這一現象，也有推出過一系列措施，例如開設專賣店，技術支持人員上門服務更換濾芯、設計特殊結構的濾芯讓造假者難以複製，提高造假成本。但這些方式，本身也將加大淨水器廠家的運營成本。
2 RFID 濾芯防偽方案
由於淨水器工作環境潮濕，高溫，不通風，接觸式防偽方式不可取，但非接觸式的 RFID 技術為防偽提供了可能性。RFID 技術是一種透過無線電訊號，辨識特定目標，並讀寫相關數據的通信技術，我們常見的悠遊卡、飯店門卡，甚至有些國家身份證都是 RFID 技術的應用。那麼如何透過 RFID 來進行防偽呢？
圖2 各式各樣的RFID卡
RFID 標籤
RFID 標籤（卡）價格非常便宜，而且無源標籤不需要供電，可以直接注塑進濾芯的外殼裡，這樣既不影響使用，還可以實現對濾芯資訊的準確獲取。
圖3 RFID 標籤內部結構
RFID 讀卡模組
讀卡模組透過 RS-232/485 等總線，與淨水器的主控板連接，分布在淨水器的各個部位，這樣在濾芯插入淨水器的瞬間，主控板就能夠透過 RFID 讀卡模組辨識出濾芯是否是正品。
圖4 淨水器濾芯防偽標籤分布
加密
那麼有人可能要問了，假的濾芯也加入一片 RFID 標籤，不也解決不了問題嗎？其實並不是，符合標準的 S50 或 S70 卡內部，分為很多個扇區，每一個扇區都是獨立儲存數據，且擁有獨立的密鑰，只要這個密鑰不被破解，就沒辦法複製 RFID 標籤。
那破解這些密鑰需要多少工作量呢？舉個例子，我們的身份證，採用的也是 RFID 標籤中的 CPU-B 卡，安全系數是相當高的。
3多通道 RFID 讀卡模組
如果按照圖4 所示，一台淨水器需要安裝 5 個 RFID 讀卡模組，那樣成本會大幅提升，反而讓淨水器廠家受不了。有沒有什麼辦法可以用低成本的方式，去讀 5 個 RFID 標籤呢？當然有，ZLG 立功科技多通道 RFID讀 卡模組。
圖5 8 通道 RFID 讀卡模組
ARKS16F518N 是 ZLG 開發的 8 通道 RFID 讀卡模組，硬體上使用者無需調試，複雜的讀卡天線諧振電路，只需要簡單在外圍加上電源供電、連接器等電路即可使用。
軟體上，使用者無需開發底層的讀卡模組驅動程序，只要關注應用程序的開發，更方便快捷地實現量產。
軟體上，使用者無需開發底層的讀卡模組驅動程序，只要關注應用程序的開發，更方便快捷地實現量產。
圖6 8 通道 RFID 讀卡模組大小
最高支持單模組外掛8個天線板；
標配天線板使用時，讀卡最大距離達 6cm；支持客戶自行開發天線板
寬工作電壓 2.8V~3.6V；
支持 ISO/IEC 14443 TypeA 讀寫器模式；
支持低功耗外部卡片偵測功能；
ISO14443 TYPEA 支持通訊速率 106kbps，212kbps，424kbps；
32 位 ARM Cortex M0 + 處理器，主頻達 48 MHz；
高達 128KB 的片內 Flash，16KB 片內 SRAM；
支持 ADC、SPI、I2C、UART、PWM；
高達 54 個 GPIO 口。
．Waymo CEO 宣佈：全球部署自動駕駛、服務全行業
2019 IAA Frankfurt Auto Show Remarks
by John Krafcik
Waymo CEO John Krafcik 在面對包括德國總理 Merkel、總統 Mattes 等嘉賓在內的 2019 IAA 法蘭克福車展開幕式上，發表的演講全面介紹了 Waymo 的緣起和願景、最新的測試數據、最新的技術、國際化進展等。
最重要的是，John Krafcik 宣佈，在合作夥伴的幫助下，Waymo 計劃在全球部署 Waymo 自動駕駛系統，服務於許多不同的行業。除了 Robo－Taxi 外，第一個突破口就是重卡自動駕駛的商業化，並且與更多的 OEM 合作。
下面是這篇演講稿的重點內容：
1、Waymo 是技術公司，目標是打造世界上最有經驗的司機，讓人和物在世界各地的移動更安全和容易；
2、Waymo 公開道路測試數據超過 1600 萬英里，模擬測試里程超過 160 億英里；
3、Waymo 正在測試第二個車型平台捷豹I－ PACE，搭載的是第五代的自動駕駛軟體，感測器將會搭載，具備全氣候能力的感測器，和革命性的新雷射雷達，性能上比第四代技術有數量級的改變；
4、正在和 Magna 在底特律開設全球首家 L4 自動駕駛整合工廠，供應商包括博世、法雷奧、歐司朗等；
5、在國際化合作上，分別與雷諾和日產簽署合作，探索在發過和日本為人和貨物提供移動服務；
6、商業化方面，除了正在推動 Robo－Taxi 服務外，還在進行自動駕駛重卡的測試，並且與重卡生態系統的貨主、卡車製造商和一級供應商合作；另外，也在尋求和 OEM 的合作；
7、Waymo 認為有一個偉大的機會一起重新定義這個世界：包括通勤、物流、安全、生產力、城市設計等方面；
8、公佈了一段曾經測試的 Waymo AutoPilot 的測試視頻，解釋了為何 Waymo 不做 L2、L3，只做完全自動駕駛 L4、L5。
根據 John Krafcik 的演講稿，在不影響原意的情況下，小編進行了編譯和整理：
01 什麼是 Waymo
首先，Waymo 不是谷歌；
其次，Waymo 不是一家汽車公司；
最後，Waymo 也不是一家自動駕駛汽車公司。
實際上，Waymo 是一家技術公司，正在打造世界上最有經驗的自動駕駛程序：Waymo Driver。Waymo 的使命是讓人和物，在世界各地移動變得更安全、更容易。
全世界每年有 135 萬人死於交通事故。全球每年有 5000 萬人因車禍受傷，三分之二的人會在他們的一生中捲入酒後駕車事故。大多數此類事件都有一個核心問題：94％ 的情況下，人為錯誤是根本原因。
另外，在許多先進國家，超過 20％ 的成年人由於視力障礙或其他殘疾而無法開車。
全自動駕駛技術有望改善道路安全，為數百萬人帶來新的出行選擇。
在過去的 10 年裡，Waymo 的團隊一直在努力解決這個問題。可以這樣想：在過去的十年裡，Waymo 的司機通透過了一場世界上持續時間最長、難度最大的駕駛考試。
Waymo 的司機，在在美國超過 25 個城市的公共道路上，自主駕駛超過 1600 萬公里，在模擬環境中駕駛超過 160 億公里。這，相當於人類數百年的駕駛經驗，而這種經驗，對 Waymo 車隊中的每一位 Waymo 司機都是有益的。
02 Waymo 的緣起
2009 年，谷歌的創始人雇傭了一小群工程師，來啓動一個自動駕駛汽車項目。這些工程師的目標在舊金山周圍的挑戰性道路上，自動駕駛超過 10 條 160 公里長的路線。要求很高 —— 每個挑戰，都必須在沒有任何人為干預的情況下完成。
值得注意的是，在大約一年的時間裡，他們成功了。這個影片可以在這裡看到，當時遇到的一些挑戰。這將是一個令人印象深刻的演示影片，這是今天任何自動駕駛公司要做的事情，但這是在大約 10 年前完成的。
早期的成功，讓谷歌相信這項技術值得追求，因此開始尋找將其商業化的最佳途徑。
03 Waymo 不做 L2、L3 的原因
谷歌的第一個想法，是推出一款可以在高速公路上自動駕駛的產品。可以放開雙手，但仍然需要司機的監督，當時這款產品在內部的名字是：AutoPilot。
在制訂了以下測試規定後，招募了幾十名的員工進行測試：
1、必須集中注意力、時刻盯著路；
2、可以把手從方向盤上拿開，但必須保持警惕
3、在車裡透過攝影機監管測試員，如果不遵守這些規則，測試結束。
那是在 2013 年初。有人想猜猜發生了什麼嗎？讓我給你看看……
有一個測試員一邊開車一邊發簡訊。另一個測試員用筆電給手機充電。還有一個測試員化妝，卷睫毛……最後一段影片，讓 Waymo 在幾周的測試後，關閉了 AutoPilot —— 因為測試司機在 90 公里每小時的速度行駛時睡著了。
現在，好消息是，Waymo 對一個真正的難題獲得了無價的洞見。Waymo 的自動駕駛系統非常先進：使用了多個攝影機、雷達和雷射雷達，以及一個巨大的機載電腦。
事實上，它是如此先進，以至於人類司機變得太舒適。所以意識到，這對駕駛員輔助技術來說，是個大問題 —— 做得越好，人類就越有可能過於信任它。
因此，2013 年，我們以鼓舞人心的決心為中心，堅信解決道路安全問題的唯一途徑，為所有人提供出行機會的唯一途徑，就是讓人類完全脫離這個圈子。我們當時承諾完全自主，不需要司機監控，也不需要駕照。
當時，這是世界上唯一一個擁有以下三個關鍵要素的項目：
1、致力於在沒有「司機輔助」系統干擾的情況下，提供完全自主的技術；
2、在新興的人工智慧和機器學習技術的前沿，有一個龐大的軟體工程師團隊；
3、承諾不僅開發軟體，而且開發硬體——包括地圖、雷達和雷射雷達技術
因此，Waymo 在 2013 年啓動了 Firefly，利用 Waymo 的第三代技術，開發出一種低速交通工具，可以讓人們在城市中穿梭。
兩年後，也就是 2015 年，Waymo 在德克薩斯州奧斯汀，完成了世界上第一個，在公開道路上的完全自動駕駛。
04 Waymo 致力於全自動駕駛系統
2016年，帶著這段具有里程碑意義的旅程，Waymo 正式從谷歌的一部分獨立出來，成為谷歌母公司 Alphabet 旗下的獨立公司。
然後，Waymo 讓 Firefly 退役，並與菲亞特克萊斯勒美國公司（Fiat Chrysler America）及其 Pacifica 微型麵包車，進行了第一次汽車合作，將 Waymo 第四代硬體搭載在 Pacifica 微型麵包車上。
Waymo 意識到，Waymo 的未來不是成為一家汽車公司，也不是與汽車公司競爭。並且清楚地找到自己的定位 —— 為世界提供 Waymo 自動駕駛系統。
Waymo 將設法使汽車領域現有的公司能夠生存，而不是破壞它們。因此，Waymo 與 Avis 和 AutoNation 等公司合作，幫助管理我們的車隊，同時滿足他們的需求。
2018年，Waymo 與捷豹路虎合作，為 Waymo 車隊增加了第二款車型——捷豹 I－Pace，搭載了第 5 代 Waymo 自動駕駛系統。
這個全新的系統，增加了全天候全年氣象環境的感測能力，新的感知模式，和一個革命性的新雷射雷達。相比第四代技術，在性能上有了數量級的改變，在成本上也是。
Waymo 正在和合作夥伴麥格納（Magna）合作，剛剛在密西根州底特律市中心，開設了全球首家 100％ 致力於自動駕駛整合的工廠。
首批 30 輛車，目前在 Waymo 位於加州的工廠，正準備進行開發和測試，另外，還在和捷豹路虎以及博世（Bosch）、法雷奧（Valeo）和歐司朗（Osram）等一級供應商的密切合作。
首批 Pacificas 和 I－Paces，將在 Waymo One 的公共叫車 APP 上投入使用。2018 年 12 月，Waymo 在亞利桑那州鳳凰城推出 Waymo One。
但 Waymo 也計劃與合作夥伴合作，讓 Waymo 自動駕駛系統發揮作用。今年早些時候，Waymo 與雷諾（Renault）和日產（Nissan）簽署了一項協議，探索在法國和日本為乘客和送貨提供移動服務。
05 Waymo One
那麼 Waymo 的服務開始於 2017 年 4 月，當時第一次邀請公眾加入 Waymo 的 EarlyRider 項目。
經過一年半的學習，2018 年 12 月，Waymo 邁出了一大步，推出了公共叫車服務 Waymo One，現在有超過 1000 名乘客透過行動應用，使用 Waymo 全自動駕駛汽車。
自 2017 年以來，Waymo 一直在小規模的完全無人駕駛模式下進行測試 —— 沒有受過訓練的人類駕駛員駕駛。現在已經開始負責任地向鳳凰城地區的乘客提供更多的無人駕駛服務。
另外的一支影片，是乘客第一次體驗完全自動駕駛時的反應：
06 Waymo 將服務更多行業
那麼 Waymo 的未來，以及技術的部署將會怎樣呢？在合作夥伴的幫助下，Waymo 計劃在全球部署 Waymo 自動駕駛系統，服務於許多不同的行業。
Robo－Taxi 是 Waymo 自動駕駛系統的一個應用，另外，Waymo 的技術還可以使卡車運輸更安全、更強大，滿足世界許多地區，對更多司機的迫切需求。
Waymo 已經在美國各地的 8 級卡車上（重卡），對 Waymo 司機進行了道路測試，目前正在與生態的所有參與者 —— 貨主、卡車製造商和一級供應商 —— 密切合作，以確保成功部署。
交付也是一個重要的機會，Waymo 現在正在與 AutoNation 等合作夥伴進行測試，以便將汽車零配件快速交付給他們的經銷商。
OEM 合作夥伴，也有興趣與他們的客戶，共享 Waymo 自動駕駛系統。
07 總結
完全自動駕駛的道路是漫長的，但前面還有很長的路要走。當然，在過去的 10 年裡，Waymo 學到了一些關鍵的東西，下面是 John Krafcik 的一些總結。
第一，每一步都很重要。雖然在這個領域的早期進展似乎很快，但 Waymo 發現，要實現規模、安全性和健壯性，以及理解如何取悅乘客，需要時間和大量的努力。沒有捷徑可走。
第二，Waymo 不能單獨做這件事。是 Waymo 服務過的合作夥伴和社區的幫助，這些合作夥伴，幫助 Waymo 擁抱自動駕駛的更多可能性。
Waymo 看到一個更大的願景，有一個偉大的機會，一起重新定義世界的許多方面 —— 通勤、物流、安全、可達性、生產力、城市設計等等。
