光学突围赛AI重新定义光感知系统

完美的照片、精美的视频、场景识别等多场景的应用之下,除了核心硬件产品的助力外,算法也是实现完美效果的一个功臣。

“我们的产品遇到一点问题,想找一家算法企业”这是观察君早前曾拜访一家非一线摄像头模组企业时,对方谈到的话语。

事实上,这只是算法的冰山一角,因为模组厂在配合测试时均需要用到算法,而回归至终端市场,其实终端厂商不光拼硬件也拼算法,由此可见,品牌端对算法的看重程度。

日前,观察君从供应链处获悉,单摄时代,手机在拍照方面以单纯的提高图像分辨率为主,但是在多摄时代,摄像头变的越来越聪明,它在夜拍降噪、快速对焦、光学变焦、景深应用等方面均展示了良好的效果和发展前景,也促进了智能手机摄像头市场的发展。

当然,摄像头越来越聪明的背后是硬件拥抱AI下的产物,换句话来说,硬件和算法的加持是实现以上效果的根本来源,而根据市场人士反馈,在智能交互时代下,算法将成为光学突围赛中重要的一环。 

不过,未来AI算法企业的发展趋势究竟如何呢?对此,观察君特意向多位业界人士请教,有业内人士直言,AI算法公司可以在既有硬件能力的基础上,突破硬件成像能力的限制,提升成像质量,扩展成像效果,并且能够保持较低功耗的前提下,满足性能与用户体验的要求,极大的丰富智能设备的摄像功能,而其最终目标就是从单点优化实现全局优化,从而为消费者提供更好的手机拍摄体验。

终端差异化下的思考:硬件拥抱AI成突围重要利器  

随着智能手机竞争的日趋激烈,尤其是安卓机,在配置越来越趋于同质化的情况下,厂商开始走差异化路线,而屏幕、摄像头成为差异化主要实现路径。

在摄像头这一领域,实现差异化的路径就是创新。回顾过去手机摄像头行业的发展,主要经历了初步应用、创新功能引入、高像素时代、高清视频时代、多摄时代以及深度摄像头时代七个阶段,体现了智能手机摄像头性能与功能上的不断升级与创新。

不过,随着摩尔定律逐渐失效,研制下一代制程工艺芯片的耗时越来越长、研发成本呈指数级增长,与摄像头相关的硬件逐步遇到了发展的瓶颈,在这种情况下,通过计算视觉算法和辅助软件来加强硬件的处理能力,突破性能瓶颈,优化摄像头的整体成像效果,成为各大手机品牌厂商提升影像系统性能的主要发展思路。

细细观察可以发现,在手机新品发布会上,AI算法已成为主角之一。在多摄、深度相机等硬件的普及下,手机摄影功能可获取的图像信息更为丰富,暗光拍摄、逆光拍照、HDR等被AI算法加强的功能成为各大手机厂商新的竞争点,同时AI算法也为智能手机带来更多人脸互动、体感交互的可能。根据《2020中国人工智能手机白皮书》(简称“白皮书”)数据显示,截至2019年AI拍摄算法在国内不同价位安卓手机中覆盖率达到91.6%。

对此,有业内资深人士与观察君沟通时直言:“终端不仅比拼硬件,也拼算法,因为对图像来说,算法是弥补硬件本身局限的重要利器。”换句话来说,硬件设备决定了摄像头性能的下限,而算法和软件决定了摄像头能力的上限。

“终端厂商十分注重算法,可以看到如今在安卓阵营几乎每款机型均有AI算法的加持,苹果今年更是发布了D TOF的摄像头,其实就是为了实现交互,而交互必须用到算法,换句话来说,不仅现在,未来算法也会成为各大终端品牌厂商们竞争的刚需产品。”另外一位摄像头模组业内人士颇有深意的谈到。以旷视为例,《白皮书》显示国内主要厂商发布的高端安卓手机系列中,约有75%应用旷视AI算法,包括与旷视合作AI算法。

不过,作为差异化竞争中突围的重要利器,AI算法自身的特性非常鲜明:不同的手机应用场景,需要不同的算法。上述摄像头模组厂商业内人士与观察君沟通时直言,“不论是苹果、华为、小米、OPPO亦或者是vivo,由于消费群体对影像效果的追求不同,对算法的调教亦不同。”

手机影像系统发展趋势:单点优化到全局优化  

算法的重要性,可从终端直接反映出。那么未来手机影像系统的发展趋势又如何呢?摄像头模组厂商一位人士直言,趋势将会是单点优化到全局优化。  手机供应链玩家都在寻找突破手机拍摄整体效果的路径。旷视从自身AI技术创新实力和实践经验出发,率先提出AI重新定义光感知系统这一理念。

那么,光感知系统究竟又为何物呢?  

据统计,人类感官收到外部世界的总信息中,至少有90%是通过视觉系统借助光来获得的。不过,光不是单独表现的,它需要用一定的载体来实现它的各种特性;而感和知的部分是各类传感器,通俗理解相当于人的眼睛和大脑。  

传统的光学感知系统是各系统间的信息只通过“小水管”连接,其利用摄像头模组、镜头、光源和光源控制系统采集目标物体数据,借助控制系统、视觉软件和数据算法库进行图像分析和处理,软硬件系统相辅相成,为下游赋予视觉能力,不过由于各系统独立优化,所以协调功能受限。

在观察君看来,传统的光学系统属于单点优化,而AI的加入,使得传统的光学系统距离全局优化越来越近。 

具体来讲,AI的加入使得物体在光、感、知的过程中,通过神经网络连接各个系统,实现光、感、知系统上更多信息的双向交流。从本质上来说,光感知系统是一个整体,他们一定是协调工作的,逻辑上是通过扩大整体信息管道的通量,让不同硬件设备之间形成更有效的全局优化,使整个系统的效果更往上走一个台阶。  以超画质技术为例,旷视促成了计算机视觉AI技术与传统摄影技术的神奇联姻,其不仅实现了画面细节增强、动态范围提升、降噪效果升级等全局优化,还特别新增了闭眼融合修复、天空噪声优化、挥手鬼影优化等全新功能。

市场的反映,便是最佳的证明。根据《白皮书》的数据显示,在DXO手机拍摄测评TOP15的手机中,有10部是国产手机,在这10部国产手机中,应用或与旷视合作开发基础画质相关算法占比超过70%。  光、感、知在整个光学市场均受用,其中包括摄像头市场、指纹识别市场。在屏下指纹识别这一过程中,全局优化在整个过程中会告知各环节,适用的参数信息,解决各种特定应用场景的复杂问题,并提出切实可行的解决方案。

光感知系统是手机高价值构成部分,占比接近50%,且不断迭代升级,其俨然已成为手机厂商竞争焦点以及突破手机市场瓶颈期的增量因素。

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