在剛剛過去的第四屆中國醫師節,無數人為中國醫生這群 “新時代最可愛的人”點贊。他們運用專業知識技術與前沿醫療設備,或活躍在抗疫前線,或忙碌于手術臺前,敬佑生命,救死扶傷。

我們也可以看到,現代醫學的發展極大地提高了醫護人員的診療水平,科技讓醫護人員擁有更多治病救人的手段。一些關鍵技術突破,甚至能為醫學帶來顛覆性的革命。筆者注意到,近日,國內3D視覺感知技術企業奧比中光正與微軟合作,基于ToF技術探索前沿醫療健康應用。

以ToF技術為代表的3D視覺感知是一個尚未廣為人知的前沿領域。如今,這一領域的科技,正憑借高精度的感知能力與人工智能技術,成為醫護人員的“得力助手”。

基于ToF技術的“AI 3D醫護助手”

1895 年,德國物理學家倫琴(Wilhelm Rontgen)發明了 X 射線,直接促進醫學成像的誕生。基于X射線,醫生可以通過CT(計算機斷層掃描)掃描、 MRI(磁共振成像)等方式,“看到”人體內部,為醫學診療提供了全新的視角。

但在過去,醫生對人體外部成像的價值卻較少關注,對患者的診療看護主要是記錄身高、體重、體溫、心率和血壓等基本信息。直到ToF技術的發展與應用改變了這一現狀。

ToF技術是什么?ToF是飛行時間(Time of Flight)的簡寫,通過測量激光從發射到接收之間的飛行時間,來實現距離測量,生成3D深度圖像。當前,ToF技術是最為熱門的3D視覺感知技術之一。

ToF技術為醫生帶來了另一個維度的信息——高精度人體3D數據。3D數據可以被用來測量人體體型、位置、姿勢、姿勢評估、運動、關節跟蹤和非接觸式操作。將3D數據輸入到AI決策中樞,醫生就有了一位智能AI 3D醫護助手。

這些3D數據具有著廣闊的應用空間,可以幫助醫生通過客觀、定量的3D數據測量,進行個性化醫療實踐。這種科學化且具有成本效益的方式,將極大地滿足日益增長的臨床醫療需求。

在實際應用中,基于ToF技術的3D相機可以掃描患者的身體,精確測量高度彎曲的身體表面,以分析和跟蹤身體數據的變化。值得一提的是,ToF相機可單獨生成深度圖像,而不采集RGB彩色圖像數據,從而有效保護患者隱私。

在出院后的康復期,ToF相機也可以持續監測、預測患者的身體狀況,通過科學化數據管理,加快患者恢復速度。

同時,人們也可以基于ToF相機開發醫院、養老院等場景下的跌倒檢測預防解決方案。比如通過3D骨架識別,實現人體步態和運動評估,預判患者是否有跌倒的風險,并提前發出提醒。

數據顯示,3D深度攝像頭檢測到的跌倒次數是傳統護理人員的2.6倍。由于這些高度自動化、智能化的通知,越來越多的生命被及時挽救。

更易用的ToF相機將廣泛普及

ToF技術的應用不僅僅局限于醫療健康領域。消費電子、機器人、智慧安防、客流統計等多行業的3D應用中都有它的身影。

Yole報告顯示,隨著2D成像逐步向3D視覺感知升級,以ToF、結構光、雙目等為代表的3D 視覺感知市場處于規模快速增長的爆發前期。2019年全球3D視覺感知市場規模為50億美元,預計在2025年達到150億美元,復合增長率約為20%。

盡管目前ToF技術依然處于起步發展階段,但國內已有不少廠商對ToF這一前沿技術展開布局。其中,國內3D視覺感知技術企業奧比中光選擇與微軟合作,共同開發前沿ToF相機產品。

據悉,微軟上一代的3D相機在進行深度計算時,需要額外的PC端進行GPU計算。奧比中光與微軟的合作引入了嵌入式深度計算技術,將運算單元內嵌至ToF相機中,使其具備獨立計算能力,部署更加靈活。

該系列ToF相機預計在2022年量產。屆時,全球范圍內的計算機視覺與AI開發者,可以通過這些ToF相機在微軟Azure云計算平臺上開發物流、機器人、零售、健康以及醫療保健等領域的全新解決方案。

公開資料顯示,奧比中光在3D視覺感知技術領域(包括3D結構光、ToF、雙目、激光雷達等)進行了全棧式的技術布局。奧比中光在2018年開始進行iToF產品的研發,2020年奧比中光首款iToF 3D視覺傳感器上市,目前已經實現量產出貨。

參考資料:

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

fqj