ToF vs. LiDAR: wat is het verschil?

De laatste tijd is er zoveel geroezemoes rond LiDAR op nieuwe Apple-apparaten dat je gemakkelijk vergeet dat mobiele Augmented Reality op elke andere manier kan werken. Maar het kan en doet het, vooral nu de ToF-tools nieuwe hoogten bereiken in Samsung-telefoons.

Of je nu een ontwikkelaar bent, op zoek bent naar een nieuw apparaat of gewoon nieuwsgierig bent, het is de moeite waard om wat tijd te nemen om deze acroniemen uit te pakken en de ins en outs te leren van het waarnemen van de diepte van mobiele telefoons.

Wat is ToF?

ToF is de afkorting van Time of Flight.

Technisch gezien verwijst ToF naar het gebruik van de snelheid van het licht (of zelfs van geluid) om de afstand te bepalen. Het meet de tijd die het duurt voordat licht (of geluid) het apparaat verlaat, weerkaatst op een object of vliegtuig, en terug naar het apparaat, alles gedeeld door twee onthult de afstand van het apparaat tot het object of vlak.

De relatie is dus dat alle LiDAR een soort Time of Fight is, maar niet alle Time of Flight is LiDAR. Om het simpel te houden, als we het hebben over "ToF", bedoelen we optische afstandsmeting, exclusief LiDAR.

Dus als LiDAR en optische niet-LiDAR ToF beide licht gebruiken voor afstandsbepaling en 3D-mapping, hoe verschillen ze dan?

Wat is LiDAR?

LiDAR is een afkorting voor Lichtdetectie en bereik. Deze technologie maakt gebruik van een laser, of een rooster van lasers, als lichtbron in de bovenstaande vergelijking.

Wat is Lidar en hoe werkt het?

Op zoek naar een nieuwe smartphone? Wilt u de beste functies? Overweeg dan een smartphone met LiDAR.

Een enkele LiDAR-meting kan worden gebruikt om zaken als de breedte van een kamer te meten, maar meerdere LiDAR-metingen kunnen worden gebruikt om maak "puntenwolken". Deze kunnen worden gebruikt om driedimensionale modellen van objecten of topografische kaarten van het geheel te maken gebieden.

Hoewel LiDAR misschien nieuw is voor mobiele apparaten, bestaat de technologie zelf al een tijdje. In niet-mobiele omgevingen wordt LiDAR gebruikt om alles te doen, van het in kaart brengen van onderwateromgevingen tot het ontdekken van archeologische vindplaatsen.

Hoe verschillen LiDAR en ToF?

Het functionele verschil tussen LiDAR en andere vormen van ToF is dat LiDAR gepulseerde lasers gebruikt om een ​​puntenwolk te bouwen, die vervolgens wordt gebruikt om een ​​3D-kaart of afbeelding te construeren. ToF-toepassingen maken "dieptekaarten" op basis van lichtdetectie, meestal via een standaard RGB-camera.

Het voordeel van ToF ten opzichte van LiDAR is dat ToF minder gespecialiseerde apparatuur nodig heeft, zodat deze kan worden gebruikt met kleinere en goedkopere apparaten. Het voordeel van LiDAR komt voort uit het gemak waarmee een computer een puntenwolk kan lezen in vergelijking met een dieptekaart.

De Diepte API die Google voor Android-apparaten heeft gemaakt, werkt het beste op ToF-apparaten en werkt door dieptekaarten te maken en 'feature punten. "Deze kenmerkende punten, vaak barrières tussen verschillende lichtintensiteiten, worden vervolgens gebruikt om verschillende vlakken in de milieu. Dit creëert in wezen een puntenwolk met een lagere resolutie.

Hoe ToF en LiDAR werken met mobiele AR

Dieptekaarten en puntenwolken zijn cool, en voor sommige mensen en applicaties zijn ze voldoende. Voor de meeste AR-toepassingen moeten deze gegevens echter worden gecontextualiseerd. Zowel ToF als LiDAR doen dit door samen te werken met andere sensoren op het mobiele apparaat. Deze platforms moeten met name de oriëntatie en beweging van uw telefoon begrijpen.

De locatie van het apparaat binnen een in kaart gebrachte omgeving begrijpen, wordt Simultane Lokalisatie en Mapping of "SLaM" genoemd. SLaM wordt gebruikt voor andere toepassingen zoals zelfrijdende voertuigen, maar het is het meest noodzakelijk voor mobiele AR-toepassingen om digitale objecten in de fysieke omgeving te plaatsen.

Dit geldt met name voor ervaringen die op hun plaats blijven als de gebruiker er geen interactie mee heeft en voor het plaatsen van digitale objecten die achter fysieke mensen en objecten lijken te staan.

Een andere belangrijke factor bij het plaatsen van digitale objecten in zowel LiDAR- als ToF-gebaseerde applicaties houdt "ankers" in. Ankers zijn digitale punten in de fysieke wereld waartoe digitale objecten zich bevinden "gehecht."

In applicaties op wereldschaal, zoals Pokemon Go, wordt dit gedaan door middel van een apart proces genaamd "Geotagging". In mobiele AR-toepassingen, wordt het digitale object verankerd aan punten in een LiDAR-puntenwolk of aan een van de kenmerkpunten op een dieptekaart.

Is LiDAR beter dan ToF?

Strikt genomen is LiDAR sneller en nauwkeuriger dan Time of Flight. Dit wordt echter belangrijker met meer technologisch geavanceerde toepassingen.

ToF en de Depth API van Google hebben bijvoorbeeld moeite om grote vlakken met een lage textuur, zoals witte muren, te begrijpen. Dit kan het voor toepassingen die deze methode gebruiken, moeilijk maken om digitale objecten nauwkeurig op sommige oppervlakken in de fysieke wereld te plaatsen. Toepassingen die LiDAR gebruiken, hebben dit probleem minder vaak.

Toepassingen met grotere of meer textuurafhankelijke omgevingen zullen dit probleem echter waarschijnlijk niet hebben. Bovendien gebruiken de meeste mobiele AR-toepassingen voor consumenten het gebruik van een AR-filter op het gezicht of lichaam van de gebruiker- een toepassing die waarschijnlijk niet in de problemen zal komen vanwege grote niet-gestructureerde oppervlakken.

Waarom gebruiken Apple en Google verschillende dieptesensoren?

Bij het uitbrengen van hun LiDAR-compatibele apparaten, appel zei dat ze de sensoren en andere hardware hadden toegevoegd om "meer professionele workflows te openen en professionele foto- en video-apps te ondersteunen". De release noemde ook hun LiDAR-compatibel iPad Pro "'s werelds beste apparaat voor augmented reality" en prees de meetapps van Apple.

Google heeft niet zulke openhartige uitleg gegeven waarom hun Depth API en de nieuwe reeks ondersteunende apparaten LiDAR niet gebruiken. Naast het werken rond LiDAR, waardoor Android-apparaten lichter en betaalbaarder worden, is er ook een groot voordeel op het gebied van toegankelijkheid.

Omdat Android werkt op mobiele apparaten die door meerdere bedrijven zijn gemaakt, zou LiDAR de voorkeur geven aan LiDAR-compatibele modellen ten koste van alle andere. Omdat er alleen een standaardcamera voor nodig is, is de Depth API bovendien achterwaarts compatibel met meer apparaten.

In feite is de Depth API van Google apparaatonafhankelijk, wat betekent dat ontwikkelaars Google's AR-ervaringsopbouwplatform kan ervaringen ontwikkelen die ook op Apple-apparaten werken.

Heb je dieptedetectie onderzocht?

Dit artikel is voornamelijk gericht op LiDAR en ToF in mobiele AR-ervaringen. Dat komt grotendeels doordat deze complexere ervaringen de meeste uitleg behoeven. Het is ook omdat deze ervaringen het leukst en het meest veelbelovend zijn.

Dergelijke dieptegevoelige benaderingen vormen echter de basis van veel eenvoudigere en meer praktische ervaringen en hulpmiddelen die u elke dag zou kunnen gebruiken zonder er veel over na te denken. Hopelijk zal het lezen van ToF en LiDAR je wat meer waardering geven voor deze applicaties.

De 10 beste tools voor uw iPhone: liniaal-, niveau- en afstandsmeting

Een iPhone-liniaal nodig voor het meten van alledaagse voorwerpen? Met deze iPhone-tool-apps kun je afstand, lengte en meer meten.

Over de auteur