中國信通院：2019智能手機影像技術應用觀察及趨勢分析(33頁).pdf

1、1 2019智能智能手機手機影像技術影像技術應用應用 觀察及趨勢分析觀察及趨勢分析 中國信息通信研究院泰爾終端實驗室 北京曠視科技有限公司 聯合發布 2019年12月31日 2 前言前言 當前，手機已成為人們日常工作和生活中不可或缺的設備。 移動支付的過程中無需攜帶現金或銀行卡、 手機隨時隨地網上購 物、手機銀行資金交易等應用場景，也讓用戶對手機的安全性和 便捷性提出新的要求。同時，人工智能的發展為智能手機的影像 處理賦能，尤其是夜攝、自拍、直播的功能也隨之顯著提升，并 逐漸成為選購手機時的重要衡量指標。 從2019年各大廠商新旗艦機型發布的趨勢來看，一方面，國 內手機行業在影像應用領域的創新

2、主要集中在AI影像增強領域, 以滿足人們對智能手機的影像處理要求的日益提升。另一方面， 隨著全面屏智能手機的興起，屏下指紋解鎖、2D/3D人臉識別解 鎖等需求也將迎來大爆發。 生物識別技術作為影像技術的典型應 用之一，憑借著安全、可靠、便捷等優勢也必將應用愈加廣泛。 對此，本報告將通過梳理總結2019年度的市場現狀和熱點技術， 分析2020年智能手機影像應用領域的發展前景及趨勢。 1 目錄目錄 第一章 智能手機影像應用行業現狀 . 2 1.1 影像增強技術成為市場發展主旋律 . 3 1.1.1 長焦遠攝和夜景攝影功能成為市場亮點 . 3 1.1.2 短視頻社交風靡，“視頻手機”概念凸顯 . 4

3、 1.1.3 前后攝像頭升級，滿足拍照剛需 . 6 1.2 生物識別技術仍是影響手機銷售的核心配置 . 8 第二章 智能手機影像技術與應用變革 . 10 2.1. AI 影像增強創新發展現狀 . 10 2.1.1 硬件層 . 10 2.1.2 算法層 . 14 2.2 生物識別將成為 5G 手機 AI 重要的應用 . 17 2.2.1 基于 ToF 和 3D 結構光的 3D 人臉識別與支付算法 . 17 2.2.2 指紋識別 . 19 第三章 前景與趨勢 . 24 3.1 算法及方案芯片化、硬件化 . 24 3.1.1AI 算法芯片化加速產品落地 . 24 3.1.2 指紋識別芯片的借勢再起

4、. 25 3.2 手機攝像頭模組領域創新動力充足 . 26 3.2.1 ToF 鏡頭將大幅增加 . 26 3.2.2 攝像頭及傳感器將持續創新 . 26 3.2.3 屏下攝像頭 2020 年或將商用 . 28 3.2.4 潛望式攝像頭將成為中低端手機的標配 . 29 3.3 總結 . 30 2 第一章第一章 智能手機智能手機影像影像應用行業現狀應用行業現狀 當前，手機已成為人們日常工作和生活中不可或缺的設備。 移動支付的過程中無需攜帶現金或銀行卡、 手機隨時隨地網上購 物、手機銀行資金交易等應用場景，也讓用戶對手機的安全性和 便捷性提出新的要求。同時，人工智能的發展為智能手機的影像 處理賦能，

5、尤其是夜攝、自拍、直播的功能也隨之顯著提升，并 逐漸成為選購手機時的重要衡量指標。 如在夜拍時， 人工智能技術能夠彌補手機因低成本感光硬件 帶來的性能劣勢，通過多幀降噪、強化暗部和弱光細節等算法， 縮短夜間攝影的反應時間，增強夜攝成像細節，降低拍攝操作難 度，提升成像反應速度等。在拍攝視頻時，人工智能技術還能對 人或物體的邊緣進行精準辨別和智能鎖焦， 最終實現實時高畫質 背景虛化效果。同時，人工智能技術還能通過對多源傳感器信息 融合和防抖場景智能分析，將陀螺儀頻率提高2-3倍，從而更加 靈敏地感應手機的運動狀態，實現視頻拍攝中的超級防抖。 從2019年各大廠商新旗艦機型發布的趨勢來看， 國內手

6、機行 業在影像應用領域的創新主要集中在AI影像增強及生物識別領 域。 3 1.1 影像增強技術成為市場影像增強技術成為市場發展發展主旋律主旋律 進入2019年，智能手機行業創新不斷，亮點紛呈，以華為、 OPPO、 小米等國內廠商為代表的高像素、 大變焦機型層出不窮。 以圖像及視頻拍攝為代表的手機AI影像增強技術成為市場創新 的主旋律， 決定著手機能否快速贏得消費者認可的關鍵因素之一。 1.1.1 長焦遠攝和夜景攝影長焦遠攝和夜景攝影功能功能成為成為市場市場亮點亮點 2019年上半年， 長焦遠攝和夜景攝影是手機AI影像應用創新 的兩大主要方向。 華為在今年發布了旗艦機型P30 Pro率先引領了2

7、019年手機 夜攝技術的發展。它采取了手機后置四攝方案，在潛望式長焦鏡 頭支持下，最高可實現10倍混合變焦和最高50倍的數字變焦。同 時，創新性地搭載了全新拜耳陣列設計的華為超感光傳感器，以 黃色像素替換三原色中的綠色像素，進光量增加40%，并在相機 算法重新構建、芯片與系統深度調試的基礎上，取得不俗的暗光 表現力。 4 圖 1 長焦鏡頭（圖片來自于華為官網） OPPO Reno 10倍變焦版的 “潛望式結構”變焦功能的創新 讓人眼前一亮。搭配有潛望式長焦鏡頭，OPPO Reno 10倍變焦 版“接棒式”實現了16-160mm“全焦段”覆蓋，支持10倍混合光學 變焦，最高可實現60倍數碼變焦。

8、Reno 10倍變焦版還搭載了超 畫質技術， 通過復合多幀降噪與HDR技術， 為用戶帶來超越以往 的夜景降噪、 高光壓制效果， 夜景成像細節及效果成為亮點之一。 1.1.2 短視頻社交風靡短視頻社交風靡，“視“視頻手機頻手機”概念概念凸顯凸顯 2019年下半年，隨著“全民vlog”時代的來臨，以快手、抖音 為代表的短視頻社交開始風靡大江南北。 各大手機廠商和算法供 應商開始把目光聚焦在視頻拍攝領域， 積極搶占手機AI視頻的風 口，開啟視頻手機的新賽道。 5 2019年9月開始， 各大手機廠商開始陸續推出新的當家機型， 如OPPO Reno2、蘋果iPhone 11系列和華為Mate 30系列。

9、這些新 機型將視頻拍攝功能提到一個非常重要的地位， 不但在技術方面 大膽突破， 為其置入相關的人工智能算法， 以提升消費者的體驗， 甚至將它們當成了其中一個主打賣點推向市場。由此可見，除手 機拍照功能外， 豐富手機AI視頻的拍攝功能， 已開始成為未來手 機發展趨勢之一。 OPPO Reno2提出了“視頻手機”的概念，這款于9月10日發布 的首款主打視頻功能的手機， 搭載AI視頻虛化、 Ultra Steady視頻 超級防抖、 視頻降風噪、 錄音變焦以及傻瓜式的soloop剪輯軟件， 降低了消費者的視頻制作門檻。 iPhone11 Pro Max 也將手機視頻拍攝作為了一個新賣點。 它 不僅支持

10、四顆攝像頭（三顆后置+一顆前置）的4K 60fps視頻拍 攝，還在視頻防抖上做了明顯的改進。具體來看，該機型包括前 置攝像頭在內的每一個攝像頭，均支持4K 60fps及防抖功能，讓 用戶在自拍和攝影過程中都能得到穩定、清晰的圖像。同時，不 論是前置與后置攝像頭拍攝的視頻，均可以無縫銜接，極大地降 低了分辨率上的差異。此外，前置攝像頭同樣支持FHD 120P， 給自拍慢動作玩法帶來了更多的樂趣。 華為Mate 30 Pro搭載的電影鏡頭能夠支持超高速數據讀寫 和傳輸能力，出眾的硬件能力也得到業界廣泛關注。為了提升視 頻拍攝效果，在原有款型的基礎上增加了一顆1/5.4英寸的4000 6 萬像素RG

11、GB電影CMOS（3:2比例），支持4K 60fps視頻錄制， ISO高達51200，拍攝幀數最高可達7680fps，能夠實現超高速視 頻錄制。 三星Galaxy Note10系列在視頻拍攝和剪輯、3D深度采集、 桌面拓展方面均有所提升：支持視頻背景虛化；允許用戶使用變 焦麥克風捕捉視頻所需的聲音；支持超級穩定模式，減少攝像頭 拍攝帶來的晃動； 支持4K超高清分辨率、 HDR10+畫面視頻拍攝。 同時， 5G版本甚至配備了一套完整的智能編輯工具，支持插入 轉場特效或字幕，改變速度，用S Pen還可添加插圖編輯多個視 頻，可以打造多樣視覺效果。 vivo X30系列則開啟了利用全焦段影像系統拍攝

12、抖音視頻 的新玩法。vivo X30系列5G手機，將其全焦段影像系統開放給抖 音。此前在多數情況下，手機只提供主攝像頭給抖音調用，其他 鏡頭往往被閑置，但X30系列拍抖音視頻，用戶還可以調用廣角 鏡頭、人像鏡頭、潛望鏡頭等多個鏡頭，用戶可以自己挖掘和實 現更多創意玩法。 1.1.3 前后攝像頭升級前后攝像頭升級，滿足拍照剛需滿足拍照剛需 （1）超高像素超高像素傳感器傳感器再次升級再次升級 先是6400萬像素三星GW1傳感器成為市場新寵，再次拉響 了手機硬件的“軍備競賽”。該傳感器擁有1/1.7英寸大底，單像素 尺寸為0.8m，擁有ISOCELL Plus像素隔離、Hybrid HDR等多項 7

13、 行業領先技術，大大提升照片觀感與出片率，為消費者帶來“越 級”的拍照體驗。 隨后， Redmi Note 8 Pro、 Realme X2、 vivo NEX3 均開始搭載6400萬像素的多攝系統。 隨后小米和三星的合作， 也首次讓手機傳感器的像素突破了 1億大關。雙方聯合推出的ISOCELL Bright HMX傳感器，像素高 達1.08億像素， 并將其運用在小米MIX Alpha和小米 CC9 Pro上。 （2）前置高清攝像頭和算法助力夜景自拍效果提升 2019年以來， 3200萬像素的前置高清攝像頭開始成為旗艦手 機標配，如華為nova6 5G、華為nova5系列、小米CC9 Pro、

14、榮耀 20S、realme X2等。在高清前置攝像頭的硬件基礎上，超級夜景 人像和超清自拍是其主打賣點，如華為nova6 5G、華為nova5系 列打造了“人像超級夜景”的賣點，解決夜晚自拍噪點過多、畫面 模糊的痛點，進一步增強了畫面的清晰度、層次感、暗部色彩飽 和度，使夜景照片的顏色和細節看起來更準確生動。此外華為 nova6系列還加入了800萬像素105 超廣角鏡頭， 與前置3200萬像 素自動對焦鏡頭組成的雙攝像頭系統， 解決了多人自拍時鏡頭范 圍過窄的痛點，也給短視頻和vlog創作提供了更好的硬件和算法 支持。 在前置人像自拍方面， 曠視打造的AI影像增強算法能夠充分 提升畫面暗部亮度

15、和純凈度，保留人像細節表現力，并助力多款 熱門手機拿下DxOMark前置攝像頭評測高分。 8 1.2 生物識別技術生物識別技術仍仍是是影響手機銷售的核心配置影響手機銷售的核心配置 生物識別技術依然是保障手機安全的核心配置， 也是影響消 費者購機的主要因素。這其中最為核心的就是3D人臉識別及解 鎖和指紋識別技術。其中，3D人臉識別算法仍是高端旗艦手機 的首選，屏下指紋識別則成為主打性價比方案手機的標配。 在人臉識別及解鎖方面，通過高效的人臉識別算法，手機可 以實現毫秒級的人臉解鎖和金融級的人臉支付功能，配合3D深 度傳感器，還可以進一步提高人臉識別的準確性和抗偽造能力， 真正實現解放雙手，利用生

16、物識別驗證，完成解鎖手機、支付驗 證等步驟。 3D人臉識別算法還可以應用于AR和3D體感游戲等突 破性應用場景上。 榮耀旗艦機Magic 2于在兩個紅外感光鏡頭和一個散斑投射 器組成的3D感光技術方案支持下，可以為用戶提供即時在昏暗 光線下也能夠有效識別的全天候3D人臉解鎖使用體驗，能夠有 效支持3D人臉金融安全支付功能，包括基于人臉的隱私保護、 基于機主人臉特征識別的應用鎖、 基于機主人臉特征識別的文件 保密柜、3D人臉支付、3D活體檢測和全安全環境數據處理等功 能。2019年9月發布的iPhone11系列和華為Mate 30 Pro，均采用 了3D人臉識別和解鎖方案。這也表明3D人臉識別和

17、解鎖方案仍 然是未來生物解鎖的趨勢。 從2019年手機旗艦新品來看， 被廣泛使用的屏下指紋識別方 9 案主要有兩種： 光學式屏下指紋識別方案和超聲波指紋識別方案。 除了三星在Galaxy S10和Note 10上使用了基于超聲波的3D指紋 識別技術， 絕大多數新機基本選用了基于光學的屏下指紋識別技 術。 10 第第二二章章 智能手機智能手機影像影像技術技術與應用與應用變革變革 從2019年旗艦機型的設計趨勢來看， 在人工智能高度賦能下， 高像素多攝系統和便捷安全的屏下指紋方案給消費者帶來更安 全、 更智能、 更便捷的使用體驗， 成為了一款旗艦機必備的賣點。 隨著手機多攝系統和屏下指紋識別方案的

18、成熟， 也帶來了更多相 關AI影像應用的發展。 2.1. AI 影像增強創新影像增強創新發展發展現狀現狀 2.1.1 硬件層硬件層 2.1.1.1 后置多攝系統的創新后置多攝系統的創新 從2019年發布的旗艦手機來看， 后置多攝系統的創新呈現井 噴之勢：以四攝、五攝為代表的多攝系統誕生并大規模量產；潛 望式長焦鏡頭的使用讓手機實現多倍光學變焦成為了可能； 上億 像素的傳感器誕生也讓手機在后期擁有更大的合成空間；RYYB 傳感器的設計則讓用戶擁有了與以往截然不同的暗光拍攝體驗。 華為P30 Pro采用四攝系統與RYYB傳感器設計主要體現在： 采用800萬大像素潛望式長焦鏡頭，能夠實現5倍光學變焦

19、+10倍 混合變焦+50倍數碼變焦；搭載后置四攝結構，在三攝的基礎上 增加ToF攝像頭以加強照片景深效果。 11 圖 2：10 倍變焦（圖片來自于 OPPO） OPPO Reno 10倍變焦版中，搭載了4800萬像素主攝+1300萬 長焦+800萬廣角三攝全焦段影像系統， 能夠通過三個不同焦段的 攝像頭協同接力，實現超廣角到長焦的10倍變焦效果，覆蓋等效 16-160mm焦段，并且在這個焦段內，成片尺寸始終大于等于800 萬像素。 小米MIX Alpha與CC9 Pro配備的1.08億像素傳感器成為下 半年業界焦點：1/1.33英寸感光尺寸，F/1.7大光圈，支持OIS四 軸光學防抖， 激光自

20、動對焦， 四合一像素輸出， 默認2700萬像素。 由于擁有更大的CMOS尺寸，ISOCELL Bright HMX傳感器也就 能搭載更多的像素點，擁有更大的合成空間，能夠確保在提升暗 光拍攝能力的同時，能同時保障在合成后的像素表現。 12 具體表現來看，搭載1.08億像素超清鏡頭的小米CC9 Pro系 列采用了五攝四閃方案，在10倍混合光學變焦鏡頭，50mm焦段 經典人像鏡頭，2000萬超廣角鏡頭和獨立微距鏡頭的配合下，覆 蓋13mm-125mm全焦段。其中1.08億像素超清鏡頭和10倍混合光 學變焦鏡頭均支持OIS光學防抖， 支持激光對焦， 采用雙閃光燈、 雙柔光燈組合。此外，小米CC9 P

21、ro尊享版還首次搭載了定制的 8P（即8片塑料鏡片）鏡頭。 圖 3：電影四攝（圖片來自于華為官網） 華為Mate30 Pro采用了4000萬電影攝像頭+4000萬像素超感 光攝像頭+800萬長焦攝像頭+3D深感攝像頭四攝配置。 多攝像頭 的組合，讓華為Mate30 Pro在拍照和視頻上覆蓋了18mm-80mm 等效焦段。超廣角方面，華為Mate30 Pro采用了一枚4000萬像素 電影攝像頭，擁有1/1.54英寸的超大感光尺寸，視頻拍攝中感光 度最高可達ISO 51200在拍照的時候可以獲得出色的動態范圍， 保證出色夜間拍攝效果。 13 2.1.1.2 前置攝像頭創新前置攝像頭創新 在2019

22、年年初， vivo NEX創造性地推出了可升降式前置攝像 頭，把占屏比提升到了極致，著實讓人眼前一亮。隨后同樣為了 在屏幕上消滅攝像頭，努比亞X則是以后置代替前置，利用副屏 實現輕松自拍， 這樣做的好處就在于后置攝像頭的成像素質更高。 小米MIX 3則是將前置攝像頭隱藏在了屏幕背后，用戶可以通過 設置，下滑屏幕后自動進入自拍模式。這對于自拍人士來說無疑 是福音，只需要下滑就能實現原先需要點擊相機，翻轉相機這兩 個步驟，實現了快速自拍。 相比而言，華為nova4相對保守地采用了極點全面屏設計， 通過全新的blind hole技術，將一枚直徑為3.05mm的攝像頭放入 屏幕當中。此外為了加強機身及

23、攝像頭的穩定性，并采用“雙層 應力緩沖支架”，增加機身強度，穩定前置攝像頭。 無論是何種設計，在全面屏普及的今天，它們都展示出了自 己獨特的設計和風格。無論是升降式攝像頭、后置自拍還是極點 全面屏，這些設計，都讓智能手機變得更加精彩。 2.1.1.3 鏡片規格升級鏡片規格升級 鏡頭創新領域，小米9透明尊享版則搭載了全球首款7P（7 片塑料鏡片）攝像頭。相比6P，7P攝像頭多增加了一片鏡片，能 夠擁有更強的聚光能力和解析能力，可以減少光學色相差。小米 14 CC9 Pro尊享版則搭載了全球首款8P攝像頭。 具體來看，P指的是鏡頭的片數。通常情況下，鏡片片數越 多，光線過濾、成像和色彩還原的效果越

24、好，相應的設計難度也 更高。 2.1.2 算法層算法層 2019年， 夜景拍攝和超級視頻防抖兩大算法風靡全球。 華為、 OPPO、vivo、小米、蘋果及三星均在發售的旗艦機型中搭載了 相應的夜景拍攝和超級視頻防抖算法。 2.1.2.1 超畫質技術超畫質技術 圖 4：曠視超畫質技術清晰度對比 作為2019年最具代表性的夜景算法之一， 曠視超畫質技術得 益于手機核心芯片的算力，通過對原始圖像進行處理，能夠更好 地降低圖片噪聲、保留畫面細節，優化拍攝和影像處理時間，顯 著提升用戶在夜晚和低光照環境下的拍攝體驗， 突破手機在夜景 15 和弱光環境下拍攝的局限，引領了AI+手機夜景拍攝的新潮流。 利用復

25、合多幀降噪和HDR技術，超畫質技術能夠提升動態范圍， 有效提高手機夜間拍照的成片率， 并讓相機具備優秀的抗鬼影能 力。該技術還能夠把整個拍照曝光時間控制在300毫秒左右，算 法處理時間則控制在1秒左右， 讓用戶能幾乎在按下快門的同時， 看到自己所拍攝的超美夜景照，實現所見即所得。同時，通過不 同的曝光策略和曝光組合，超畫質技術能夠有效提升動態范圍， 取得較好的高光壓制效果。 超畫質技術還奪得了CVPR 2019大會 NTIRE 2019 真實圖像降噪比賽“Raw-RGB”組的世界冠軍。 2.1.2.2 希區柯克變焦希區柯克變焦 希區柯克變焦原本是一種專業的電影制作技術。 這種效果是 通過變焦鏡

26、頭來調整視角，同時相機靠近或遠離拍攝對象，從而 使拍攝對象在整個畫面中保持相同的大小。在它的經典形式中， 當鏡頭放大時， 相機角度會從一個物件上拉開， 反之亦然。 因此， 在縮放過程中，會有一個連續的透視失真，最明顯的特征是背景 看起來會相對于主題改變大小，營造出一種科幻感更強，更加炫 酷的鏡頭感。曠視通過采用人臉檢測、特征檢測、視頻防抖等技 術的結合，在手機手持拍攝中實現了這一功能，通過智能一鍵單 擊，能夠產生在滑軌上推動攝像機的大片式拍攝效果，使人像的 大小和位置保持不變，同時背景不斷變化。在當前短視頻內容為 王的時代， 希區柯克變焦可以讓用戶輕松制作炫酷的短視頻作品。 16 2.1.2.

27、3 Ultra Steady 視頻超級防抖技術視頻超級防抖技術 該技術是在視頻HIS混合防抖技術的基礎上優化而成，能夠 實現水平、垂直、旋轉、水平偏轉、垂直偏轉等5軸防抖效果。 HIS混合防抖技術由OIS光學防抖和EIS電子防抖技術結合而成， 同時搭配陀螺儀來共同實現， 其原理是對通過多源傳感器信息融 合和防抖場景智能分析，將陀螺儀頻率提高2-3倍，更加靈敏地 感應手機的運動狀態，實現視頻拍攝中的超級防抖功能。 目前，市面上常見的手機視頻防抖產品大致有兩類，即OIS 光學防抖和EIS電子防抖。 OIS光學防抖需要硬件支持， 需要在相 機模組中加入一個利用磁力懸浮的鏡片， 當陀螺儀檢測到其位置

28、發生移動之后，會將相關信號傳送至SoC去計算需要的補償量， 然后通過補償鏡片組對位置進行補償，來讓光路保持穩定，從而 盡可能降低由手機抖動造成的圖像模糊問題。OPPO Reno2采用 了該技術。 2.1.2.4 Fusion 與與 Sat 當前， 多攝和矩陣式相機的技術方向已經逐步逼近單反和相 機的效果。在此過程中，光學變焦也成為其中核心需求之一。 通過獲取多攝的平滑切換 （Sat） 和多攝的融合算法 （Fusion） ， 模擬光變過程中平滑變焦和畫質提升的效果， 有效提升了用戶體 驗，保證了不同拍攝場景、人物的良好拍攝效果。 17 其中， Sat為光變切換的子流程， 也是光變切換中重要算法，

29、 主要解決的是光變切換前后，由于baseline、光軸誤差、OC等導 致的切換前后內容和視角跳變的現象。而Fusion同為光變的子流 程，主要保證光變中wide+tele鏡頭組合和wide+ultra鏡頭組合在 拍攝、過渡倍率中的清晰度提升。 2.2 生物識別生物識別將成為將成為 5G 手機手機 AI 重要的應用重要的應用 2019年開始，手機生物識別技術迎來新的變化。其中3D人 臉識別與支付算法和屏下指紋是最為值得關注的。 2.2.1 基于基于 ToF 和和 3D 結構光的結構光的 3D 人臉識別與支付算法人臉識別與支付算法 3D人臉識別仍然是高端手機的必備配置，如榮耀于2019年 上半年推

30、出了Magic2 3D感光版推出3D感光技術，兩個紅外感光 鏡頭，再配合散斑投射器，可以得到人臉的深度信息。下半年， iPhone11系列和華為Mate 30 Pro， 均采用了3D人臉識別和解鎖方 案。三星Galaxy S10 5G在推送One UI 2.0后，也開始支持3D人臉 識別。 上述機型售價均在5000元以上。 同時， 人臉支付市場于2019 年快速崛起，也讓3D視覺技術迎來下沉的新機遇。此外，5G的 到來，也在視頻社交領域為3D動畫表情、AR體感游戲等3D視覺 殺手級應用提供了新鮮土壤?？梢灶A見，3D人臉識別將成為5G 時代最重要的手機AI應用之一。 值得關注的是，2019年，以

31、華為年度旗艦Mate30 Pro為代表 18 的高端機型，采用了3D人臉識別與支付算法。這也表明，3D人 臉識別與支付算法仍然是高端手機生物識別方案的首選。 目前，3D人臉識別與支付算法的誤識率低于百萬分之一， 反應時間快達40毫秒，其生成的結果高度可靠，能夠支持智能手 機實現0.1秒內極速識別、 0.03秒重建的高精度安全面部識別和設 備解鎖功能。此外，該算法適應性強，能夠支持目前安卓智能手 機使用的所有主流3D攝像頭模塊系統，如結構光、主動立體視 覺及ToF?；谠撝Ц都墑e的安全保障，3D人臉識別與支付算法 已允許消費者使用智能手機方便且安全地授權支付。 圖 5：3D人臉解鎖及支付算法（圖

32、據曠視官網） 曠視是人臉識別及支付領域的先行者和實踐者， 隨著終端支 付方式的演進， 曠視基于ToF和3D結構光的3D人臉識別與支付算 法也在不斷完善，市場份額不斷擴大。據灼識咨詢報告顯示，按 2018 年收入計算，曠視是最大的云端人臉識別身份驗證解決方 案提供商，占據超過 60% 的市場份額。2018 年在中國制造生 19 產的配備身份驗證功能的安卓智能手機中， 超過 70% 使用了曠 視提供的基于人臉識別的設備解鎖解決方案。 圖 6：用戶體驗手機3D人臉解鎖功能（圖據曠視官網） 2.2.2 指紋識別指紋識別 2.2.2.1 AI 指紋識別算法指紋識別算法 進入2019年， AI指紋識別算法

33、已成為主流手機生物識別方案 的性價比之選，這其中最具代表性的就是屏下指紋解鎖方案。 vivo、華為、小米、三星等手機品牌的新機型也都采用了相應的 AI指紋識別算法。 具體來看，以生物識別為代表的身份鑒定方法憑借安全、可 靠、準確等特性，在手機等智能終端上得以大規模使用。其中， 指紋識別技術作為應用最為廣泛的生物識別技術之一， 已逐漸成 為智能手機的標配功能。但隨著全面屏手機滲透率不斷提升，傳 20 統的指紋解鎖方式面臨前置無處開孔、 后置指紋開孔影響手機背 部一體性的問題。在此背景下，“隱形指紋技術”屏下指紋 解鎖應運而生。 隨著市場的愈加火熱，以及性價比、操作體驗等方面的綜合 優勢，不少人工

34、智能企業在此布局。 2.2.2.2 屏下指紋屏下指紋識別技術方案識別技術方案 隨著全面屏的興起， 目前市面上的主流手機絕大部分都采用 了屏下指紋識別技術。當前主流的屏下指紋識別，按照技術原理 與實現方法又可以細分為兩種：光學式和超聲波式。兩種屏下指 紋識別各有不同，現階段發展狀況也各有差異。 （1）光學式屏下指紋識別光學式屏下指紋識別 圖 7：（圖片來自于小米） 該方案主要依靠光線反射來探測指紋回路。其技術原理為， 21 由于OLED屏幕像素間天生具有一定的間隔，能夠讓光線透過， 當用戶手指按壓屏幕時，OLED屏幕發出光線將手指區域照亮， 照亮指紋的反射光線透過屏幕像素的間隙返回到緊貼于屏下的

35、 傳感器上， 最終形成的圖像通過與數據庫中已存的圖像進行對比 分析，從而識別判斷。其優勢在于可以最大程度上避免環境光的 干擾，在極端環境下的穩定性更好，但在濕手的情況下識別率表 現率不佳。目前光學陣營最主要的供應商有匯頂科技、神盾光學 等。 （2）超聲波式屏下指紋識別方案超聲波式屏下指紋識別方案 該方案通過傳感器先向手指表面發射超聲波， 在接受回波后， 利用指紋表面皮膚和空氣之間密度的不同構建出一個3D圖像， 進而與已經存在于終端上的信息進行對比， 以此達到識別指紋的 目的。其優勢在于具有較強的穿透性，抗污漬能力較高，能夠支 持活體檢測，識別3D指紋圖像，安全性相較于其它屏下指紋識 別方案更高

36、，但速度較慢。目前，Qualcomm是超聲波屏下指紋 識別技術主導者。 2.2.2.3 屏下指紋識別技術的屏下指紋識別技術的應用現狀及趨勢應用現狀及趨勢 （1）技術：光學式屏下指紋識別）技術：光學式屏下指紋識別將將占據更多市場份額占據更多市場份額 目前來看，光學式屏下指紋識別技術更加成熟，今年發售的 高端機型，除個別型號外，幾乎都搭載了光學式屏下指紋識別技 22 術， 包括小米CC9 Pro系列、 華為Mate30系列等， 以此可以推測， 未來光學式屏下指紋識別的市場份額將會得到提升。 Qualcomm是超聲波屏下指紋識別技術的主導者。在超聲波 屏下指紋識別方面，Qualcomm在2015年推

37、出了名為Sense ID的 3D超聲波指紋識別方案。到了2017年，Qualcomm發布新一代超 聲波指紋識別方案。2019年12月4日，Qualcomm在驍龍技術峰會 上發布了新一代超聲波指紋傳感器3D Sonic Max， 可讓指紋 識別更加清晰，支持的識別面積為前一代的17倍，能夠支持兩個 手指同時進行指紋認證，進一步提升了安全性，此外也提高了解 鎖速度和易用性。 vivo于2019年1月發布集各種黑科技于一身的APEX 2019， 率先在業內展示了全屏幕指紋識別技術。在使用上，APEX 2019 可以實現單指、雙指在屏幕任意位置的錄入和解鎖，也支持桌面 快捷加密應用。不僅如此，在熄屏狀

38、態下點亮屏幕后，用戶用手 指按壓鎖屏界面應用，即可在解鎖屏幕的同時直接進入應用。 （2）行業：行業：人工智能技術突出企業人工智能技術突出企業加速加速進軍進軍屏屏下指紋下指紋識別領域識別領域 隨著屏下指紋識別市場的愈加火熱， 越來越多的廠商開始進 軍這一領域。 匯頂科技是屏下光學指紋市場的拓荒者。 憑借領先的綜合性 能， 匯頂屏下光學指紋方案在短時間內獲得了眾多全球知名終端 品牌的青睞，廣泛商用于華為、OPPO、vivo、小米、一加、榮 耀、聯想等主流品牌，并成功打入美國市場。其中，采用匯頂屏 23 下光學指紋方案的一加6T通過了美國運營商的驗證， 成為首款在 美國銷售的屏下光學指紋手機。截至2

39、019年2月，匯頂科技屏下 光學指紋方案已申請、獲得國際國內500項以上的專利。2019年 11月，匯頂科技針對5G手機的超薄屏下光學指紋識別芯片，隨 小米CC9 Pro的發布而正式實現量產。 除了傳統老牌供應商以外， 不少人工智能技術突出企業和計 算攝影解決方案供應商也紛紛布局，利用深度學習技術，進一步 滲透屏下指紋識別市場。 如曠視于2019年推出了光學式屏下指紋 解鎖解決方案，優化智能手機解鎖體驗。該方案改造及升級傳統 的視覺指紋識別算法，并基于ShuffleNet移動端深度神經網絡， 能夠快速篩選及驗證指紋。經海量數據測試，搭載該方案的設備 解鎖時間能縮至約110毫秒，在低濕度、低溫、

40、強光等情況下也 能夠獲得更高的準確率。目前，該方案已經被運用到國內一線手 機廠商的熱門機型中。 24 第第三三章章 前景與前景與趨勢趨勢 2020年，隨著5G換機潮的到來，智能手機市場的競爭將更 加激烈， 無論對廠商、 供應鏈， 還是對行業， 都將迎來一場大考。 想穩固自己的地位，或是在5G時代中闖出一片新天地，都需要 在創新領域奮力前進。 根據以上分析，結合移動終端企業面臨的內外部環境挑戰， 我們分析2020年智能手機影像應用領域的創新將主要集中在以 下幾個方面。 3.1 算法及方案芯片化、硬件化算法及方案芯片化、硬件化 3.1.1AI 算法芯片化算法芯片化加速產品落地加速產品落地 近年來，

41、人工智能產業發展十分迅速，涌現出了一大批的人 工智能解決方案明星公司。 但是對行業而言， 依然面臨AI芯片算 力不夠， 軟硬系統集成成本太高、 工程量太大、 時間太長等問題， 因此越來越多的AI算法廠商開始紛紛進入半導體領域，實現“算 法芯片化”，打造更為適合自己需求、更具能效、具有自主IP（知 識產權） 的專用型AI芯片， 幫助其更快地在特定應用領域實現商 用化，通過規?；档统杀?，以提升自身的核心競爭力，推動生 態建設，加速AI算法的產品化落地。 25 2019年5月20日，耐能公司在臺北發布首款名為“KL520”的 AI芯片系列，將神經網絡處理器的功耗降至數百mW等級，為包 括智能手機在

42、內的各種終端硬件提供高效靈活的AI功能， 其中就 包含高準確率的3D人臉識別功能。耐能獨創性地把AI計算的場 景從云端轉移至終端設備， 實現人工智能在云端及離線終端上的 互補，不僅能達到實時識別與判斷，同時還提供軟硬件結合的解 決方案。同時完成從提供IP到AI芯片的新里程碑，也開啟了人工 智能應用于不同層面的無限可能。 3.1.2 指紋識別芯片指紋識別芯片的的借勢再起借勢再起 相比于3D識別，指紋識別芯片的產業成熟度較高。從2019 年的數據來看，市場占有率逐漸轉向頭部公司。進入2019年，包 括華為、小米、OPPO以及vivo等一線手機品牌在內的新機均采 用匯頂科技的光學屏幕指紋芯片， 匯頂

43、科技指紋芯片在新機中導 入比例接近90%，從全球指紋芯片市場占有率可以看到，匯頂科 技仍穩居全球第一。臺灣神盾公司（Egis）排名第二，蘋果 Authentic排第三。國內企業思立微排名第五。 由于終端整體需求下降和3D面部識別的競爭，2018年指紋 芯片的出貨量約為8.79億顆，同比下降18.8%。在屏下指紋帶動 下，2019年全球指紋芯片的出貨量強勢逆襲。根據IHS數據，隨 著5G的爆發與新技術的應用，預計2020年全球屏下指紋識別芯 26 片出貨量將超過3億組。 隨著超聲波屏下指紋等新技術的驅動， 指紋識別芯片必將會 面臨新一輪的挑戰，唯有走在技術創新的前端，才能持續享受新 技術的溢出紅

44、利。 3.2 手機攝像頭模組領域創新動力充足手機攝像頭模組領域創新動力充足 3.2.1 ToF 鏡頭鏡頭將將大幅增加大幅增加 5G時代的到來， 也讓手機3D視覺應用迎來新一輪的發展期。 預計在5G技術的支持下，ToF鏡頭將逐步運用于游戲、VR/AR等 場景。據關注蘋果公司的分析師郭明錤透露，2020年發布的兩款 iPhone及華為高端旗艦將配備ToF鏡頭，加快AR應用的發展。此 外，騰訊數碼報道，紅米K30 Pro也極有可能配備ToF鏡頭。這也 表明， 預計接下來， 市場對ToF鏡頭的普及和需求還將大幅增加。 3.2.2 攝像頭攝像頭及傳感器將持續及傳感器將持續創創新新 （1）攝像頭的數量攝像

45、頭的數量升級升級 未來，旗艦機型后置攝像頭的標配方案或將采用四攝+ToF 的方案，前置攝像頭或將采用雙攝+ToF的方案。主流機型則有 可能采用三攝+ToF的后置攝像頭方案，單攝+ToF的前置攝像頭 方案。 （2）鏡片規格升級鏡片規格升級 27 目前，4800萬像素的攝像頭目前主要是6P（6片塑料鏡片） 鏡頭，少量使用7P鏡頭。預計在2020年，6400萬像素的攝像頭成 為主流后，將更多使用7P鏡頭；8P鏡頭方案則會繼續在1億像素 以上的攝像頭上使用。 同時，玻璃塑料混合鏡頭（簡稱“玻塑鏡頭”）或將迎來爆發 期。 玻塑鏡頭是由光學塑料鏡片與光學玻璃鏡片共同組立的鏡頭。 玻塑鏡頭結合了玻璃鏡頭以及

46、塑料鏡頭的優點，不僅厚度薄，還 可以使得成像更清晰、 失真率下降、 實現大光圈的效果。 理論上， 鏡頭片數越多是為了成像越真實，7P（7片塑料鏡頭）以上的鏡 頭可以增強鏡頭的聚光能力、解析力與對比度，改善暗態下的炫 光，而加入折射率更高的玻璃鏡片將會有效改善鏡頭組的厚度。 2019年5月21日，榮耀發布新機榮耀20Pro，該機配備了四攝后置 鏡頭，其中4800萬主鏡頭采用6P1G（6片塑料鏡頭加1片玻璃鏡 頭）的玻塑混合鏡頭，這是繼LG V30之后首次有一線終端廠商 采用玻塑混合鏡頭方案。 2019年，Mate30 pro首發4000萬電影鏡頭，隨著5G時代短視 頻和vlog的需求變大，能夠支持長時間拍攝的電影鏡頭預計會迎 來高峰。相比塑料鏡頭，玻塑混合鏡頭在長時間高溫的情況下穩 定性更好， 有望被更多的手機電影鏡頭采用。 因此我們可以預見， 玻塑混合鏡頭可能會被更多使用在手機攝像