华为|【专利解密】华为计算光学，突破光学系统物理边界

【嘉勤点评】华为的光计算对象识别专利，通过引入光学对照系统，消除了环境因素引起的干扰，同时极大地降低了处理功耗，特别适合一些需要长时间不间断地进行对象识别的场景。
集微网消息，近日，华为举办了“万象新生”主题的发布会，在本次发布会上，华为P50系列正式登场，其首发搭载了XD Optics计算光学。
对象识别在各种电子设备中有着广泛的应用，现有技术进行对象识别时，基本上都是通过摄像头来采集目标的图像，然后通过电子设备中内置的处理器来进行识别处理。但由于摄像头工作时需要消耗功耗，同时，处理器在进行识别处理时需要进行大量的运算，也会消耗很多功耗，因此，电子设备总功耗的消耗比较大，特别是针对一些需要长时间开启对象识别的场景，功耗会更大，从而影响电子设备的续航能力。
为此，华为于2019年12月31日申请了一项名为“基于光计算的对象识别装置、电子设备及光学组件”的发明专利（申请号: 201922501270.1），申请人为华为技术有限公司。

图1 对象识别装置结构示意图
图1为本发明提出的对象识别装置结构示意图，包括第一4f光学系统21、对照光学系统22、第一光敏探测器23、第二光敏探测器24以及比较器25 。 4f光学系统，可以用于傅里叶光学等光学分支。基本的4f光学系统包括两个透镜，凸透镜或者凹透镜或者其他的镜片，透镜的焦距为f 。在4f光学系统的光路中，光线依次经过物面、透镜1、频谱面、透镜2后输出到像面，也即像面上的光信号可认为是4f光学系统的输出。其中，物面与透镜1的距离为f ，频谱面跟透镜1的距离为f ，透镜2与频谱面以及像面的距离也为f ，因此，称为“4f光学系统” 。
通过在频谱面放置一个具有调制功能的调制器件，能够对光进行调制，从而实现神经网络中的卷积运算功能，并最终在像面输出成像结果以实现对象识别。调制器件是基于相位调制或光强调制的器件，具体为相位片，通过训练来制造特殊的相位片，使得第一光学系统能够具有第一卷积运算能力，通过对输入的光信号进行第一卷积运算，来针对目标对象输出第一光信号。
【华为|【专利解密】华为计算光学，突破光学系统物理边界】具体的，第一4f光学系统采用的是具有卷积运算功能的光学系统，能够在输入对象包括目标对象时，输出光强为第一光强的第一光信号，同时，对照光学系统能够在输入对象包括目标对象时，输出光强为第二光强的第二光信号，通过比较这两个光信号的强度，来得到对象识别的结果。引入对照光学系统可以消除环境因素引起的干扰，为对象识别提供一个基准，通过第三电信号以及第四电信号的比较可以输出未识别出目标对象的识别结果。
简而言之，华为的光计算对象识别专利，通过引入光学对照系统，消除了环境因素引起的干扰，同时极大地降低了处理功耗，特别适合一些需要长时间不间断地进行对象识别的场景。
华为是全球领先的ICT基础设施和智能终端提供商，致力于构建万物互联的智能世界。华为的影像算法大跃进，从计算摄影到计算光学，为手机影像的发展提供了一条全新的技术路线，或将彻底改变手机影像行业的未来。
（校对/holly）