Czujniki LiDAR są m.in. stosowane w pojazdach autonomicznych, tworząc szczegółowe mapy 3D otaczającego auto obszaru w czasie rzeczywistym
Barbara Mejssner
LiDAR, czyli Light Detection and Ranging, to urządzenie wykorzystujące metodę teledetekcji, do pomiaru odległości (w tym również odległości zmiennych) między obiektami. Odległości są określane na podstawie zmian długości fal emitowanych przez laser oraz różnic w czasie powrotu wiązki. Dzięki LiDAR-owi można tworzyć różnego rodzaju modele trójwymiarowe. Urządzenie to ma bardzo wiele zastosowań w różnych branżach, stąd jego popularność rośnie. Jak podaje firma badawcza Markets and Markets, wielkość rynku LiDAR w 2023 r. wyceniono na 1,14 mld dol., a do 2029 r. ma on osiągnąć wartość 3,7 mld dol., przy średniorocznym wzroście na poziomie 18,2 proc.
Do czego służy LiDAR?
Rozróżniamy dwa rodzaje LiDar: topograficzne i batymetryczne. Topograficzny wykorzystuje laser bliskiej podczerwieni do mapowania terenu i tworzenia modeli powierzchni, batymetryczny zaś przenikające wodę zielone światło. Informacje uzyskane z pomiarów za pomocą tego ostatniego są bardzo ważne w pobliżu linii brzegowych i w portach, są również wykorzystywane do lokalizowania obiektów na dnie oceanu.
Oto kilka przykładów zastosowań urządzenia LiDAR :
• AEC to branżowy akronim oznaczający architekturę, inżynierię i budownictwo, LiDAR służy tu do śledzenia projektów budowlanych i tworzenia cyfrowych bliźniaków budynków oraz do mapowania środowiska zbudowanego.
• Mapowanie terenu. Zadania geodezyjne często wymagają skanowania laserowego do zbierania pomiarów 3D w celu tworzenia cyfrowych modeli terenu i cyfrowych modeli wysokości dużych obszarów.
• Środowisko. Zastosowania LiDAR-u w ochronie środowiska jest bardzo szerokie. Skanowanie laserowe jest popularną metodą mapowania zagrożenia powodziowego i monitorowania erozji wybrzeża.
• Górnictwo. Tworzenie modeli 3D kopalni zapewnia lepszą widoczność postępów prac, ale może również poprawić bezpieczeństwo dzięki regularnym przeglądom i analizowaniu ruchów w powierzchni skalnej.
• Archeologia. W lasach deszczowych Meksyku i Gwatemali odkryto dzięki LiDAR-owi mnóstwo miast i struktur ukrytych szatą roślinną. Skanowanie laserowe ujawniło również zaginione Białe Miasto w Hondurasie czy nieznaną rzymską sieć dróg w Wielkiej Brytanii.
• Pojazdy autonomiczne. Czujniki LiDAR są również stosowane w pojazdach autonomicznych, tworząc szczegółowe mapy 3D otaczającego auto obszaru w czasie rzeczywistym. Laser śledzi przeszkody i pojazdy, aby zachować bezpieczne odległości, pomaga identyfikować znaki drogowe, sygnały i oznaczenia drogowe do analizy zagrożeń in real time, zapewniając bezpieczne działanie pojazdów autonomicznych. Jest to jednak dopiero przyszłość. W produkowanych obecnie samochodach LiDAR używany jest rzadko z powodu jego wysokich kosztów. Liderem na rynku motoryzacyjnym od 2018 roku jest firma Valeo, dostarczając większość LiDAR-owych rozwiązań do produkowanych samochodów w wyniku partnerstwa z Audi, Hondą i Mercedesem. Jednak w 2022 r. rynek się zmienił, ponieważ firma Innovusion – wcześniej mało znana firma – osiągnęła już wysoką sprzedaż. Na kolejnych miejscach są Hesai Technology i RoboSense.
Wykorzystanie sztucznej inteligencji i technologii LiDAR wzmacnia jeszcze jego funkcjonalność. W warunkach miejskich LiDAR wspomagany sztuczną inteligencją znajduje zastosowanie w inteligentnych systemach zarządzania ruchem. Analizując przepływ pojazdów i wzorce poruszania się pieszych, optymalizuje czas sygnalizacji świetlnej i zmniejsza natężenie ruchu. Systemy te są również bardzo przydatne w zarządzaniu klęskami żywiołowymi, umożliwiając szybką ocenę zniszczeń spowodowanych katastrofami.
LiDAR w iPhonie
Apple był pierwszą firmą, która wprowadziła, w 2020 roku, LiDAR do telefonów komórkowych i tabletów. Skaner LiDAR jest dostępny w modelach Pro i Pro Max iPhone 12, 13, 14 i 15, a także w 11-calowych i 12,9-calowych modelach iPada Pro z pierwszej generacji od 2020 roku. Umiejscowiony wśród tylnych kamer skaner może wykryć i zmierzyć obiekty do 5 metrów i podawać ich przybliżone wymiary.
Mapowanie 3D to najciekawsza funkcja skanera LiDAR. iPhone Pro i Pro Max są w pełni przystosowane do obsługi tej technologii. Wraz z dowolną aplikacją wykorzystującą technologię rozszerzonej rzeczywistości można wykorzystać go do tworzenia wizualizacji obiektów w pomieszczeniach (np. podczas urządzania wnętrz). Można też połączyć tę technologię z zestawem AR/VR, takim jak Apple Vision Pro, by uzyskać jeszcze bardziej immersyjne doświadczenie. Przykładowo, jeśli sprzedajemy mieszkanie czy dom, możemy stworzyć model 3D, dzięki któremu potencjalni kupcy mogą wziąć udział w wirtualnej wycieczce po obiekcie.
LiDAR pomaga aparatowi robić ostrzejsze zdjęcia przy słabym oświetleniu, co pozwala robić świetne zdjęcia w trybie nocnym. zdjęcia będą miały więcej szczegółów i mniejsze rozmycie.
Z kolei aplikacji Microsoft Seeing AI zaprojektowana dla osób niewidomych lub niedowidzących, działa w iPhone działa jako mówiąca kamera, która jest w stanie analizować i opisywać pobliskich ludzi i obiekty. Podobnie działa aplikacja Lidar for Blind czy Myfinder.
Choć zastosowań jest dużo, to wciąż jest to początkowy etap wykorzystania LiDAR-ów w iPhone’ach.
Jak włączyć LiDAR w telefonie?
W aplikacjach, które bazują na wykorzystaniu skanera 3D, LiDAR włączy się automatycznie. Ta sama zasada dotyczy robienia zdjęć. Skaner LiDAR zostanie automatycznie uruchomiony przez iPhone’a podczas ustawiania ostrości przy słabym oświetleniu lub podczas robienia fotografii nocnych w trybie portretowym.
LiDAR – cena
Profesjonalny LiDAR o dużej mocy umieszczony na dronie, potrafi kosztować ponad 58 tys. zł. To wydajne rozwiązanie do uzyskiwania chmury punktów 3D w czasie rzeczywistym dla wysokiej dokładności i szczegółowych pomiarów. Są to urządzenia dla branż takich jak: energia, AEC (architektura, inżynieria i budownictwo), leśnictwo i bezpieczeństwo publiczne). LiDAR-y można też kupić za kilka tysięcy złotych, a budżetowe lidary w cenach 499-1000 zł. Pozwalają one na skanowanie otoczenia, zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz budynków.
Tanieją natomiast urządzenia samochodowe. Valeo zapowiada, że cena nowej generacji LiDAR-ów do samochodów, które zadebiutują w 2024, będzie poniżej 1 tys. euro (jeszcze do niedawna urządzenia wyspecjalizowanych firm jak Velodyne wyceniano na dziesiątki tysięcy dolarów).
