在剛剛過(guò)去的第四屆中國(guó)醫(yī)師節(jié),無(wú)數(shù)人為中國(guó)醫(yī)生這群 “新時(shí)代最可愛(ài)的人”點(diǎn)贊。他們運(yùn)用專業(yè)知識(shí)技術(shù)與前沿醫(yī)療設(shè)備,或活躍在抗疫前線,或忙碌于手術(shù)臺(tái)前,敬佑生命,救死扶傷。

我們也可以看到,現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展極大地提高了醫(yī)護(hù)人員的診療水平,科技讓醫(yī)護(hù)人員擁有更多治病救人的手段。一些關(guān)鍵技術(shù)突破,甚至能為醫(yī)學(xué)帶來(lái)顛覆性的革命。筆者注意到,近日,國(guó)內(nèi)3D視覺(jué)感知技術(shù)企業(yè)奧比中光正與微軟合作,基于ToF技術(shù)探索前沿醫(yī)療健康應(yīng)用。

以ToF技術(shù)為代表的3D視覺(jué)感知是一個(gè)尚未廣為人知的前沿領(lǐng)域。如今,這一領(lǐng)域的科技,正憑借高精度的感知能力與人工智能技術(shù),成為醫(yī)護(hù)人員的“得力助手”。

基于ToF技術(shù)的“AI 3D醫(yī)護(hù)助手”

1895 年,德國(guó)物理學(xué)家倫琴(Wilhelm Rontgen)發(fā)明了 X 射線,直接促進(jìn)醫(yī)學(xué)成像的誕生?；赬射線,醫(yī)生可以通過(guò)CT(計(jì)算機(jī)斷層掃描)掃描、 MRI(磁共振成像)等方式,“看到”人體內(nèi)部,為醫(yī)學(xué)診療提供了全新的視角。

但在過(guò)去,醫(yī)生對(duì)人體外部成像的價(jià)值卻較少關(guān)注,對(duì)患者的診療看護(hù)主要是記錄身高、體重、體溫、心率和血壓等基本信息。直到ToF技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用改變了這一現(xiàn)狀。

ToF技術(shù)是什么?ToF是飛行時(shí)間(Time of Flight)的簡(jiǎn)寫,通過(guò)測(cè)量激光從發(fā)射到接收之間的飛行時(shí)間,來(lái)實(shí)現(xiàn)距離測(cè)量,生成3D深度圖像。當(dāng)前,ToF技術(shù)是最為熱門的3D視覺(jué)感知技術(shù)之一。

ToF技術(shù)為醫(yī)生帶來(lái)了另一個(gè)維度的信息——高精度人體3D數(shù)據(jù)。3D數(shù)據(jù)可以被用來(lái)測(cè)量人體體型、位置、姿勢(shì)、姿勢(shì)評(píng)估、運(yùn)動(dòng)、關(guān)節(jié)跟蹤和非接觸式操作。將3D數(shù)據(jù)輸入到AI決策中樞,醫(yī)生就有了一位智能AI 3D醫(yī)護(hù)助手。

這些3D數(shù)據(jù)具有著廣闊的應(yīng)用空間,可以幫助醫(yī)生通過(guò)客觀、定量的3D數(shù)據(jù)測(cè)量,進(jìn)行個(gè)性化醫(yī)療實(shí)踐。這種科學(xué)化且具有成本效益的方式,將極大地滿足日益增長(zhǎng)的臨床醫(yī)療需求。

在實(shí)際應(yīng)用中,基于ToF技術(shù)的3D相機(jī)可以掃描患者的身體,精確測(cè)量高度彎曲的身體表面,以分析和跟蹤身體數(shù)據(jù)的變化。值得一提的是,ToF相機(jī)可單獨(dú)生成深度圖像,而不采集RGB彩色圖像數(shù)據(jù),從而有效保護(hù)患者隱私。

在出院后的康復(fù)期,ToF相機(jī)也可以持續(xù)監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)患者的身體狀況,通過(guò)科學(xué)化數(shù)據(jù)管理,加快患者恢復(fù)速度。

同時(shí),人們也可以基于ToF相機(jī)開(kāi)發(fā)醫(yī)院、養(yǎng)老院等場(chǎng)景下的跌倒檢測(cè)預(yù)防解決方案。比如通過(guò)3D骨架識(shí)別,實(shí)現(xiàn)人體步態(tài)和運(yùn)動(dòng)評(píng)估,預(yù)判患者是否有跌倒的風(fēng)險(xiǎn),并提前發(fā)出提醒。

數(shù)據(jù)顯示,3D深度攝像頭檢測(cè)到的跌倒次數(shù)是傳統(tǒng)護(hù)理人員的2.6倍。由于這些高度自動(dòng)化、智能化的通知,越來(lái)越多的生命被及時(shí)挽救。

更易用的ToF相機(jī)將廣泛普及

ToF技術(shù)的應(yīng)用不僅僅局限于醫(yī)療健康領(lǐng)域。消費(fèi)電子、機(jī)器人、智慧安防、客流統(tǒng)計(jì)等多行業(yè)的3D應(yīng)用中都有它的身影。

Yole報(bào)告顯示,隨著2D成像逐步向3D視覺(jué)感知升級(jí),以ToF、結(jié)構(gòu)光、雙目等為代表的3D 視覺(jué)感知市場(chǎng)處于規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)的爆發(fā)前期。2019年全球3D視覺(jué)感知市場(chǎng)規(guī)模為50億美元,預(yù)計(jì)在2025年達(dá)到150億美元,復(fù)合增長(zhǎng)率約為20%。

盡管目前ToF技術(shù)依然處于起步發(fā)展階段,但國(guó)內(nèi)已有不少廠商對(duì)ToF這一前沿技術(shù)展開(kāi)布局。其中,國(guó)內(nèi)3D視覺(jué)感知技術(shù)企業(yè)奧比中光選擇與微軟合作,共同開(kāi)發(fā)前沿ToF相機(jī)產(chǎn)品。

據(jù)悉,微軟上一代的3D相機(jī)在進(jìn)行深度計(jì)算時(shí),需要額外的PC端進(jìn)行GPU計(jì)算。奧比中光與微軟的合作引入了嵌入式深度計(jì)算技術(shù),將運(yùn)算單元內(nèi)嵌至ToF相機(jī)中,使其具備獨(dú)立計(jì)算能力,部署更加靈活。

該系列ToF相機(jī)預(yù)計(jì)在2022年量產(chǎn)。屆時(shí),全球范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī)視覺(jué)與AI開(kāi)發(fā)者,可以通過(guò)這些ToF相機(jī)在微軟Azure云計(jì)算平臺(tái)上開(kāi)發(fā)物流、機(jī)器人、零售、健康以及醫(yī)療保健等領(lǐng)域的全新解決方案。

公開(kāi)資料顯示,奧比中光在3D視覺(jué)感知技術(shù)領(lǐng)域(包括3D結(jié)構(gòu)光、ToF、雙目、激光雷達(dá)等)進(jìn)行了全棧式的技術(shù)布局。奧比中光在2018年開(kāi)始進(jìn)行iToF產(chǎn)品的研發(fā),2020年奧比中光首款iToF 3D視覺(jué)傳感器上市,目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)出貨。

參考資料:

https://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/how-do-tof-based-depth-cameras-improve-our-lives/

fqj