智能汽车离不开硬件的迭代。

即将亮相的理想L9（理想ONE后续的第二辆车)将配备3辆D-ToF传感器，除了驾驶员眼睛注视和头部跟踪监控，还将作为理想自研的深度学习 多模态三维空间交互技术的主要硬件载体。

而此前，大部分用于检测驾驶员疲劳的驾驶员监测系统 (DMS)均采用低成本传统2D可见光摄像头(配合IR红外LED）。当应用程序需要高距离精度和三维成像时，3D ToF优势明显。

一般而言，ToF传感器图像处理的深度精度比2D摄像头(视频流)要高。例如，在一米之内，ToF利用VCSEL(一种可选光源)通常可以达到1%(即1cm）而2D相机无法达到这种精度。

3D TOF即使长距离发出均匀的表面光源，也不会产生大量的衰减(和传统的3)D与结构光技术相比)；其次，TOF 3D镜头帧率高，能接收动态信息，更适合动态场景。TOF该技术还具有较低的功耗，适用于嵌入式开发和应用。

这意味着，基于3D ToF开发的安全功能应用包括驾驶员疲劳检测功能和乘客/儿童座椅检测，可以实现更准确的安全气囊控制。使用ToF摄像头还可以实现方向盘检测、视线、头部姿势、身体姿势检测、高级安全带应用等其他安全功能。

同时，从DMS到OMS，3D ToF也可用于物体遗留监测、物体分类识别等。车内安全功能一般以防伪面部检测为主，用于实现可靠的驾驶员识别(如开锁、启动）和在线支付安全授权。

此外，还有基于3的车外感知应用，如D ToF技术的Flash激光雷达。然而，与相机不同，激光雷达在应用场景、结构设计和发射光波长方面存在差异。当然，相机的成本更低。

一、

实际上，基于ToF的3D早在2015年左右，摄像头感知系统就已上车，主要用于舱内手势交互功能。当时的系统QVGA低分辨率(320)x240像素)，视角狭窄。

但3D ToF优势很明显。

3D ToF它是一种无扫描光探测和测距技术向场景捕捉深度信息(通常是短距离)的无扫描光探测和测距技术(调制光源主动照射物体)。

ToF结合高分辨率深度和幅度(灰度)映射，技术路线可以满足许多内部传感应用的需要。根据3D在许多复杂的应用类，在许多复杂的应用程序中识别人和物体，而无需前景和背景之间的颜色或灰度对比。

此外，ToF摄像头可以同时提供两个输出。一是深度图像视频流，输出伪彩色图像(其中颜色代表深度)或点云，然后通过检测算法和神经网络进行处理。二是代表反射信号强度的幅度图像，又称置信度图像，近红外2D不受阳光影响的视频流。

这其中，对于驾驶员监控系统来说，眼动追踪是核心技术，也是确保系统可靠性和准确度的关键。传统方式主要通过软件算法来解决，但基于深度传感相机显然可以实现更低的软件开发成本和更高的性能。

而对于DMS对于解决方案提供商和主机制造商来说，接下来的舱内视觉感知交互是一个真正的挑战，因为法律法规专注于L2 /L三级自动辅助驾驶人机交互。

今年年初，美国公路安全保险协会（IIHS）辅助驾驶系统新评级系统正式发布，明确要求配备相关系统的新车采取安全措施（包括方向盘离手监控和驾驶员注意力监控），帮助驾驶员保持专注。

另外，欧洲NCAP新法新法律法规的实施，基于视觉的驾驶员监控功能将成为新车获得五星级评级的必要条件。根据计划，自2022年6月以来，所有进入欧盟市场的新车都必须配备类似的安全系统，包括困倦和注意力警告。

目前，新车配备视觉DMS系统主要分为两类：一是作为驾驶舱交互体验升级，基于FaceID功能的延伸取代了传统的非视觉监控系统；二是用于L2 /L3.高级自动辅助驾驶系统的标配项，但后者比例较低。

高工智能汽车研究院监测数据显示，2021年国内乘用车市场（不含进出口）标配视觉DMS(驾驶员监控)新车保险54.33万辆(同比增长2288.87%)前装搭载率仅为2.66%。

此外，2021年中国市场新车(不含进出口)前标配L2级ADAS功能保险量为395.但同时搭载62万辆，DMS舱内视觉监测系统的比例不到20%。

这意味着驾驶员监控系统的门槛将进一步提高，基于人脸识别（头部运动、打哈欠、眼睑闭合等简单常见模式）的低成本方案将被淘汰。更准确的技术，如眼球跟踪（盯着方向）、面部表情和情绪监测，将成为主流趋势。

英伟达公司相关负责人表示，集成不同的传感器是增强驾驶舱监控系统鲁棒性的重要途径。3D ToF图像传感器可以在恶劣的光照条件下捕捉深度和红外图像，这是现有传统方案的最大瓶颈。

二、

市场需求的变化间接推动了前装方案的变化，尤其是硬件。今年年初，英飞凌开始在中国市场启动3D TOF前装量产的热身。

比如，结合3D ToF和RGB在低光/暗光场景下，摄像头可以获得高质量的深度信息。同时，3D建模、AR/VR更多的场景，如人脸识别和移动支付，提供准确可靠的数据。

例如，获得理想量产定点的虹软科技是英飞凌在中国的合作伙伴，并将ArcSoft ToF 3D Face ID应用程序(以前在手机行业)扩展到汽车领域，实现车载人脸识别、防伪和舱内人机交互。

由于TOF在低光下具有鲁棒性、高精度和高性能，如ArcSoft ToF DMS能有效辅助DMS检测驾驶员头部姿势和位置坐标信息，大大提高了驾驶员分心/危险行为检测的准确性。

此外，ArcSoft ToF OMS可以更准确地判断乘客的位置，以便通过计算乘客头部和身体的姿势，弹出安全气囊，控制相应的角度和强度，实现更有效的保护等。

更重要的是数据安全。

3D ToF技术路线以不同颜色代表不同距离的方式呈现虚拟图像(类似点云)，而不是RGB在不造成隐私问题的情况下，彩色图像可以获得人的轮廓和行为。

而另一家3D ToF全栈自研方案-奥瑞达，依靠母公司奥比中光3D视觉传感技术研发资源，车载3D视觉领域提供可模块化定制产品和解决方案。

该公司认为，以3D以视觉感知为代表的生物识别技术在手机、线下零售刷脸支付等行业实现了成熟的商业应用，在智能汽车行业，3D视觉感知技术的应用才刚刚兴起，市场空间广阔。

目前，奥瑞达已经开发面向前装市场的汽车规级车载3D TOF人脸识别摄像头。客户可以开发车内物品检测、乘客属性分析、刷脸开门、车载3D Face ID、智能驾驶舱应用，如驾驶行为检测、手势识别等。

另外，这套车载3D TOF摄像头方案，车辆规级3D iTOF系统参考设计，主动成像具有良好的抗干扰性，适用于车内外的各种场景。同时，模块可定制结构设计，体型小，可灵活匹配各种车内安装位置，适合高通，NXP、TI等多个汽车级硬件平台。

更重要的来自3D ToF方案在舱内交互中的技术重用。

在英飞凌看来，3D ToF与传统方案相比，应放在整车系统级别BOM成本进行考量。“ToF相机可以减少其他传感器等电子系统，如座椅和安全带BOM用料。”

同时，在车外环境中，短距离相对成熟Flash激光雷达(10米探测范围内)可支持自动代客停车功能，摄像头可支持3D人脸识别的身份验证。

按照ToF传感芯片方案供应商Melexis在实现人脸识别和驾驶员监控系统功能的同时，3D ToF精确的眼球视线定位能力可以同时协助AR HUD实现动态校正。