微波视觉传感是什么 人类视觉和计算机视觉有什么区别

人的眼睛能看到不同形状、不同颜色的目标，是因为可见光照射到目标表面后，将不同颜色的可见光反射到人的视网膜上，由感光细胞转化成目标的彩色图像信息，被称为人类视觉。

利用机器模拟人类视觉感知我们生活的物理世界的方式则被称为机器视觉或计算机视觉。集成在智能手机中的摄像头，就是利用计算机视觉帮助我们拍出漂亮的风景照片和美颜照片。目前，计算机视觉主要利用的是波长范围为390到780纳米的可见光和波长范围为780纳米到1毫米的红外线，其原理是接收目标表面发射或反射的可见光和红外线，利用光电转换器件将反映目标颜色、形状的光信号转换为电信号，通过计算处理设备将电信号转化为图像、视频，再提取感兴趣的目标信息。

由于可见光和红外线的波长较短，在雨雾烟尘等复杂环境中无法很好传播，导致光学视觉会像人类视觉一样无能为力，这时就需要波长更长的无线电波。无线电波中波长介于1毫米到1米之间的电磁波，被称为微波，主要用途为无线通信，如手机通信、Wi-Fi、蓝牙、雷达等。利用微波感知物理世界的技术，称为微波视觉技术，利用微波感知物理世界的检测装置，称为微波传感器。

生活中随处可见的摄像头、麦克风等传感器，分别利用光波和声波感知目标，然而光波传感器会受到光照条件和传播条件的限制，声波传感器会受到环境噪声和传播距离的限制，且会涉及用户隐私，属于侵犯式传感器，不适用于隐私敏感场景。

微波传感器，如雷达具备传感距离远达数万米，穿透非金属遮挡物传播，不受光照、雨雾烟尘、噪声等影响，无隐私担忧，以及运动测量敏感度高，可以测量心跳振动等，已经在国防军事、航空航天、深空探测、交通监测、自动驾驶、无人机测高避障等领域广泛应用。

现有微波传感器受限于尺寸大、成本高和功能单一等问题，无法像光波传感器和声波传感器一样成为一种通用的传感器，集成在各种各样的电子设备中使用。目前，受计算机视觉和人工智能结合的启发，我国科研团队针对智能家居、智能安防、智能座舱、公共场所传感等领域对集成化微波传感的强烈需求，已研发出小尺寸、低成本、多功能的微波视觉传感器，在具有与光波传感器接近的尺寸、成本基础上，还具备检测、定位跟踪、手势识别、姿态识别、呼吸心跳测量、身份识别等人体传感功能。

想象一下，当你在家里、办公室或驾驶途中，通过手势识别和姿态识别功能，可以与所有电子设备隔空交互，或者游戏交互;利用姿态识别和呼吸心跳测量功能，可以实时监测你和家人的生命状态，分析运动、睡眠和健康状况;利用人体定位跟踪、人体检测、身份识别等功能，可以实现不同电子设备的自动开启、关闭，并进行个性化服务。此外，还有侦测陌生人的安防检测、公共场所人群分析、异常行为检测，微波视觉传感器可以让这一切成为可能。

可以说，微波视觉传感技术成为助力人类观察、记录、理解和利用现实世界信息的“第二双眼睛”，将模拟人类视觉的第一代机器视觉升级为拓展人类视觉的第二代机器视觉。

(第一作者系复旦大学博士，第二作者系复旦大学教授)