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体感交互将取代鼠标、触屏，成为智能设备人机交互的未来方向。本报告梳理了体感摄像头的发展趋势，并筛选涉足体感摄像头智能交互的上市公司。如果您需要详细内容，请与我们联络。 许英博，前瞻团队首席分析师，010-60838704 徐 涛，电子行业首席分析师，010-60836719 本文是我们前瞻系列报告的第3期，前两期分别为《人工智能，科技巨头在做什么》（2016-9-14），《人工智能时代，投资机会前瞻》（2016-09-05），可以直接点击链接阅读原文。 投资要点 正文 1体感交互：智能设备人机交互的未来方向体感交互是人机交互的必然发展方向。人机交互，即人和计算机之间的信息交换，包括人到计算机和计算机到人的信息交换两部分。人机交互的发展主要体现在交互理念的变化和交互设备的升级：1）交互理念，从被动接受到主动理解，从满足基本功能到强调用户体验；2）交互设备，方式自然化，内容多样化。在科技与需求的双轮驱动下，人机交互从鼠标、多点触控，发展到了今天的体感技术。利用体感技术，人们可以直接使用肢体动作与手机、电脑等设备进行互动，而无需使用鼠标、键盘、触控屏等任何控制设备，达到自然舒适的用户体验。 智能电视/手机强势增长，体感摄像头享百亿市场。2012年智能电视走进大众视野，几年内在家庭中迅速普及，2015年全国智能电视销量超4000万台，渗透率高达84.5%。至2020年，智能电视销量有望超7000万台，其中体感摄像头渗透率或达80%。我们推测，伴随销量提升，体感摄像头的成本将会下降，对应市场规模超过120亿元。与此同时，智能手机市场快速增长，2016年上半年我国智能手机销量2.5亿台，预计全年销量将超5亿台。我们预计，至2020年，智能手机销量有望超7亿台，体感摄像头渗透率或达50%，对应市场规模180亿元。综合来看，预计2020年体感摄像头市场规模将超300亿元。 VR产业蓄势待发，体感交互成为核心瓶颈。在目前的消费级VR设备中，除了三大头显（HTC Vive，OculusRift，PS VR）外，大部分都不具备配套的体感交互，而正因为缺少了体感交互，使得这些设备未能构成完善的虚拟现实体验。三大头显借助外部安装的激光发射器、红外摄像机、光学摄像头等设备，利用手柄定位，实现体感交互：1）HTC Vive采用Lighthouse定位技术，在空间对角线上安装两个高2米的“灯塔”，向水平和垂直两个方向发出扫描的激光波束，头显和两个手柄上安装有70个光敏传感器，通过计算接收激光的时间来得到头显/手柄的位置和方向；2）Oculus Rift采用主动式红外定位技术，在头显和手柄上安装有多个红外灯，利用两台红外摄像机拍摄，程序计算就可以得到头显/手柄的空间坐标；3）索尼的PS VR采用可见光定位技术，其头显可发出蓝色灯光，两个手柄则分别安装有天蓝色和粉红色球型小灯，利用两台摄像机拍摄，即可计算出光球的空间坐标。 LeapMotion将头显与体感摄像头结合，可完成手势识别，代表VR体感的新方向。2016年2月，Leap Motion发布了VR配套的手势追踪开发套件Orion：在VR头显前部安装有两个摄像头，利用双目立体视觉成像原理完成手势识别，并将手部的活动信息实时反馈到处理器，最后显示在 VR头显中。仅需一个头显，而无需借助手柄、激光发射器、摄像机等设备，实现了硬件极简化，提升用户体验。 按照方式与原理的不同，体感技术主要可分为四大类：1）惯性感测，是指检测加速度、倾斜、冲击、振动、旋转和多自由度等，包括重力传感器、加速度传感器、陀螺仪等；2）磁场感测，是指将磁场及其变化的量转变成电信号输出，从而感知物体的运动状态和位置信息，包括地磁感应器等；3）红外感测，是指利用红外主动照明完成空间深度识别，识别人体动作，包括红外投影器、红外摄像头等；4）双目感测，是指模拟人眼定位原理，利用两个摄像头来提取物体的三维位置信息。惯性感测和磁场感测都必须借助手柄来实现感应，使用者活动受限，用户体验的真实性较差；红外感测可以完全摆脱控制设备，但造价较高，结构较复杂，比较适用于大型的游戏机、智能电脑、智能电视等；而双目感测仅需两个摄像头即可实现体感，或将成为移动智能设备体感技术的发展方向。 2手柄体感：早期体感游戏，仍需借助手持设备手柄体感主要借助于惯性感测和磁场感测。包括重力传感器、加速度传感器、陀螺仪、地磁感应器等。重力传感器利用压电效应来工作，采用弹性压敏元件制成的储能弹簧来驱动电触点，完成从重力变化到电信号的转换。加速度传感器有压电式（同重力传感器）、压阻式、电容式、伺服式等几种，通过测量物体加速时的受力来计算加速度。陀螺仪是一种角速度传感器，测量物体偏转、倾斜时的转动角速度。地磁感应器的作用类似于指南针，可以实现方向定位 任天堂Wii Remote利用红外和加速度传感器实现位置感知，最早实现体感游戏。2006年，任天堂推出家用游戏主机Wii，搭载手持遥感控制器WiiRemote。WiiRemote的外形和普通电视遥控器类似，可以在游戏中作为球棒、方向盘、刀枪等工具，使用者手持WiiRemote运动，即可完成游戏中的打球、转向、攻击等相应动作。WiiRemote使用美国InvenSense体感技术：Wii 主机上的SensorBar发出红外线，Remote内嵌的CMOS感应晶片可以感应到红外线的讯号，并将距离、角度等讯息通过蓝牙通讯传回Wii主机。此外，Wii Remote手柄中还配备有ADXL330加速度传感器，用于探测三个维度方向的加速运动。 Wii推向市场之后非常受欢迎，2007、2008年实现爆发式的增长，截止2013年10月，任天堂停产Wii，总共销售了1亿台。2012年11月，任天堂推出替代产品WiiU，截止2015年12月底，全球WiiU销量已达1401万台。售价150美元。 索尼PS Move：摄像头结合惯性/地磁感应 索尼PlayStation Move利用光学摄像头进行基础定位，借助组合传感器判断手部活动。2010年9月，索尼推出PlayStationMove，使得PS3主机具备动态感应功能。一套PlayStation Move体感装置包括两部分：PlayStationEye摄像头，棒状的Move主手柄。PlayStation Eye摄像头能探测到Move主手柄顶部的发光圆球，通过拍摄捕捉其平面位置，根据发光球在视野中的大小判断空间深度，从而确定主手柄的三维位置；Move主手柄内置陀螺仪、加速感应器和地磁感应器，可以精确感应玩者的手部活动。 截至2013年10月，索尼已经在全球卖出了250万个Move手柄，其中欧洲150万，北美100万。售价100美元。 3红外体感：摆脱设备束缚，得到广泛应用红外体感技术类似于蝙蝠定位，可以完成深度感知。包括两部分：1）红外投影器，不停地向空间发出红外光，类似于蝙蝠向外发出的声波，红外结构光照到不同距离的强度不一样；2）红外感应器，接收红外反射光，类似于蝙蝠的耳朵，反射的结构光会在红外感应器上产生不同的强度。这样，红外深度传感器就可以得到面前物体的深度信息。结合光学摄像机的二维图形，就可以实现人体的三维空间定位，进而完成人体的动作捕捉和追踪。 微软Kinect：摄像头和红外深度传感器 微软Kinect利用光学摄像头和红外深度传感器确定人体空间位置。2010年11月，微软推出Xbox360游戏机，包含体感外设 Kinect。Kinect拥有即时动态捕捉、影像辨识、麦克风输入、语音辨识等功能：1）RGB摄像头，捕捉可见光图像，从何获知物体的平面位置；2）红外深度传感器，采用光编码（light coding）技术，用红外光源照明对三维空间进行散斑编码，从而获知物体的空间深度信息；再结合RGB摄像头得到的平面信息，即可得到物体的三维位置；3）多麦克风阵列，实现语音识别和控制。Kinect一代的3D影像侦测技术来自Primesense，2013年，Primesense被苹果收购，市场上也停止对外授权和供货。2014年7月，微软推出二代KinectOne，提升了骨骼追踪功能。 微软Kinect上市两个月即以800万台销量的业绩拿下“吉尼斯世界纪录中销售速度最快消费者设备”的头衔。2010年销量636万台，至2011年底累计销量1800万台。售价199美元。 在Kinect上市之初，微软并没有提供PC上的驱动和开发环境。不过销售没多久便被破解，进而衍生出了CLNUI Platform、OpenKinect、OpenNI等多种SDK（软件开发工具包Software Development Kit），不仅可以在Windows上运行，还可以在OS X和Linux上运行。2012年，微软官方也发布了官方Kinectfor Windows SDK。截至目前，Kinect已经被用来开发各种应用，包括虚拟试衣、3D雕塑、控制机器人、空气吉他、虚拟光剑等。 英特尔RealSense：摄像头结合红外主动立体成像 英特尔RealSense实感技术利用红外传感器实现深度感知。2015年，英特尔推出RealSense实感摄像头，含有三个光学镜片：一个标准2D摄像头，用于常规拍照；一个红外线摄像头和一个红外线激光投影器，采用“主动立体成像原理”，帮助实感摄像头辨别对象之间的距离，把对象和身后的背景层分隔开。目前有两款硬件产品：SR300适合于室内中短距离（0.2-1.2米），主要用于动态背景分段、3D扫描、面部识别、手势识别；R200适合于远距离（室内3-4米，室外更远），主要用于人体捕捉、环境捕捉、深度增强现实性、深度增强的摄影和视频、深度测量、脸部检测和跟踪。售价约250美元。 英特尔RealSense3D深度摄像头已经被用于多种应用开发。比如今年CES2016上让人眼前一亮的自动避障无人机Yuneec“台风H”，英特尔、小米、Ninebot&Segway联合推出的平衡车机器人。京东更是将RealSense技术用于仓储拣货推车，用于测量商品的重量、体积，并自动匹配包装箱。 乐视3D体感摄像头：摄像头与红外深度探测 乐视3D体感摄像头利用光学摄像和红外深度探测进行空间定位。2014年，乐视推出配套智能电视的体感摄像头产品，其组合传感器包括红外投影、面部接近感知、RGB相机、红外（IR）相机四大核心模组，运用奥比中光的核心3D体感技术。3D摄像头工作时通过红外投影模块投影结构光，再经RGB相机进行深度分辨率分析计算，可支持最大30帧率640×480分辨率的动态计算。左右两侧的小孔为麦克风，在视频通话时通过它采集声音，音频采样率支持16KHz、32KHz、48KHz。售价800元。 任天堂新一代掌机：摄像头和红外传感器 任天堂新一代掌机或将支持体感技术，采用红外传感器和摄像头完成手势识别。近日，外媒披露了一系列任天堂的掌机专利技术，其中绝大多数都是关于红外体感技术。通过红外传感器配合摄像头可以识别手掌的动作、测距，捕捉手部影像以反馈到游戏当中。从专利图中可以看到，该项红外体感技术可以在不握持额外设备的情况下，让机器识别手掌，可以用于体育类、RPG游戏当中。
4双目体感：硬件设备简化，或将成为智能手机标配双目视觉模拟人眼视觉原理，实现物体空间定位。双目视觉，顾名思义，即使用两个摄像头，利用双目成像的视差效应和像素匹配，提取三维位置信息，进而完成肢体动作的综合分析判断。这种方法对于用户的输入限制较小，可以实现更加自然的人机交互，但由于需要进行立体匹配，且由于立体模型的复杂性，需要处理大量的数据，计算相对较复杂。 索尼PS4：双摄像头与麦克风阵列 索尼PS4利用双摄像头实现三维感知。2013年11月，索尼推出PlayStation4，可选体感设备PlayStation Camera。PlayStation Camera使用了比利时深度传感器技术公司SoftKinetic的体感中间件iisu，搭载2个HD摄像头与4个麦克风，配合DualShock4无线控制器，能够使用脸部辨识功能登入帐户、使用语音操作主页画面选项，还有量身打造的体感游戏。考虑到销量问题，PS4不强制捆绑体感外设，PlayStation Camera售价70美元。 LeapMotion：双目视觉手势识别 LeapMotion采用基于双目视觉的精准手势识别。2013年，Leap发布体感控制器LeapMotion。只需要将LeapMotion Controller插入电脑的USB接口，就可以开启手势控制功能，支持Windows 7、Windows 8以及MacOS X 10.7及10.8系统。Leap还为其发布了名为Airspace的应用程序商店，其中包括游戏、音乐、教育、艺术等分类。迪斯尼、Autodesk、Google等公司宣称部分旗下软件游戏支持LeapMotion，包括Autodesk的Maya插件、GoogleEarth、Cut the Rope游戏等。2013年全年销量约50万台，售价80美元。
苹果：全产品线布局体感控制 苹果多项专利全产品线布局体感控制，下一代产品或将搭载双目体感摄像头。2013年11月，苹果收购微软Kinect的关键供应商PrimeSense。2014年12月，美国专利商标局公布了苹果的一项体感操作专利ZoomGrid，是 PrimeSense 核心技术之一，计划用于未来的AppleTV和Mac产品；此外，还有一项与PrimeSense无关的体感操作专利，用于iPhone、iPad 或者iPod touch，这一项技术可以在设备的侧边进行远程手势操作，而无需任何接触。2015年1月，苹果又获得一项与3D体感操作相关的技术专利，可以将用户的手势转化为计算机指令，专利文件中表示适用范围包括AppleTV、iPhone、iPad和Mac。2016年7月，苹果旗下PrimeSense团队获得一项光学测绘专利，可以内嵌在iOS设备中，识别用户手势操作。此系统包括一个图形投影仪，用于生成图形光束投射在用户手部，光探测套件收集手部反射的光线并将图像数据发送给控制器，控制器构建手部的三维立体图。此系统能嵌入iPhone、iPad、iPod、Mac等设备中。2016年9月7日，苹果发布了新一代iPhone7，搭载双摄像头。我们预计下一代苹果智能手机将大概率搭载双目体感技术，掀起体感应用的新浪潮。
5体感交互关键技术提供商我们整理了国内外体感交互关键技术提供商。InvenSense的核心技术在于陀螺仪、加速度传感器、磁力传感器等元件，适用于手柄体感，其代表产品为任天堂Wii。PrimeSense的关键技术是光编码LightCoding技术，曾被用于微软Kinect一代、华硕XtionPro等产品中，2013年被苹果收购后停止对外授权和供货。Omek的主要技术优势为手势识别和追踪软件，2013年被英特尔收购，英特尔随后推出实感摄像头RealSense。SoftKinetic精于深度感应芯片和体感中间件，供货索尼PS4。Leap Motion的核心技术为双目摄像头手势追踪，面向PC和Mac发布体感控制器。国内的优势企业有奥比中光和华捷艾米，其中奥比中光供货乐视3D体感摄像头，华捷艾米则推出了自己的体感摄像头IMI-3D。
风险因素体感交互技术产业化进程低于预期； GPU等硬件性能提升进程慢于预期； AI出现明显的失误并导致较大的事故； 法规加大AI监管力度等。 具体分析详见2016年9月27日发布的《体感摄像头，智能交互下一个杀器？》报告。 许英博 前瞻研究首席分析师，毕业于清华大学汽车工程系，2007年进入中信证券研究部，新财富金牌分析师。 陈致宇 徐涛 电子行业首席分析师，集成电路行业专家，毕业于北京大学微电子系和中科院微电子所，2015年进入中信证券研究部，之前就职于紫光锐迪科。 特别声明 本资料所载的信息仅面向专业投资机构，仅供在新媒体背景下研究观点的及时交流。本资料所载的信息均摘编自中信证券研究部已经发布的研究报告或者系对已发布报告的后续解读，若因对报告的摘编而产生歧义，应以报告发布当日的完整内容为准。本资料仅代表报告发布当日的判断，相关的分析意见及推测可在不发出通知的情形下做出更改，读者参考时还须及时跟踪后续最新的研究进展。 本资料不构成对具体证券在具体价位、具体时点、具体市场表现的判断或投资建议，不能够等同于指导具体投资的操作性意见，普通的个人投资者若使用本资料，有可能会因缺乏解读服务而对报告中的关键假设、评级、目标价等内容产生理解上的歧义，进而造成投资损失。因此个人投资者还须寻求专业投资顾问的指导。本资料仅供参考之用，接收人不应单纯依靠本资料的信息而取代自身的独立判断，应自主作出投资决策并自行承担投资风险。 |
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