Технология LiDAR довольно-таки новая, из-за чего стоит разобраться во всех её особенностях, о которых мы и поговорим чуть ниже!
Что такое LiDAR?
«LiDAR» довольно-таки часто пишется по-разному (с разной комбинацией заглавных и обычных букв), однако это, по сути, аббревиатура, которая означает «обнаружение и определение дальности с помощью света» (Light Detection and Ranging).
Обнаружение и определение дальности с помощью света — это метод, который получает и обрабатывает информацию об удалённых объектах с помощью активных оптических систем. Технология использует импульсный свет для обнаружения разницы в расстоянии между датчиком LiDAR и ближайшими объектами. Сам датчик состоит из лазера, сканера и устройства GPS.
Лазер излучает вспышку света, которая отражается от объекта. Затем отраженный свет улавливается сканером. Эта информация затем контекстуализируется с показаниями GPS-устройства, которое регистрирует положение самого детектора LiDAR.
Базовая математика требует умножить время, необходимое для прохождения сигнала от лазера до сканера LiDAR на скорость света. Затем это число делится на два, потому что свет должен был пройти от сканера к объекту и обратно, поэтому общее пройденное расстояние вдвое превышает фактическое расстояние от сканера до объекта или плоскости.
Где используется технология?
В зависимости от приложения из этого уравнения может использоваться одна точка данных, или же целые наборы вместе, в специальных «облаках». Эти наборы можно использовать для создания карт или трехмерных изображений объектов.
Мобильные приложения c LiDAR
Самые основные приложения с LiDAR требуют одну точку данных из местоположения. Например, Measure, инструмент, доступный для устройств от компании Apple, может использовать один набор LiDAR данных для определения расстояния. Сама по себе программа измеряет габариты объектов материального мира.
Данные LiDAR также можно использовать для создания цифровых копий физических объектов или правдоподобных цифровых моделей в приложениях дополненной реальности. Использование замеров для определения глубины в окружении пользователя и соответствующее размещение цифровых моделей — главный аргумент Apple в устройствах с поддержкой ARKit, инструмента, благодаря которому разработчики могут создавать самые различные виртуальные образы с недоступной ранее степенью интеграции в реальную жизнь.
Стоит отметить, что приложения с AR также доступны для устройств, которые не поддерживают LiDAR. Однако в таком случае элемент дополненной реальности обычно просто помещается перед камерой пользователя, а переместить его ближе или дальше от экрана довольно-таки трудно.
В AR есть такое понятие, как «окклюзия объекта», что означает возможность виртуальных объектов перекрываться объектами реального мира, и наоборот. Если мобильное устройство неспособно распознать эту глубину, то добиться окклюзии невозможно
Окклюзия довольно-таки часто применяется в различных фильтрах для Instagram и AR-играх. Конечно, это лишь приложения LiDAR для смартфонов. Большинство других программ способны на большее.
Широкомасштабные приложения
LiDAR данные также можно собирать с вертолетов, самолетов и даже спутников. Такие организации, как NOAA, используют подобную информацию для создания подробных и высокоточных топографических карт. Эти карты можно использовать в биологии, науках о земле и погоде, строительстве и для оказания помощи при стихийных бедствиях.
Кроме того, LiDAR не просто определяет расстояние до объекта. Поскольку свет может проходить через объекты разной плотности, технологию используют для лучшего понимания структуры объектов и ландшафта.
Иногда лидары позволяют нам увидеть даже те объекты, которые в любом другом случае невидимы. NOAA и такие группы, как Сеть Национальной Экологической Обсерватории, используют данные для картирования подводных или даже покрытых растительностью территорий.
В археологии также есть огромное стремление использовать LiDAR-картирование. Способность LiDAR «видеть насквозь» различные материалы уже привела к обнаружению давно забытых исторических мест в густых лесах или под водой.
На самом деле существует два типа LiDAR: топографический — более распространенный, который используется в большинстве рассмотренных приложений, и батиметрический — работает аналогичным образом, но использует зеленый свет вместо инфракрасного, и используется специально для проникновения в воду.
Как использовать датчик глубины?
Если вы очень хотите поэкспериментировать с LiDAR, то есть отличная возможность. Технологией оснащены iPad Pro 12,9 дюйма (4-го поколения и новее), iPad Pro 11 дюймов (2-го поколения и новее), iPhone 12 Pro и iPhone 12 Pro Max. Также лидар встроена в Samsung Galaxy S20 Ultra.
Кроме того, можно приобрести отдельный LiDAR сканер. Одноточечные модели могут стоить менее 7000 рублей, а более надежные – десятки, а то и сотни тысяч.
Пользователи Android, однако, могут почувствовать себя несколько «обделенными», поскольку ARCore от Android не составил должную конкуренцию LiDAR от Apple. Однако в Google анонсировали API Depth, который использует камеру и другие датчики вместо системы LiDAR для обеспечения глубины и окклюзии.
Есть веские основания сомневаться в том, что API Depth будет столь же эффективной, как и LiDAR, однако технология действительно предоставляет неплохую функциональность по более низкой цене (по крайней мере, в ранних версиях). API будет включен в телефоны, начиная с Galaxy Note 10+ и Galaxy S20 Ultra.
Будущее
На сегодняшний день может показаться, что LiDAR ограничен в возможностях по использованию, однако технология имеет все шансы стать одной из самых важных в ближайшие десятилетия. Поскольку пространственные технологии становятся все более популярными и надежными, способность точно моделировать объекты и наносить на карту различные места становится все более важной.
Излишне упоминать, что археологи стремятся использовать LiDAR для обнаружения забытых городов. Например, такие группы, как Augmented.City, создают цифровые карты существующих городов, которые в один прекрасный день могут помочь привести в действие всё: от очков смешанной реальности до автономных транспортных средств.
Подводя Итоги
LiDAR может показаться сумасшедшим и безумно непонятным. Поскольку технология только сейчас входит в потребительское пространство, естественно, что многим она незнакома, а ее возможности вызывают сомнения. Однако на самом деле она существует уже довольно давно.
Хотя применение технологии может быть самым разнообразным, по сути, все, что она делает — определяет расстояние от устройства до какого-либо объекта. Большинство пользователей, вероятно, ограничатся использованием LiDAR в фильтрах социальных сетей, однако разобраться и понять, что же это такое — тоже очень важно, поскольку пространственные технологии с каждым годом становятся все более и более популярными.
Источник: makeuseof.com
