ToF vs. LiDAR: Hvad er forskellen?

På det seneste har der været så meget brummer omkring LiDAR på nye Apple-enheder, at det er let at glemme, at mobil Augmented Reality kan fungere på nogen anden måde. Men det kan og gør, især med ToF-værktøjerne, der når nye højder i Samsung-telefoner.

Uanset om du er udvikler, på markedet for en ny enhed eller bare nysgerrig, er det værd at tage lidt tid på at pakke ud disse akronymer og lære ind og ud af dybdefølsens af mobiltelefoner.

Hvad er ToF?

ToF er en forkortelse for Time of Flight.

Teknisk set refererer ToF til at bruge lysets hastighed (eller endda lyd) til at bestemme afstanden. Det måler den tid, det tager for lys (eller lyd) at forlade enheden, hoppe af en genstand eller et plan, og vende tilbage til enheden, alt divideret med to, afslører afstanden fra enheden til objektet eller fly.

Så forholdet er, at al LiDAR er en slags kamptid, men ikke alle flyvetid er LiDAR. For at holde tingene enkle, når vi taler om "ToF", mener vi optisk afstandsmåling, ikke LiDAR.

Så hvis LiDAR og optisk ikke-LiDAR ToF begge bruger lys til afstandsbestemmelse og 3D-kortlægning, hvordan er de forskellige?

Hvad er LiDAR?

LiDAR er en forkortelse for Lysregistrering og rangering. Denne teknologi bruger en laser eller et gitter af lasere som lyskilde i ligningen beskrevet ovenfor.

Hvad er Lidar, og hvordan fungerer det?

Leder du efter en ny smartphone? Vil du have de bedste funktioner? Derefter vil du måske overveje en smartphone med LiDAR.

En enkelt LiDAR-måling kan bruges til at måle ting som bredden på et rum, men flere LiDAR-målinger kan bruges til at oprette "punktskyer." Disse kan bruges til at oprette tredimensionelle modeller af objekter eller topografiske kort af hele områder.

Mens LiDAR kan være nyt for mobile enheder, har selve teknologien eksisteret i et stykke tid. I ikke-mobile indstillinger bruges LiDAR til at gøre alt fra kortlægning af undersøiske miljøer til opdagelse af arkæologiske steder.

Hvordan er LiDAR og ToF forskellige?

Den funktionelle forskel mellem LiDAR og andre former for ToF er, at LiDAR bruger pulserende lasere til at bygge en punktsky, som derefter bruges til at konstruere et 3D-kort eller billede. ToF-applikationer opretter "dybdekort" baseret på lysregistrering, normalt gennem et standard RGB-kamera.

Fordelen ved ToF over LiDAR er, at ToF kræver mindre specialudstyr, så det kan bruges med mindre og billigere enheder. Fordelen ved LiDAR kommer fra den lethed, hvormed en computer kan læse en punktsky sammenlignet med et dybdekort.

Det Dybde API som Google oprettede til Android-enheder fungerer bedst på ToF-aktiverede enheder og fungerer ved at oprette dybdekort og genkende "funktion punkter. "Disse funktionspunkter, ofte barrierer mellem forskellige lysintensiteter, bruges derefter til at identificere forskellige planer i miljø. Dette skaber i det væsentlige en punktopløsning med lavere opløsning.

Sådan fungerer ToF og LiDAR med Mobile AR

Dybdekort og punktskyer er seje, og for nogle mennesker og applikationer er de nok. For de fleste AR-applikationer skal disse data imidlertid kontekstualiseres. Både ToF og LiDAR gør dette ved at arbejde sammen med andre sensorer på den mobile enhed. Specifikt skal disse platforme forstå din telefons orientering og bevægelse.

At få mening om enhedens placering i et kortlagt miljø kaldes Simultan lokalisering og kortlægning eller "SLaM." SLaM bruges til andre applikationer som autonome køretøjer, men det er mest nødvendigt for mobilbaserede AR-applikationer at placere digitale objekter i det fysiske miljø.

Dette gælder især for oplevelser, der forbliver på plads, når brugeren ikke interagerer med dem, og for at placere digitale objekter, der ser ud til at være bag fysiske mennesker og objekter.

En anden vigtig faktor i placeringen af ​​digitale objekter i både LiDAR- og ToF-baserede applikationer involverer "ankre." Ankre er digitale punkter i den fysiske verden, som digitale objekter er til "vedhæftet."

I applikationer på verdensplan som Pokemon Go gøres dette gennem en separat proces kaldet "Geotagging." Imidlertid i mobilbaserede AR-applikationer er det digitale objekt forankret til punkter i en LiDAR-punktsky eller et af funktionspunkterne på en dybdekort.

Er LiDAR bedre end ToF?

Strengt taget er LiDAR hurtigere og mere præcis end flyvetiden. Dette bliver dog mere vigtigt med mere teknologisk avancerede applikationer.

For eksempel har ToF og Googles dybde-API svært ved at forstå store fly med lav struktur som hvide vægge. Dette kan gøre det vanskeligt for applikationer, der bruger denne metode, nøjagtigt at placere digitale objekter på nogle overflader i den fysiske verden. Applikationer, der bruger LiDAR, er mindre tilbøjelige til at have dette problem.

Imidlertid er applikationer, der involverer større eller mere strukturelt varierede miljøer, usandsynligt, at dette problem har Desuden involverer de fleste mobilbaserede AR-applikationer til brug af en AR-filter på brugerens ansigt eller krop—En applikation, der sandsynligvis ikke løber ind i problemer på grund af store overflader uden struktur.

Hvorfor bruger Apple og Google forskellige dybdesensorer?

Ved frigivelse af deres LiDAR-kompatible enheder Æble sagde, at de inkluderede sensorer såvel som anden hardware af hensyn til "at åbne flere pro-arbejdsgange og støtte pro-foto- og videoapps." Udgivelsen kaldte også deres LiDAR-kompatible iPad Pro "verdens bedste enhed til augmented reality" og udråbt Apples måle-apps.

Google har ikke givet sådanne direkte forklaringer på, hvorfor deres dybde-API og den nye linje med understøttende enheder ikke bruger LiDAR. Ud over at arbejde omkring LiDAR, holde Android-enheder lettere og mere overkommelige, er der også en stor tilgængelighedsfordel.

Fordi Android fungerer på mobile enheder fra flere virksomheder, vil LiDAR favorisere LiDAR-kompatible modeller på bekostning af alle andre. Desuden er dybde-API'en bagudkompatibel med flere enheder, fordi det kun kræver et standardkamera.

Faktisk er Googles dybde-API enhedsagnostisk, hvilket betyder, at udviklere bruger Googles AR-oplevelsesopbyggende platform kan udvikle oplevelser, der også fungerer på Apple-enheder.

Har du udforsket dybdesensor?

Denne artikel har primært fokuseret på LiDAR og ToF i mobilbaserede AR-oplevelser. Det er hovedsageligt fordi disse mere komplekse oplevelser kræver den mest forklaring. Det er også fordi disse oplevelser er de mest sjove og mest lovende.

Dybdefølsomme tilgange som disse er dog grundlaget for mange enklere og mere praktiske oplevelser og værktøjer, du kan bruge hver dag uden at tænke meget over det. Forhåbentlig vil læsning af ToF og LiDAR give dig mere påskønnelse for disse applikationer.

De 10 bedste værktøjer til din iPhone: Lineal, niveau og afstandsmåling

Brug for en iPhone-lineal til måling af hverdagens genstande? Disse iPhone-værktøjsapps giver dig mulighed for at måle afstand, længde og mere.

Om forfatteren