Qu’est-ce que Lidar et comment ça marche?
Dans un contexte ou un autre, vous avez probablement rencontré le terme «LiDAR» sous l'une de ses nombreuses formes. Plus précisément, de nombreuses nouvelles générations de téléphones mobiles vantent leur capacité LiDAR.
Que vous décidiez si la technologie LiDAR doit être prise en compte dans votre prochain achat de smartphone ou que vous souhaitiez simplement faire partie de la conversation, cela vaut la peine de prendre le temps de comprendre cette technologie à venir.
Qu'est-ce que LiDAR?
Selon la source que vous regardez, vous pouvez voir "LiDAR" exprimé avec n'importe quelle combinaison de lettres majuscules et minuscules, allant de toutes les majuscules à aucune majuscule. Cependant, il est capitalisé et signifie « détection et télémétrie de lumière ».
La détection et la télémétrie de la lumière sont une méthode qui utilise la lumière pulsée pour détecter les différences de distance entre le capteur LiDAR et les objets ou plans les plus proches. Un capteur LiDAR se compose d'un laser LiDAR, d'un scanner LiDAR et d'une unité GPS. Pour le LiDAR aérien, un dispositif supplémentaire tient compte de l'angle et de la vitesse de l'engin.
Le laser envoie un éclat de lumière, qui rebondit sur un objet. La lumière réfléchie est ensuite collectée par le scanner. Ces informations sont ensuite contextualisées avec les lectures de l'unité GPS, qui enregistre la position du détecteur LiDAR lui-même.
Le calcul de base prend le temps nécessaire au signal pour revenir du laser au scanner LiDAR, multiplié par la vitesse de la lumière. Ce nombre est ensuite divisé par deux car la lumière devait aller du scanner à l'objet et inversement, de sorte que la distance totale qu'elle a parcourue est le double de la distance réelle du scanner à l'objet ou au plan.
À quoi sert LiDAR?
Selon l'application, un seul point de données de cette équation peut être utilisé, ou des ensembles entiers de points de données peuvent être utilisés ensemble dans des «nuages de points». Ces ensembles de points de données peuvent être utilisés pour créer des cartes ou des images 3D d'objets.
Applications LiDAR mobiles
Certaines des applications LiDAR les plus élémentaires peuvent nécessiter un seul point de données à partir de l'emplacement ci-dessus. Par exemple, l' application Mesure sur les appareils Apple compatibles LiDAR peut utiliser une seule lecture de données LiDAR pour déterminer la distance. Il peut également utiliser plus de lectures sur des objets entiers et des personnes pour faire des choses comme déterminer la taille d'une personne.
Les données LiDAR peuvent également être utilisées pour créer des répliques numériques d'objets physiques ou pour rendre les modèles numériques plus crédibles dans les applications de réalité augmentée. Utiliser des lectures pour détecter la profondeur dans l'environnement d'un utilisateur et placer des modèles numériques en conséquence est un argument de vente majeur pour Apple dans ses appareils compatibles ARKit.
Il est vrai que les applications AR existent déjà pour les appareils non compatibles LiDAR. Cependant, l'élément AR est généralement simplement placé devant la caméra de l'utilisateur. Déplacer ces éléments plus près ou plus loin de l'écran peut être difficile et si quelque chose se déplace entre la caméra et l'endroit où l'élément est censé se trouver, cela ruine l'illusion.
La possibilité de placer un élément AR derrière des objets physiques, ou de laisser passer des objets physiques entre la caméra et l'endroit où l'élément AR est censé apparaître, est appelée «occlusion d'objet». Sans un moyen fiable permettant à l'appareil mobile de comprendre la profondeur, l'occlusion d'objet est impossible à réaliser.
Certaines des principales utilisations de l'occlusion incluent des essais AR plus interactifs, des filtres Instagram plus amusants et des jeux AR plus immersifs. Bien sûr, ce ne sont que des applications LiDAR que vous pouvez faire sur un smartphone. La plupart des applications LiDAR sont un peu plus volumineuses.
Applications LiDAR à grande échelle
Les données LiDAR peuvent également être collectées par des hélicoptères, des avions et même des satellites. Des organisations comme la NOAA utilisent ce type d'informations pour créer des cartes topographiques détaillées et très précises. Ces cartes peuvent être utilisées dans les domaines de la biologie, des sciences de la terre et de la météo, de la construction et de l'assistance en cas de catastrophe.
De plus, LiDAR ne détecte pas seulement la distance d'un objet. La lumière pouvant traverser des objets de densités différentes, LiDAR peut être utilisé pour mieux comprendre la composition des objets et du terrain.
Parfois, LiDAR peut même nous permettre de voir des objets que nous ne pourrions pas voir autrement. La NOAA et des groupes comme le National Ecological Observatory Network utilisent ces données pour cartographier les zones sous l'eau ou même sous la végétation.
Il y a aussi un énorme effort en archéologie pour utiliser la cartographie LiDAR. La capacité de LiDAR à «voir à travers» différents matériaux a déjà conduit à la découverte de sites historiques perdus dans des forêts épaisses ou sous les vagues.
Il existe en fait deux types différents de LiDAR. Le LiDAR topographique est le type le plus courant utilisé dans la plupart des applications évoquées jusqu'à présent. Bathymetric LiDAR fonctionne de la même manière, mais utilise la lumière verte au lieu de la lumière proche infrarouge et il est utilisé spécifiquement pour pénétrer dans l'eau.
Comment n'importe qui peut utiliser la détection de profondeur
Si vous souhaitez expérimenter vous-même le LiDAR, vous le pouvez. LiDAR est équipé de l'iPad Pro 12,9 pouces (4e génération et plus), de l'iPad Pro 11 pouces (2e génération et plus tard), de l'iPhone 12 Pro et de l'iPhone 12 Pro Max . Il existe également un type de LiDAR disponible sur le Samsung Galaxy S20 Ultra.
Vous pouvez également acheter des scanners LiDAR. Les modèles à un seul point peuvent coûter moins de 100 dollars, les modèles plus robustes se chiffrant par milliers.
Les utilisateurs d'Android peuvent se sentir exclus à ce stade. C'est vrai, l'ARCore d'Android n'a pas offert de réponse aux offres LiDAR d'Apple. Cependant, Google a annoncé une API Depth qui utilise la caméra et d'autres capteurs au lieu d'un système LiDAR pour offrir profondeur et occlusion.
Bien qu'il soit possible d'être sceptique sur le fait que l'API Depth sera aussi efficace que LiDAR, du moins dans les éditions précédentes, elle fait bon nombre des mêmes promesses à un coût moindre pour les consommateurs. L'API sera incluse sur les téléphones à partir du Galaxy Note 10+ et du Galaxy S20 Ultra.
LiDAR dans le futur de la technologie spatiale
Bien que LiDAR puisse sembler avoir des cas d'utilisation limités à l'heure actuelle, il peut s'agir de l'une des technologies les plus importantes des décennies à venir. À mesure que la technologie spatiale devient de plus en plus courante et de plus en plus robuste, la capacité de modéliser avec précision des objets et cartographier des espaces devient de plus en plus importante.
Tout comme les archéologues cherchent à utiliser LiDAR pour découvrir des villes oubliées, des groupes comme Augmented.City cherchent à créer des cartes numériques des villes existantes qui pourraient un jour aider à tout alimenter, des lunettes de réalité mixte aux véhicules autonomes.
Avez-vous une utilisation de LiDAR dans votre vie?
LiDAR peut paraître fou et paraître plus fou. Parce qu'il vient tout juste d'entrer dans l'espace du consommateur, il est naturel que cela soit évoqué de manière inconnue. Cependant, la technologie existe depuis un certain temps.
Alors que les applications de la technologie LiDAR peuvent être très variées, elle ne fait que déterminer la distance entre un appareil et un objet. La plupart des utilisateurs l'utiliseront probablement dans les filtres de réseaux sociaux. Mais ça ne fait pas de mal de le comprendre.
Crédit d'image: Apple