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激光雷达是啥黑科技?

2020-09-15 10:56:04  来源:中关村在线

苹果iPhone 12的到来不仅补齐了5G短板,加速5nm芯片落地应用,更通过多项先进技术引入带来应用层面的革新。比如首次引入iPhone 12的激光雷达,不仅可以在手机端带来更强大的摄影能力及AR应用,更是未来智能万物的“慧眼”。

丝毫不夸张的说,机器3D视觉伴随着未来智能汽车的爆发,而成为未来科技领域新风口!在iPhone 12发布前夕,先让我们来看看激光雷达究竟是啥黑科技。

3D感知技术原理

目前3D感知技术分为双目测距、3D结构光,以及TOF飞行时间三大流派。以前手机后摄模组通过双目测距法来获取物体的3D信息,这种方式需要调用两颗以上的摄像头,通过视觉差计算出物体的深度信息,大量耗费电力和计算资源,且精度和速度都相对较低。

而在iPhone X之后,苹果首次推出3D结构光技术的Face ID,并一下子带火了3D视觉应用。3D结构光技术通过红外光投射到物体上约3万个点阵,通过这些点阵的深度信息来描绘物体3D结构,其精度高但有效距离很近,因此更适合作为前置刷脸支付。

而TOF则为飞行时间法,顾名思义就是通过光源飞行投射到物体上的时间来计算深度信息。相对于3D结构光的点阵投射,TOF则是一面均匀的光源,虽然精度上逊色于3D结构光,但是速度更快,距离更远,范围更大,更适合3D建模、强化拍摄、AR应用。

苹果激光雷达解读

其实在最新款iPad Pro发布时,苹果就引入了激光雷达扫描仪(LiDAR)。当然苹果的激光雷达扫描仪仍属于TOF技术流派中的一个分支,只是把传统的红外光换成了闪光激光模式,这令其获得更高的精度、更快的速度、更强的抗干扰性,相比以前可谓质的飞跃。

事实上苹果LiDAR激光雷达厉害之处还不仅于此,苹果是第一个将DTOF技术商用化的消费级硬件公司,这里就需要解读iTOF和DTOF两个分支的差异。简单的说,主流手机常用的是iTOF方案,而苹果LiDAR则为DTOF,前者精度为厘米级,而后者则为毫米级。

当初iPad Pro引入LiDAR激光雷达,是因为苹果将其从娱乐工具定义为生产力工具,因为高精度的3D建模能力在很多领域拥有着极大的商用价值。而此次苹果把LiDAR激光雷达下放到iPhone 12 Pro当中,显然苹果吃透了这项技术,并赋予iPhone更高的应用价值。

激光雷达有什么用

iPhone 12引入LiDAR激光雷达最直接的用途显然就是增强拍摄及AR应用的能力,其中我们在日常应用中收益最大的当属拍摄能力的提升。LiDAR激光雷达解决的是拍摄中对焦的部分,不仅对焦的精度更高,甚至在完全黑暗的地方完成对焦。

精准的对焦不仅可以让你获得一幅清晰锐利的照片,而且还能够通过LiDAR激光雷达强大的3D视觉能力把人物从环境中以更高的精度剥离出来,并通过算法进行机内多张合成,从而形成更符合真实光学特性的照片,足以媲美单反相机的拍摄效果。

而在AR的部分,因为LiDAR激光雷达带来的更高精度的3D建模能力,无疑对于强化AR应用起到了关键性的提升。据悉,LiDAR激光雷达所能实现的虚实遮挡效果已经达到了几乎“无法区分真假”的地步,AR虚拟出来的物体已经高度融合于实景当中。

新的技术战场形成

仅需一部手机,房产经纪就能瞬间完成房屋建模,配合VR实现远程3D实景看房。激光雷达扫地机器人能分辨物体3D形态,绕开宠物粪便避免“粪发涂墙”的尴尬。这些只是3D激光雷达的小把戏,未来机器人、自动驾驶、工业自动化等领域价值不可估量。

至于未来智能汽车乃至万物互联是多么大的一片蓝海,便不需要我再赘述。遗憾的是,自苹果iPhone X发布的那一刻,其实我们在3D感知领域就已经起步晚了。事实上目前苹果和微软等美国科技巨头垄断了大量的相关技术专利,新的技术壁垒正在形成当中。

但3D感知作为新兴技术仍存在追赶的机会,比如华为公司在3D感知领域拥有巨大研发投入,华为Mate或P系列旗舰型号均配备3D深感摄像技术。此外华为近期宣布加入激光雷达战局,布局未来的智能汽车产业。国内配套企业也在快速成长,产业链条正在形成。

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