ToF vs. LiDAR: Jaký je rozdíl?

V poslední době se kolem LiDAR tolik rozruchuje na nových zařízeních Apple, že je snadné zapomenout, že mobilní Augmented Reality může fungovat i jinak. Ale může a dělá, zejména s nástroji ToF, které dosahují nových výšek v telefonech Samsung.

Ať už jste vývojář, hledáte nové zařízení nebo jste jen zvědaví, stojí za to věnovat nějaký čas rozbalení těchto zkratek a naučit se hloubkové snímání mobilních telefonů.

Co je toF?

ToF je zkratka pro Time of Flight.

Technicky ToF označuje použití rychlosti světla (nebo dokonce zvuku) k určení vzdálenosti. Měří čas potřebný k tomu, aby světlo (nebo zvuk) opustilo zařízení, odrazilo se od předmětu nebo letadla, a návrat k zařízení, vše děleno dvěma, odhalí vzdálenost od zařízení k objektu nebo letadlo.

Vztah tedy spočívá v tom, že veškerý LiDAR je typem Času boje, ale ne celý Čas letu je LiDAR. Abychom to zjednodušili, když mluvíme o „ToF“, máme na mysli optické měření vzdálenosti, bez LiDAR.

Pokud tedy LiDAR a optické jiné než LiDAR ToF používají světlo pro určování vzdálenosti a 3D mapování, v čem se liší?

Co je LiDAR?

LiDAR je zkratka Detekce světla a měření vzdálenosti. Tato technologie používá laser nebo mřížku laserů jako zdroj světla ve výše uvedené rovnici.

Co je Lidar a jak funguje?

Hledáte nový smartphone? Chcete ty nejlepší funkce? Pak možná budete chtít zvážit smartphone s LiDAR.

Jedno měření LiDAR lze použít k měření věcí, jako je šířka místnosti, ale lze použít více měření LiDAR vytvořit „mračna bodů“. Ty lze použít k vytvoření trojrozměrných modelů objektů nebo topografických map celku oblastech.

Zatímco LiDAR může být pro mobilní zařízení novinkou, samotná technologie je tu už nějakou dobu. V nemobilní nastavení se LiDAR používá k provádění všeho od mapování podmořského prostředí po objevování archeologických nalezišť.

Jak se LiDAR a ToF liší?

Funkční rozdíl mezi LiDAR a jinými formami ToF spočívá v tom, že LiDAR používá pulzní lasery k vytvoření mračna bodů, které se pak používá ke konstrukci 3D mapy nebo obrazu. Aplikace ToF vytvářejí „hloubkové mapy“ založené na detekci světla, obvykle prostřednictvím standardní kamery RGB.

Výhodou ToF oproti LiDAR je, že ToF vyžaduje méně specializované vybavení, aby jej bylo možné použít s menšími a levnějšími zařízeními. Výhodou LiDAR je snadnost, s jakou může počítač číst mračno bodů ve srovnání s hloubkovou mapou.

The Hloubka API který Google vytvořil pro zařízení Android, funguje nejlépe na zařízeních s podporou ToF a funguje tak, že vytváří hloubkové mapy a rozpoznává „funkci“ "Tyto charakteristické body, často bariéry mezi různými intenzitami světla, se poté používají k identifikaci různých rovin v životní prostředí. Tím se v podstatě vytvoří mrak bodů s nižším rozlišením.

Jak ToF a LiDAR fungují s Mobile AR

Hloubkové mapy a mračna bodů jsou skvělé a pro některé lidi a aplikace to stačí. U většiny aplikací AR však musí být tato data kontextualizována. ToF i LiDAR to dělají díky spolupráci s dalšími senzory na mobilním zařízení. Konkrétně tyto platformy musí rozumět orientaci a pohybu vašeho telefonu.

Zjišťování polohy zařízení v mapovaném prostředí se nazývá Simultánní lokalizace a mapování nebo „SLaM“. SLaM se používá pro jiné aplikace, jako jsou autonomní vozidla, ale pro aplikace AR založené na mobilních zařízeních je nejnutnější umisťovat digitální objekty do fyzického prostředí.

To platí zejména pro zážitky, které zůstávají na svém místě, když s nimi uživatel neinteraguje, a pro umisťování digitálních objektů, které se zdají být za fyzickými lidmi a objekty.

Dalším důležitým faktorem při umisťování digitálních objektů do aplikací založených na LiDAR a ToF zahrnuje „kotvy“. Kotvy jsou digitální body ve fyzickém světě, ve kterém jsou digitální objekty "připojený."

V celosvětových aplikacích, jako je Pokemon Go, se to děje prostřednictvím samostatného procesu s názvem „Geotagging“. Nicméně, v mobilní AR aplikace, digitální objekt je ukotven k bodům v mračnu bodů LiDAR nebo k jednomu z funkčních bodů na hloubková mapa.

Je LiDAR lepší než ToF?

Přesně řečeno, LiDAR je rychlejší a přesnější než Time of Flight. U technologicky vyspělejších aplikací se to však stává významnějším.

Například ToF a Google Depth API mají potíže s porozuměním velkých letadel s nízkou strukturou, jako jsou bílé stěny. To může aplikacím používajícím tuto metodu ztížit přesné umístění digitálních objektů na některé povrchy ve fyzickém světě. U aplikací využívajících LiDAR je tento problém méně pravděpodobné.

Je však nepravděpodobné, že by aplikace zahrnující větší nebo více texturně rozmanitá prostředí měla tento problém. Většina mobilních spotřebitelských AR aplikací navíc zahrnuje použití Filtr AR na obličeji nebo těle uživatele—Aplikace, u které je nepravděpodobné, že by narazila na problémy kvůli velkým netexturovaným povrchům.

Proč Apple a Google používají různé snímače hloubky?

Při uvolňování svých zařízení kompatibilních s LiDAR Jablko uvedli, že zahrnovali senzory i další hardware kvůli „otevření více profesionálních pracovních toků a podpoře profesionálních aplikací pro fotografie a videa“. Uvolnění také nazval jejich LiDAR kompatibilní iPad Pro „nejlepší zařízení na světě pro rozšířenou realitu“ a propagované měřicí aplikace společnosti Apple.

Google neposkytl taková přímá vysvětlení, proč jejich rozhraní Depth API a nová řada podpůrných zařízení nepoužívají LiDAR. Kromě práce s LiDAR, která udržuje zařízení Android lehčí a dostupnější, existuje také hlavní výhoda přístupnosti.

Protože Android funguje na mobilních zařízeních od několika společností, použití LiDAR by upřednostňovalo modely kompatibilní s LiDAR na úkor všech ostatních. Navíc, protože vyžaduje pouze standardní kameru, je rozhraní Depth API zpětně kompatibilní s více zařízeními.

Ve skutečnosti je Google Depth API zařízení-agnostické, což znamená, že vývojáři používají Platforma pro vytváření zkušeností s AR společnosti Google může vyvíjet zkušenosti, které fungují také na zařízeních Apple.

Prozkoumali jste hloubkové snímání?

Tento článek se primárně zaměřil na LiDAR a ToF v mobilních AR zkušenostech. Je to z velké části proto, že tyto složitější zkušenosti vyžadují největší vysvětlení. Je to také proto, že tyto zážitky jsou nejzábavnější a nejslibnější.

Přístupy k hloubkovému průzkumu, jako jsou tyto, jsou však základem mnoha jednodušších a praktičtějších zkušeností a nástrojů, které můžete každý den používat, aniž byste o tom hodně přemýšleli. Doufejme, že čtení na ToF a LiDAR vám poskytne další ocenění pro tyto aplikace.

10 nejlepších nástrojů pro váš iPhone: Pravítko, měření úrovně a vzdálenosti

Potřebujete pravítko pro měření denních předmětů? Tyto aplikace pro iPhone vám umožňují měřit vzdálenost, délku a další.

O autorovi