Heges 3D Scanner — определение объектов через LiDAR и Face ID
Еще одно приложение от предыдущего разработчика, которое может использовать не только LiDAR, но и Face ID. Собственно, поэтому его получится использовать не только на iPhone 12 Pro и iPad Pro, но также на iPhone X, XS, XR, 11, 11 Pro. Готовые «картинки» оно умеет сохранять в форматах STL и PLY.
Кроме прочего, оно также поддерживает возможность шаринга экрана. Это нужно для того, чтобы использовать фронтальную «батарею» камер True Depth, превратив в видоискатель любой другой девайс. Да, с LiDAR весь процесс значительно упрощается, но он пока доступен на ограниченном числе гаджетов.
Кстати, бесплатно с приложением можно только познакомиться. Чтобы активировать запись объекта, эту возможность придется оплатить.
? Скачать Heges 3D Scanner (бесплатно + покупки)
Что такое LiDAR?
LIDAR (расшифровывается как Light Detection and Ranging) — это технология определения расстояния, которая измеряет расстояние до объекта, направляя лучи света на объект и используя время и длину волны отраженного луча света для оценки расстояния и в некоторых приложениях (лазер Imaging) создайте трехмерное представление Объекта.
Хотя идея лазера восходит к работе EH Synge в 1930 году, этого не было до начала 1960-х годов, после изобретения лазера. По сути, комбинация лазерно-сфокусированной визуализации с возможностью вычисления расстояний с использованием метода времени пролета, она нашла свое самое раннее применение в метеорологии, где она использовалась для измерения облаков, и в космосе, где лазерный высотомер использовался для картографирования поверхность Луны во время миссии Apollo 15. С тех пор технология улучшилась и использовалась в различных приложениях, включая: обнаружение сейсмической активности, океанография, археология и навигация и многие другие.
Какая польза от LiDAR в iPad Pro?
В сущности, LiDAR — это датчик улучшенный датчик ToF, который можно увидеть на таких устройствах, как Galaxy Note 10+, Galaxy S20 Ultra и Huawei Mate 30 Pro. Но похоже, что Apple использовала собственный сканер LiDAR, который немного более продвинут, чем система ToF.
Apple утверждает, что новый датчик LiDAR может измерять объект на расстоянии до пяти метров. Напротив, датчик ToF на существующих смартфонах может обнаруживать объекты только на максимальном расстоянии около двух метров. Между тем, Apple утверждает, что ее система LiDAR может работать «на уровне фотонов с нано-секундной скоростью».
Apple считает, что ее сканер LIDAR будет чрезвычайно полезен для приложений дополненной реальности (AR). Для тех из вас, кто не знаком, AR относится к технологии, которая накладывает информацию и виртуальные объекты на реальные сцены в реальном времени. Он использует существующую среду и добавляет информацию для создания новой искусственной среды.
Apple уже довольно давно продвигает использование AR на iPad и iPhone. В настоящее время Apple App Store предлагает множество AR-приложений, многие из которых предназначены для студенческого сообщества.
Тем не менее, для разработчиков датчик LiDAR на iPad Pro полезен для создания будущих приложений. Система использует преимущества «ARKit», инструментария для разработчиков для создания мощных AR-приложений. Мы можем ожидать, что приложение Apple «Measure» и приложения сторонних разработчиков попытаются использовать преимущества сканера LiDAR на новом iPad Pro.
Нет ни слова о том, как датчик LiDAR улучшит фотографию на iPad Pro
Seeing AI
Бесплатное приложение Seeing AI, разработанное Microsoft, предназначено для помощи слепым и слабовидящим людям в навигации по окружающей среде. Однако новые функции на основе LiDAR делают приложение увлекательным для всех.
Благодаря мощи искусственного интеллекта приложение может описывать людей, сцены и объекты, которые появляются в видоискателе. Он также может просматривать текст на лету и читать его вслух, определять продукты по штрих-коду и определять цвета и валюту.
Благодаря поддержке LiDAR, Seeing AI может помочь вам почувствовать расстояние до объектов на основе тактильного датчика приближения вашего устройства. А если вы в наушниках, приложение может описывать близлежащие объекты. Чтобы использовать Seeing AI, просто выберите нужный вариант, наведите iPhone или iPad на нужный объект, а приложение сделает всё остальное.
Что такое LiDAR на iPhone?
Лидар означает Обнаружение света и дальность, и, как следует из названия, он действует как 3D-сканер, использующий световые лучи. LiDAR можно использовать для создания 3D-изображений объектов и их окружения, таких как дома или исторические статуи.
Теперь на задней панели новейшего iPhone или iPad есть сканер LiDAR, наряду с другими объективами камеры, и он имеет форму маленького черного круга. Функция LiDar в настоящее время доступна на iPad Pro 11 дюймов, iPad Pro 12,9 дюйма, айфон 12 прои iPhone 13 Pro (все на Амазоне).
LiDAR работает, измеряя расстояние между камерой и объектом с помощью световых волн, а затем создавая изображение на основе того, сколько времени требуется этим световым волнам, чтобы достичь камеры.
Он работает очень похоже на то, как подводные лодки используют гидролокатор для создания 3D-изображений под водой, за исключением того, что гидролокатор использует звуковые волны для создания изображения. LiDAR использует инфракрасный свет.
Еще одно различие между ними заключается в том, что сонар можно использовать на больших расстояниях, а LiDAR хорошо работает на небольших расстояниях. Основная причина этого заключается в том, что световым волнам легко препятствовать, в то время как звуковые волны могут распространяться на гораздо большие расстояния.
Это революционная функция последних моделей iPhone, которую можно использовать в различных приложениях, от создания иллюстраций до 3D-печати.
Как работает лидар?
LiDAR работает, отправляя короткие лазерные импульсы, а затем записывая время, необходимое для того, чтобы эти световые импульсы поразили намеченный объект и вернулись обратно. Таким образом, по сути, он может создавать 3D-изображения на основе своих возможностей измерения расстояния.
Например, LiDAR используется учеными для измерения изменений высоты, а также для составления карты географической области. LiDAR запускает световой лазерный импульс, который отражается от таких объектов, как дома и деревья.
Затем отраженный свет возвращается к датчику LiDAR, который предоставляет системе всю информацию, необходимую для создания трехмерного изображения местности, а также перепадов высот.
Он делает это, записывая время, которое потребовалось лазерному импульсу, чтобы вернуться к датчику LiDAR, а затем используя это для расчета пройденного расстояния.
Вот почему LiDAR также очень эффективен для измерения изменений высоты. Если лазерные импульсы отправляются над какой-либо областью, импульсы, для возвращения которых требуется наименьшее количество времени, будут указывать на большую высоту, поскольку было пройдено меньшее расстояние, и наоборот.
Хотя LiDAR камеры вашего iPhone может быть не так эффективен, как те, которые используются в научных исследованиях, он все же может выполнять многие из тех же задач.
Полное видеосравнение: камера iPhone 13 Pro против iPhone 11 в режиме Портрета. LiDAR и Ночная съёмка выдают новый уровень
Мы уже делали много подборок с возможностями фотографии на iPhone 13 Pro:
Возможности фотографии на iPhone 13 Pro мы тестировали в разных условиях: ночью, макро, рядом с Galaxy Z Fold3. Даже посмотрели на разницу между iPhone 13 и iPhone 13 Pro.
И сейчас добрались до самого необычного: портретов.
Текстовое сравнение читайте здесь.
Обратите внимание на то, насколько хорошо iPhone 13 Pro распознаёт глубину кадра и лучше отделяет человека от фона. Но звездой ролика стал Ночной режим
Рядом с ним сделанные на iPhone 11 портреты будто из прошлого века.
Напоминаю, новинки начиняются от 69 990 рублей.
Зачем LiDAR в смартфонах?
Датчик LiDAR может встраиваться в телефоны и планшеты как в заднюю панель возле основных камер (например, в некоторых устройствах iOS), так и в переднюю панель возле фронтальной камеры. Выполняет он сразу несколько задач.
Во-первых, сенсор позволяет усовершенствовать функцию распознавания лица. С помощью LiDAR создается трехмерная модель, которую смартфон сохраняет в памяти. Таким образом становится практически невозможно подделать лицо или заменить его фотографией — датчик не просто «запоминает» человеческие черты, но и может распознать, объемные они или нет.
Во-вторых, с помощью LiDAR фотографии с эффектом боке (размытие заднего фона и фокус на переднем плане) становятся более проработанными. Смартфоны лучше справляется с распознаванием таких мелких деталей, как волосы, уши и аксессуары, а контур, отделяющий человека от заднего фона, получается более естественным.
В-третьих, технология применяется для работы с объектами дополненной реальности. Приложения и мобильные игры, где пользователь может «разместить» 3D-модели в окружающей среде с помощью камеры мобильного телефона, будут работать корректнее: объекты размещаются правильно, а не застревают в реальных предметах или проходят сквозь них. Это полезно не только в развлекательных целях, но и при использовании приложений, позволяющих «расположить» мебель в комнате, чтобы понять, как она будет смотреться и поместится ли она вообще.
С помощью датчика LiDAR можно также измерять размеры помещений, а также объектов внутри них. Эта функция делает приложения для строительных и ремонтных работ более совершенными, так как результаты измерений становятся точнее.
Области применения лидара
Одной из основных областей применения лидара является геодезия и картография. С его помощью можно создавать высокоточные карты местности, измерять высоту земной поверхности и получать точные координаты объектов. Это особенно полезно при планировании строительства, управлении территориями и мониторинге изменений в природной среде.
В автомобильной промышленности лидар используется для создания систем адаптивного круиз-контроля, помощи при парковке и предотвращения столкновений. Благодаря своей способности точно измерять расстояние и определять форму объектов, лидар позволяет улучшить безопасность и снизить риски на дорогах.
Еще одним применением лидара является автономная навигация и пилотирование дронов. С его помощью дроны могут создавать трехмерные карты, избегать препятствий и точно определять свое положение в пространстве
Это особенно важно при выполнении сложных миссий, таких как поиск и спасение или наблюдение за большими территориями
Лидар также применяется в археологии и архитектуре для создания точных трехмерных моделей и сохранения объектов культурного наследия. С его помощью можно исследовать пещеры, здания, монументы и другие исторические объекты с высокой точностью и детализацией.
Наконец, лидар используется в метеорологии для измерения параметров атмосферы, таких как скорость ветра, направление и количество осадков. Благодаря своей способности сканировать большие территории сочетанием лазерных излучений и оптического оборудования, лидар улучшает прогноз погоды и помогает разрабатывать более точные модели климата.
Автономные транспортные системы и водительская помощь
Развитие технологии лидар имеет огромный потенциал для создания автономных транспортных систем и помощи водителю. Лидар позволяет автомобилю получать точные данные о своем окружении, используя лазерный луч, который излучается в разные направления и отражается от объектов внешней среды.
Автономные транспортные системы (АТС) основаны на использовании различных датчиков, включая лидар, чтобы обеспечить безопасное и эффективное перемещение без участия человека. Лидар позволяет автомобилю определять расстояние до других автомобилей, пешеходов и препятствий, а также отслеживать их движение и скорость.
Помимо использования лидара для создания АТС, технология также применяется в системах водительской помощи. Например, автомобиль может использовать данные от лидара для поддержания безопасного расстояния до впереди идущего транспортного средства, автоматического торможения в случае возникновения опасности и предупреждения о возможном столкновении.
Лидар также может использоваться для обнаружения и распознавания дорожных знаков и сигналов, что позволяет автомобилю предупреждать водителя о скоростных ограничениях, запретах на обгон и других правилах дорожного движения.
| Преимущества автономных транспортных систем и водительской помощи с использованием лидара: |
|---|
| — Повышение безопасности дорожного движения путем минимизации человеческого фактора и реакции на опасные ситуации. |
| — Увеличение эффективности и пропускной способности дорожного движения за счет оптимизации маршрутов и управления потоком. |
| — Улучшение комфорта для пассажиров и водителей, освобождение от стресса и усталости при длительных поездках. |
| — Новые возможности для инфраструктуры городов и общественного транспорта, такие как разделение автомобилей и пешеходных зон, оптимизация парковок и улучшение общественного транспорта. |
Дизайн iPhone 2022, титановые корпуса в Pro
В прошлом году дизайн iPhone остался практически без каких-либо значимых визуальных изменений: Apple лишь немного уменьшили «чёлку», добавили новый вариант расцветки корпуса, а в базовых версиях расположение объективов камер сделали диагональным. iPhone 14 2022 года должны принести с собой более серьёзные изменения:
- Во всех версиях iPhone 14 не будет блока камер. Крупный выступающий тёмный блок исчезнет и все объективы станут отдельными «островками» на поверхности корпуса;
- Кнопки управления громкостью станут круглыми и будут выполнены в стиле ранних версий iPhone;
- В Pro-версиях произойдёт отказ от крупного выреза сверху (на языке пользователей: «чёлка», «монобровь»). Вместо него в экране появятся продолговатое отверстие для фронтальной камеры и для набора сенсоров. В базовых моделях дизайн останется прежним.
Третий пункт наиболее интересен. Так называемая «монобровь» впервые появилась в выпущенном пять лет назад iPhone X и с тех пор стала самой узнаваемой чертой гаджетов Apple. iPhone 14 Pro и Pro Max наконец-то предложат другой, более свежий дизайн:
Первый из двух наиболее вероятных дизайнов iPhone 14 Pro
Как видите, фронтальная камера и набор датчиков здесь ютятся максимально плотно друг к другу на небольшой площади в форме пилюли. Вероятно, именно так будут выглядеть новые iPhone 2022 Pro. Впрочем, весьма уважаемые благодаря предыдущим «утечкам» инсайдеры утверждают, что существует и второй вариант. Он смотрится более непривычно:
Второй вариант дизайна для Pro-моделей iPhone 14 2022. Согласно данным инсайдеров, является более вероятным. Такой же позиции придерживается и не ошибавшийся прежде аналитик Росс Янг (хотя в его версии «глазок» фронтальной камеры находится не справа, а слева от блока сенсоров)
В этом случае фронтальная камера и сенсоры разнесены в два отдельных выреза, которые смотрятся словно перевёрнутая буква «i». Такая конструкция может показаться не столь красивой и аккуратной, но по какой-то причине Apple якобы склоняется именно в её пользу. Так или иначе, верным будет один из двух приведённых выше вариантов. Иные вариации дизайна надёжные источники исключают.
До этой информации дизайн iPhone 14 Pro долгое был предметом догадок. Строились предположения, что компания может пойти по пути Android-смартфонов, оставив лишь глазок для «фронталки». Но так пришлось бы отказаться от продвинутых 3D-датчиков, необходимых для распознавания лиц Face ID и прочих функций.
Даже если Apple выберет «чудной» вариант с двумя отверстиями, он все равно высвободит немало места на экране, которое сейчас занимает громоздкая монобровь
Иные слухи и вовсе предполагали появление в iPhone невидимых подэкранных камер. Подобную технологию уже можно встретить в некоторых гаджетах. Однако она слишком сильно портит селфи и качество съёмки, из-за чего в 2022 её применение во флагманах Apple практически невероятно. В итоге остались именно те два варианта, которые вы увидели на иллюстрациях выше.
Титановые корпуса. Pro-версии будущих iPhone 14 ожидает ещё одно крупное изменение. В настоящее время базовые модели iPhone полагаются на корпуса из авиационного алюминия, а Pro используют усиленные по прочности корпуса из хирургической стали.
Инсайдеры с надёжным послужным списком в прошлом году заявили, что с 2022 в Pro-версиях Apple начнёт применять ещё более продвинутый материал: титан. Если это так, то новый корпус может оказаться до полутора раз прочнее.
Стальной корпус дебютировал в iPhone X. Спустя пять лет Apple решила найти более интересное решение
К слову, важная характеристика титана на фоне стали – существенно уменьшенный вес. Таким образом, при повышении защитных свойств iPhone 14 Pro могут быть ещё и более лёгкими на фоне предшественников. Недостатком титана, очевидно, станет цена, но об этом речь пойдёт уже в конце нашей статьи.
См. также: самые красивые смартфоны – выбираем лучшие;См. также: рейтинг безрамочных смартфонов (точные цифры).
Дополненная реальность уже здесь, и у неё нет финала
То, что раньше было неудачным Kinect для XBOX, переродилось в киллер-фичу iOS
Пока я искал информацию для материала, заметил одну вещь. Большинство заголовков о развитии лидаров вышли в последние два года, и в основном в 2019-м. Видно, что индустрия плотно развивается, в ней около десятка конкурентов, и впереди много лет прогресса.
Всё потому что AR настолько среди нас, что мы пропустили переломный момент.
Бесконечные маски в Инстаграме, перебрасывающие сразу на сайт QR-метки, грядущие уведомления об опасных контактах от коллаборации Apple | Google.
В общем, реальности смешиваются и, как это бывает с прогрессом, незаметно для его участников. LiDAR может станет ступенью для осязания всего процесса.
Ходит много слухов о том, что грядущие iPhone 12 Pro тоже оснастят таким сенсором
С учётом потенциала и места для улучшения технологии, легко верю в то, что Apple лучше нас понимает важность лидара, а для использования AR сканер станет критичным параметром
В тему: Apple представила iPhone 12 Pro и iPhone 12 Pro Max. Что нового
Хочешь ещё?
Ищешь ответ на вопрос?
iPhones.ru
Pro от продвинутый.
Павел
У меня 4 новых года: обычный, свой, WWDC и сентябрьская презентация Apple. Последний — самый ожидаемый, и ни капли за это не стыдно.
Лидар (Lidar, лазерный радар) — новый враг
Лидар, в отличие от обычного радара, использует лазерное излучение (длина вольны около 900нм) для определения скорости автомобиля. Он через некоторые промежутки времени измеряет расстояние от устройства до цели, и его изменению вычисляет скорость
Поскольку измеряется расстояние очень важно, чтобы лидар был установлен стабильно и капитально для получения правильных значений, и обычная цель (автомобиль) в этом случае превращается в набор поверхностей, которые являются хорошими отражателями. Это очень важно, поскольку устройство использует отражение лазерного луча от цели для измерения расстояния. С точки зрения водителя, основное отличие от радара состоит в сложности обнаружения
Размер пятна луча составляет около 4 футов на расстоянии в полмили (120см на 800м), и оно очень мало для захвата детектором. Кроме того, все устройства этого класса автоматически отключают излучатель после произведения замера, а не работают непрерывно, как большинство радаров
С точки зрения водителя, основное отличие от радара состоит в сложности обнаружения. Размер пятна луча составляет около 4 футов на расстоянии в полмили (120см на 800м), и оно очень мало для захвата детектором. Кроме того, все устройства этого класса автоматически отключают излучатель после произведения замера, а не работают непрерывно, как большинство радаров.
Как используется лидар?
Лидарные системы в сочетании с приемниками GPS устанавливаются под самолетами, дронами и вертолетами для создания точных трехмерных карт. Топографический лидар, лидар, который картографирует сушу, использует лазеры ближнего инфракрасного диапазона с длинами волн от 900 до 1060 нанометров. Батиметрический лидар отображает такие водные объекты, как реки, болота и мелкое морское дно. Этот тип лидаров использует зеленый свет с длиной волны примерно 500 нанометров, который может проникать в воду. Это объясняет, почему лидар регулярно используется для съемки.
ЦМР или цифровая модель рельефа относится к сбору данных о высоте. Эта информация нужна для строительства дорог и мостов.
Информация, полученная с помощью лидарных съемок, используется для картирования пойм, создания моделей наводнений и определения риска наводнений.Он может отслеживать изменения плотности материала, поэтому он может отслеживать изменения уклона и береговую эрозию.
Лидар можно использовать, когда мы хотим определить количество и тип растительного покрова на территории. Отражающий узор цветущих деревьев сильно отличается от травянистых равнин. Лидар можно использовать для отслеживания инвазивных видов растений и состояния экосистемы. Информация из лидарных систем может быть использована для мониторинга береговой эрозии и того, сколько углерода поглощает лес.
Кроме того, лидар позволяет точно классифицировать землепользование. Это помогает специалистам по планированию определить, какие земли пригодны для земледелия, скотоводства, проживания людей или остаются нетронутыми. Лидар может помочь специалистам по планированию отслеживать влияние человеческой деятельности и определять, какие районы остаются дикими и должны быть закрыты для развития. Они также могут увидеть, какие районы менее продуктивны и разрешены для повторного дикорастания.
Лидар быстро внедряется в лесной промышленности. Лидар начинает использоваться для составления карты количества мертвой древесины, доступной для потенциальных лесных пожаров, чтобы пожарные депо могли участвовать в упреждающем управлении пожарами. Лидар также позволяет им определять, где деревья переполнены или умирают, чтобы их можно было удалить до распространения заражения или снижения качества древесины.
Карты высот из лидаров и карты зон воздействия солнечного света могут использоваться фермерами, чтобы определить, на каких участках будет самый высокий урожай. Данные о том, насколько хорошо растет растительность, позволяют фермерам определять, какие места нуждаются в удобрениях, а какие хорошо. Такой же анализ данных используется для определения лучших мест для солнечных панелей.
Поскольку лидар точен и проникает сквозь растительность, он часто может обнаруживать объекты, скрытые за растительностью. Это объясняет, почему лидар все чаще используется в археологии, хотя он дополняется георадаром.
Способность Lidar быстро составлять карту местности привела к тому, что его использовали для картографирования мест преступлений с минимальным нарушением движения транспорта.
Способность обнаруживать молекулы у поверхности означает, что это может помочь в обнаружении залежей полезных ископаемых. Вот почему лидар регулярно используется в нефтегазовой и горнодобывающей промышленности.
Одно из самых многообещающих приложений Lidar — это беспилотные автомобили. Лидар не новость для автомобильной промышленности. Лидар используется системами круиз-контроля для поддержания заданной скорости, пока водитель ведет автомобиль. Лидар сейчас используется для замены драйвера. Беспилотные автомобили используют базовые сканеры лидаров для обнаружения препятствий и навигации по улицам. Как и системы круиз-контроля, он измеряет изменения скорости автомобиля, например, когда ему нужно снизить скорость при спуске с горы. Система LIDAR также отслеживает беспорядочные движения в окружающих автомобилях, чтобы теоретически можно было нажать на тормоза до того, как они ударили. Однако LIDAR не может выполнять эту работу самостоятельно. Лидарные системы не могут считывать дорожные знаки или светофоры. Вот почему беспилотным автомобилям также нужны визуальные камеры и радары.
Эта статья точна и правдива, насколько известно автору. Контент предназначен только для информационных или развлекательных целей и не заменяет личного или профессионального совета по деловым, финансовым, юридическим или техническим вопросам.
Так ли нужен Лидар в айфоне?
На данный момент сенсор есть только у двух устройств Apple: оба имеют более высокую цену и приставку «Pro», так что LiDAR на данный момент является весьма нишевой функцией. Однако это вовсе не означает, что технология не получит распространение в будущем. Так, в исчерпывающий список комплектов разработки программного обеспечения (SDK) Apple входит ARKit, который был обновлен до версии 4.0 в июне 2020 года.
В этом обновлении представлены новые функции, которые используют LiDAR в ARKit, что позволяет разработчикам использовать преимущества нового датчика iPad Pro и iPhone 12 Pro. Подобные SDK позволяют разработчикам ориентироваться на целые семейства устройств, даже если для них пока не планируется внедрение новейших достижений.
План Apple, вероятно, предполагает установку датчиков LiDAR на большем количестве устройств, в то время как разработчики заняты созданием приложений, использующих преимущества данной технологии. Учитывая возобновившийся к ней интерес компании в последние несколько выпусков программного обеспечения, Apple, похоже, делает большую ставку на AR. Посмотрите как это выглядит в действии:
Однако самые большие планы Apple по поводу ЛиДАР могут выходить далеко за рамки планшетов и смартфонов. По крайней мере, этого мнения придерживаются многие аналитики. Ходят слухи о том, что компания активно разрабатывает очки AR. Если бы такой проект был реализован, логично, что точная дополненная реальность крайне бы пригодилась.
Типы LiDAR
В то время как системы LIDAR можно классифицировать по типам на основе большого количества факторов, существует три основных типа систем LIDAR, которые:
- Дальномер LIDAR
- ЛИДАР дифференциального поглощения
-
Допплеровский лидар
1. Дальномер LIDAR
Это простейшие лидарные системы. Они используются для определения расстояния от сканера LIDAR до объекта или поверхности. Используя принцип времени пролета, описанный в разделе «Как это работает», время, необходимое для того, чтобы отраженный луч попал в сканер, используется для определения расстояния между системой LIDAR и объектом.
2. ЛИДАР дифференциального поглощения
Лидарные системы с дифференциальным поглощением (иногда называемые DIAL) обычно используются для исследования присутствия определенных молекул или материалов. Системы DIAL обычно испускают лазерные лучи с двумя длинами волн, которые выбираются таким образом, что одна из длин волн будет поглощаться интересующей молекулой, а другая длина волны — нет. Поглощение одного из лучей приводит к разнице (дифференциальное поглощение) в интенсивности отраженных лучей, принимаемых сканером. Эта разница затем используется для определения уровня присутствия исследуемой молекулы. DIAL использовался для измерения концентраций химических веществ (таких как озон, водяной пар, загрязняющие вещества) в атмосфере.
3. Доплеровский лидар
Доплеровский LiDAR используется для измерения скорости цели. Когда световые лучи, испускаемые лидаром, попадают в цель, движущуюся к лидару или от него, длина волны света, отраженного / рассеянного от цели, будет немного изменяться. Это известно как доплеровский сдвиг — в результате доплеровский LiDAR. Если цель удаляется от LiDAR, обратный свет будет иметь более длинную волну (иногда называемый красным смещением), если он движется к LiDAR, обратный свет будет иметь более короткую длину волны (с синим смещением).
Некоторые из других классификаций, по которым системы LIDAR сгруппированы по типам, включают:
- Платформа
-
Тип обратного рассеяния
Зачем нужны лидары?
Устройство востребовано в самых разных областях. Так зачем нужен лидар, и где он может применяться на практике?
- Картография и геодезия. С помощью технологии получают точные данные для построения карт ландшафтов и береговых линий, отслеживания эрозийных процессов, прогнозирования наводнений.
- Транспорт. Система LiDAR позволяет картографировать окружающее пространство, определять местоположение объектов. Активно применяется в работе беспилотников (авто, БПЛА).
- Космическая отрасль. Работа лидара необходима при исследовании поверхности Луны и других спутников и планет. Датчики устанавливают на дистанционно управляемое космическое оборудование.
- 3D-моделирование. Создание 3D объектов востребовано в архитектуре, дизайне интерьеров, строительстве. Технология используется при создании визуальных спецэффектов для фильмов, в разработке видеоигр.
- Разработка гаджетов. Последние модели iPhone оснащены технологией дальномера. Лидар iPhone значительно улучшает качество фото, производя точную настройку фокуса камеры. Лидар на айфонах появился в 2020 году на моделях iPhone 12 Pro и 12 Pro Max.
Помимо прочего лидар сканирование используется в сельском хозяйстве, археологии, военной отрасли.
Так выглядит карта поверхностей, составленная сигналами лидаров
Для чего нужен лидар в роботах-пылесосах
Любой робот-пылесос оснащается навигационной системой, позволяющей ему ориентироваться в пространстве. Именно благодаря датчикам агрегат справляется с поворотами и перепадами высоты, не сталкивается с мебелью и выбирает оптимальный маршрут для уборки.
Лидар — это лазерный дальномер, сканирующий окружающее пространство. Обычно представляет собой небольшую башню в верхней части приспособления. Пылесосы с лидаром отличаются особенной маневренностью и демонстрируют высокую эффективность.
Как работает лидар в роботах-пылесосах
Принцип работы лидара у робота-пылесоса очень простой. Лазерные датчики непрерывно сканируют пространство во всех направлениях с периодичностью примерно пять раз в секунду. Модуль управления устройства обрабатывает полученную информацию и определяет расстояние до предметов, находящихся в помещении.
Функция лидара в роботе-пылесосе помогает последнему выстраивать карту комнаты, свободно ориентироваться в пространстве и рассчитывать оставшуюся мощность. Система лазерных датчиков позволяет агрегату обходить препятствия и не заезжать в тупики. Также робот может оценивать площадь помещения и соотносить ее с запасами энергии. Если аккумулятор почти разряжен, а комната еще не убрана, пылесос с лидаром автоматически вернется на базу для подзарядки, после чего продолжит чистку.
Современное состояние и перспективы
Исследования атмосферы
Исследования атмосферы стационарными лидарами является наиболее массовой отраслью применения технологии. В мире развёрнуто несколько постоянно действующих исследовательских сетей (межгосударственных и университетских), наблюдающих за атмосферными явлениями.
Раннее оповещение о лесных пожарах
Лидар, размещённый на возвышенности (на холме или на мачте) и сканирующий горизонт, способен различать аномалии в воздухе,
порождённые очагами пожаров. В отличие от пассивных инфракрасных систем, распознающих только тепловые аномалии, лидар
выявляет дымы по аномалиям, порождаемым частицами горения, изменению химического состава и прозрачности воздуха и т. п.
Исследования Земли
Вместо установки лидара на земле, где принимаемый отражённый свет будет зашумлён из-за рассеяния в загрязнённых, нижних слоях атмосферы, «атмосферный» лидар может быть поднят в воздух или на орбиту, что существенно улучшает соотношение сигнал-шум и эффективный радиус действия системы.
Строительство и горное дело
Лидары, сканирующие неподвижные объекты (здания, городской ландшафт, открытые горные выработки), относительно дёшевы: так как объект неподвижен, то особого быстродействия от системы обработки сигнала не требуется, а сам цикл обмера может занимать достаточно долгое время (минуты).
Морские технологии
Измерение глубины моря. Для этой задачи используется дифференциальный лидар авиационного базирования. Красные волны почти
отражаются поверхностью моря, тогда как зелёные частично проникают в воду, рассеиваются в ней, и отражаются от морского дна. Технология пока не применяется в гражданской гидрографии из-за высокой погрешности измерений и малого диапазона измеряемых глубин.
Поиск рыбы. Аналогичными средствами можно обнаруживать признаки косяков рыбы в приповерхностных слоях воды. Специалисты американской государственной лаборатории ESRL утверждают, что поиск рыбы лёгкими самолётами, оборудованных лидарами, как минимум на порядок дешевле, чем с судов, оборудованных эхолотами.
Спасение людей на море. В 1999 ВМС США запатентовали конструкцию авиационного лидара, применимого для поиска людей и человеческих тел на поверхности моря; принципиальная новизна этой разработки — в применении оптического маскирования отражённого сигнала, снижающего влияние помех.
Разминирование. Обнаружение мин возможно с помощью лидаров, непосредственно погруженных в воду (например, с буя, буксируемого катером или вертолётом), однако не имеет особых преимуществ по сравнению с активными акустическими системами (сонарами).
На транспорте
Определение скорости транспортных средств. В Австралии простейшие лидары используются для определения скорости автомобилей — так же, как и полицейские радары. Оптический «радар» существенно компактнее традиционного, однако менее надёжен в определении скорости современных легковых автомобилей: отражения от наклонных плоскостей сложной формы «запутывают» лидар.
Беспилотные транспортные средства. В 1987—1995 годах в ходе проекта EUREKA Prometheus, стоившего Европейскому союзу более 1 млрд долларов, были выработаны первые практические разработки беспилотных автомобилей. Наиболее известный прототип, VaMP (разработчик — Университет бундесвера в Мюнхене) не использовал лидары из-за недостатка вычислительной мощности тогдашних процессоров. Новейшая их разработка, MuCAR-3 (2006), использует единственный лидар кругового обзора, поднятый высоко над крышей машины, наравне с направленной мультифокальной камерой обзора вперёд и инерциальной навигационной системой.
Промышленные и сервисные роботы. Системы машинного зрения ближнего радиуса действия для роботов, основанные на сканирующем лидаре IBM, формируют цилиндрическую развёртку с углом охвата горизонта 360° и вертикальным углом зрения до +30..-30°. Собственно дальномер, установленный внутри сканирующей оптической головки, работает на постоянном излучении малой мощности, модулированном несущей частотой порядка 10 МГц. Расстояние до целей (при несущей 10 МГц — не более 15 м) пропорционально сдвигу фаз между опорным генератором, модулирующим источник света, и ответным сигналом.
Q&A
Всё ещё не понятно? – пиши вопросы на ящик