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1、智能手机影像技术应用观察及趋势分析1前言当前，手机已成为人们日常工作和生活中不可或缺的设备。无需携带现金或银行卡的移动支付、随时随地的移动客户端购物、日常生活的银行资金交易等应用场景，也让用户对手机的安全性和便捷性提出新的要求。同时，人工智能赋能智能手机的影像处理方案，尤其是让夜摄、自拍、直播的功能体验随之显著提升，并逐渐成为消费者选购手机时的重要衡量指标。从各大厂商新旗舰机型发布的趋势来看，一方面， 国内手机行业在影像应用领域的创新主要集中在AI影像增强领 域，以满足人们对智能手机的影像处理要求的日益提升。另一方面，随着全面屏智能手机的兴起，屏下指纹解锁、2D/3D人脸识别解锁等需求也将迎来
2、大爆发。生物识别技术作为影像技术的典型应用之一，凭借着安全、可靠、便捷等优势也必将应用愈加广泛。对此，本报告将通过梳理总结2019年度的市场现状和热点技术，分析2020年智能手机影像应用领域的发展前景及趋势。目录第一章智能手机影像应用行业现状21.1 影像增强技术成为市场发展主旋律31.1.1 长焦远摄和夜景摄影功能成为市场亮点31.1.2 短视频社交风靡，“视频手机”概念凸显41.1.3 前后摄像头升级，满足拍照刚需61.2 生物识别技术仍是影响手机销售的核心配置8第二章 智能手机影像技术与应用变革102.1. AI 影像增强创新发展现状102.1.1 硬件层102.1.2 算法层142.2
3、 生物识别将成为 5G 手机 AI 重要的应用172.2.1 基于 ToF 和 3D 结构光的 3D 人脸识别与支付算法172.2.2 指纹识别19第三章 前景与趋势243.1 算法及方案芯片化、硬件化243.1.1 AI 算法芯片化加速产品落地243.1.2 指纹识别芯片的借势再起253.2 手机摄像头模组领域创新动力充足263.2.1 ToF 镜头将大幅增加263.2.2 摄像头及传感器将持续创新263.2.3 屏下摄像头 2020 年或将商用283.2.4 潜望式摄像头将成为中低端手机的标配293.3 总结30第一章智能手机影像应用行业现状当前，手机已成为人们日常工作和生活中不可或缺的设
4、备。无需携带现金或银行卡的移动支付、随时随地的移动客户端购物、日常生活的银行资金交易等应用场景，也让用户对手机的安全性和便捷性提出新的要求。同时，人工智能赋能智能手机的影像处理方案，尤其是让夜摄、自拍、直播的功能体验随之显著提升，并逐渐成为消费者选购手机时的重要衡量指标。如在夜拍时，人工智能技术能够弥补手机因低成本感光硬件带来的性能劣势，通过多帧降噪、强化暗部和弱光细节等算法， 缩短夜间摄影的反应时间，增强夜摄成像细节，降低拍摄操作难度，提升成像反应速度等。在拍摄视频时，人工智能技术还能对人或物体的边缘进行精准辨别和智能锁焦，最终实现实时高画质背景虚化效果。同时，人工智能技术还能通过对多源传感
5、器信息融合和防抖场景智能分析，将陀螺仪频率提高2-3倍，从而更加灵敏地感应手机的运动状态，实现视频拍摄中的超级防抖。从2019年各大厂商新旗舰机型发布的趋势来看，国内手机行业在影像应用领域的创新主要集中在AI影像增强及生物识别领 域。1.1 影像增强技术成为市场发展主旋律进入2019年，智能手机行业创新不断，亮点纷呈，以华为、OPPO、小米等国内厂商为代表的高像素、大变焦机型层出不穷。以图像及视频拍摄为代表的手机AI影像增强技术成为市场创新的主旋律，成为决定着手机能否快速赢得消费者认可的关键因素之一。1.1.1 长焦远摄和夜景摄影功能成为市场亮点2019年上半年，长焦远摄和夜景摄影是手机AI影
6、像应用创新的两大主要方向。华为在今年发布了旗舰机型P30 Pro率先引领了2019年手机夜摄技术的发展。它采取了手机后置四摄方案，在潜望式长焦镜 头支持下，最高可实现10倍混合变焦和最高50倍的数字变焦。同时，创新性地搭载了全新拜耳阵列设计的华为超感光传感器，以黄色像素替换三原色中的绿色像素，进光量增加40%，并在相机算法重新构建、芯片与系统深度调试的基础上，取得不俗的暗光 表现力。31图 1 长焦镜头（图片来自于华为官网）OPPO Reno 10倍变焦版的 “潜望式结构”变焦功能的创新让人眼前一亮。搭配有潜望式长焦镜头，OPPO Reno 10倍变焦版“接棒式”实现了16-160mm“全焦段
7、”覆盖，支持10倍混合光学变焦，最高可实现60倍数码变焦。Reno 10倍变焦版还搭载了超画质技术，通过复合多帧降噪与HDR技术，为用户带来超越以往的夜景降噪、高光压制效果，夜景成像细节及效果成为亮点之一。1.1.2 短视频社交风靡，“视频手机”概念凸显2019年下半年，随着“全民vlog”时代的来临，以快手、抖音为代表的短视频社交开始风靡大江南北。各大手机厂商和算法供应商开始把目光聚焦在视频拍摄领域，积极抢占手机AI视频的风口，开启视频手机的新赛道。2019年9月开始，各大手机厂商开始陆续推出新的当家机型， 如OPPO Reno2、苹果iPhone 11系列和华为Mate 30系列。这些新机
8、型将视频拍摄功能提到一个非常重要的地位，不但在技术方面大胆突破，为其置入相关的人工智能算法，以提升消费者的体验， 甚至将它们当成了其中一个主打卖点推向市场。由此可见，除手机拍照功能外，丰富手机AI视频的拍摄功能，已开始成为未来手机发展趋势之一。OPPO Reno2提出了“视频手机”的概念，这款于9月10日发布的首款主打视频功能的手机，搭载AI视频虚化、Ultra Steady视频超级防抖、视频降风噪、录音变焦以及傻瓜式的soloop剪辑软件， 降低了消费者的视频制作门槛。iPhone11 Pro Max 也将手机视频拍摄作为了一个新卖点。它不仅支持四颗摄像头（三颗后置+一颗前置）的4K 60f
9、ps视频拍摄，还在视频防抖上做了明显的改进。具体来看，该机型包括前置摄像头在内的每一个摄像头，均支持4K 60fps及防抖功能，让用户在自拍和摄影过程中都能得到稳定、清晰的图像。同时，不 论是前置与后置摄像头拍摄的视频，均可以无缝衔接，极大地降 低了分辨率上的差异。此外，前置摄像头同样支持FHD 120P，给自拍慢动作玩法带来了更多的乐趣。华为Mate 30 Pro搭载的电影镜头能够支持超高速数据读写和传输能力，出众的硬件能力也得到业界广泛关注。为了提升视 频拍摄效果，此款在原有款型的基础上增加了一颗1/5.4英寸的4000万像素RGGB电影CMOS（3:2比例），支持4K 60fps视频录制
10、，ISO高达51200，拍摄帧数最高可达7680fps，能够实现超高速 视频录制。三星Galaxy Note10系列在视频拍摄和剪辑、3D深度采集、桌面拓展方面均有所提升：支持视频背景虚化；允许用户使用变焦麦克风捕捉视频所需的声音；支持超级稳定模式，减少摄像头拍摄带来的晃动；支持4K超高清分辨率、HDR10+画面视频拍摄。同时， 5G版本甚至配备了一套完整的智能编辑工具，支持插入转场特效或字幕，改变速度，用S Pen还可添加插图编辑多个视频，可以打造多样视觉效果。vivo X30系列则开启了利用全焦段影像系统拍摄抖音视频的新玩法。vivo X30系列5G手机，将其全焦段影像系统开放给抖音。此前
11、在多数情况下，手机只提供主摄像头给抖音调用，其他 镜头往往被闲置，但X30系列拍抖音视频，用户还可以调用广角镜头、人像镜头、潜望镜头等多个镜头，用户可以自己挖掘和实 现更多创意玩法。1.1.3 前后摄像头升级，满足拍照刚需（1） 超高像素传感器再次升级先是6400万像素三星GW1传感器成为市场新宠，再次拉响 了手机硬件的“军备竞赛”。该传感器拥有1/1.7英寸大底，单像素尺寸为0.8m，拥有ISOCELL Plus像素隔离、Hybrid HDR等多项行业领先技术，大大提升照片观感与出片率，为消费者带来“越级”的拍照体验。随后，Redmi Note 8 Pro、Realme X2、vivo NE
12、X3 均开始搭载6400万像素的多摄系统。随后小米和三星的合作，也首次让手机传感器的像素突破了 1亿大关。双方联合推出的ISOCELL Bright HMX传感器，像素高达1.08亿像素，并将其运用在小米MIX Alpha和小米 CC9 Pro上。（2） 前置高清摄像头和算法助力夜景自拍效果提升2019年以来，3200万像素的前置高清摄像头开始成为旗舰手机标配，如华为nova6 5G、华为nova5系列、小米CC9 Pro、荣耀20S、realme X2等。在高清前置摄像头的硬件基础上，超级夜景人像和超清自拍是其主打卖点，如华为nova6 5G、华为nova5系列打造了“人像超级夜景”的卖点，
13、解决夜晚自拍噪点过多、画面 模糊的痛点，进一步增强了画面的清晰度、层次感、暗部色彩饱和度，使夜景照片的颜色和细节看起来更准确生动。此外华为nova6系列还加入了800万像素105超广角镜头，与前置3200万像素自动对焦镜头组成的双摄像头系统，解决了多人自拍时镜头范围过窄的痛点，也给短视频和vlog创作提供了更好的硬件和算法 支持。在前置人像自拍方面，旷视打造的AI影像增强算法能够充分提升画面暗部亮度和纯净度，保留人像细节表现力，并助力多款热门手机拿下DxOMark前置摄像头评测高分。1.2 生物识别技术仍是影响手机销售的核心配置生物识别技术依然是保障手机安全的核心配置，也是影响消费者购机的主要
14、因素。这其中最为核心的就是3D人脸识别及解 锁和指纹识别技术。其中，3D人脸识别算法仍是高端旗舰手机的首选，屏下指纹识别则成为主打性价比方案手机的标配。在人脸识别及解锁方面，通过高效的人脸识别算法，手机可以实现毫秒级的人脸解锁和金融级的人脸支付功能，配合3D深度传感器，还可以进一步提高人脸识别的准确性和抗伪造能力， 真正实现解放双手，利用生物识别验证，完成解锁手机、支付验证等步骤。3D人脸识别算法还可以应用于AR和3D体感游戏等突破性应用场景上。荣耀旗舰机Magic 2在两个红外感光镜头和一个散斑投射器组成的3D感光技术方案支持下，即使在昏暗光线下也能够为用户提供有效识别的全天候3D人脸解锁使
15、用体验，能够有效支持3D人脸金融安全支付功能，包括基于人脸的隐私保护、基于机主人脸特征识别的应用锁、基于机主人脸特征识别的文件保密柜、3D人脸支付、3D活体检测和全安全环境数据处理等功能。2019 年9月发布的iPhone11系列和华为Mate 30 Pro，均采用了3D人脸识别和解锁方案。这也表明3D人脸识别和解锁方案仍然是未来生物解锁的趋势。从2019年手机旗舰新品来看，被广泛使用的屏下指纹识别方案主要有两种：光学式屏下指纹识别方案和超声波屏下指纹识别方案。除了三星在Galaxy S10和Note 10上使用了基于超声波屏下指纹识别方案，绝大多数新机基本选用了基于光学的屏下指纹识别技术。第二章 智能手机影像技术与应用变革从2019年旗舰机型的设计趋势来看，在人工智能高度赋能下， 高像素多摄系统和便捷安全的屏下指纹方案给消费者带来更安全、更智能、更便捷的使用体验，成为了一款旗舰机必备的卖点。随着手机多摄系统和屏下指纹识别方案的成熟，也带来了更多相 关AI影像应用的发展。2.1. AI 影像增强创新发展现状2.1.1 硬件层2.1.1.1 后置多摄系统的创新从2019年发布的旗舰手机来看，后置多摄系统的创新呈现井喷之势：以四摄、五摄为代表的多摄系统诞生并大规模量
