科普:iPhone 12搭载的激光雷达是啥黑科技?

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苹果iPhone 12的到来,不仅填补了5G的短板,也加速了5nm芯片的应用,通过多项先进技术的引入,带来了应用层面的创新。比如首次推出iPhone 12的lidar,不仅可以在手机上带来更强大的摄影能力和ar应用,还可以成为未来万物的“智慧之眼”。

3D视觉市场已经完全开放

毫不夸张地说,随着未来智能汽车的爆炸,机器三维视觉将成为未来科技领域的新热点!iPhone 12发布前夕,我们来看看什么是激光雷达。

3D感知技术原理

目前,三维传感技术分为三大流派:双目测距、三维结构光和飞行时间。过去,手机的摄像头模块采用双目测距的方法获取物体的三维信息。这样就需要调用两个以上的摄像头,通过视觉差异来计算物体的深度信息,消耗了大量的功率和计算资源,而且精度和速度都比较低。

主流三维视觉方案比较

iPhone X之后,苹果首次推出3D结构光技术的Face ID,突然带来3D视觉应用。3D结构光技术通过红外光在物体上投射约30000个点阵,通过这些点阵的深度信息来描述物体的3D结构,精确度高但有效距离短,更适合作为前刷面来支付。

飞行时间法(TOF)是一种飞行时间法,顾名思义,通过光源在物体上飞行和投射的时间来计算深度信息。与3D结构光的点阵投影相比,TOF是一种均匀光源。虽然精度不如3D结构光,但速度更快、距离更远、范围更广,更适合3D建模、增强拍摄和AR应用。

苹果激光雷达解读

事实上,在最新的iPad Pro发布时,苹果就推出了LiDAR扫描仪。当然,苹果的激光雷达扫描仪仍然属于飞行时间技术的一个分支,但它将传统的红外光变成了闪光激光模式,使其获得了更高的精度、更快的速度和更强的抗干扰能力,与之前的相比是一个质的飞跃。

苹果Lidar推出iPhone 12

其实苹果的LiDAR比那个更厉害。苹果是首个将DTOF技术商业化的消费类硬件公司。这里需要解读一下iTOF和DTOF的区别。简单来说,主流手机常用iTOF,苹果LiDAR用DTOF,前者精度厘米,后者精度毫米。

iPad Pro推出LiDAR,是因为苹果从娱乐工具定义为生产力工具,因为高精度3D建模能力在很多领域都有很大的商业价值。这一次,苹果将LiDAR激光雷达放入iPhone 12 Pro。显然,苹果已经彻底了解了这项技术,并赋予iPhone更高的应用价值。

激光雷达有什么用

引入iPhone 12的LiDAR最直接的用途显然是增强拍摄和AR应用的能力,其中我们日常应用中最大的好处就是拍摄能力的提升。LiDAR lidar解决了拍摄中的对焦部分,不仅对焦精度更高,而且在完全黑暗的地方也能完成对焦。

激光雷达眼中的世界

精确对焦不仅可以让你获得清晰锐利的照片,还可以通过LiDAR强大的3D视觉能力,以更高的精度将人从环境中剥离出来,通过算法在机器中进行多张和成,从而形成更符合真实光学特性的照片,堪比单反相机的拍摄效果。

在增强现实部分,由于激光雷达具有更高精度的三维建模能力,无疑对增强增强现实的应用起到了关键作用。据报道,激光雷达实现的虚拟和真实屏蔽效果几乎达到了“分不清真假”的地步,AR的虚拟物体已经高度融入到真实场景中。

新技术战场的形成

只需一部手机,房产中介就可以瞬间完成建筑建模,配合VR实现远程3D现实生活观看。Lidar扫地机器人可以分辨物体的3D形状,绕过宠物粪便,避免“粪便涂墙”的尴尬。这些只是3D激光雷达的小把戏,机器人、自动驾驶、工业自动化等领域的未来价值是不可估量的。

激光雷达快速三维建模

至于未来蓝海智能车和万物互联会有多大,我就不赘述了。可惜自从苹果iPhone X发布以来,我们其实在3D感知领域起步较晚。事实上,目前苹果、微软等美国技术巨头垄断了大量相关技术专利,新的技术壁垒正在形成。

然而,作为一项新技术,3D传感仍然有机会迎头赶上。比如华为在3D传感领域的研发投入巨大,华为Mate或者P系列旗舰机型都配备了3D深度摄像技术。此外,华为最近宣布,将加入激光雷达战,布局未来智能汽车行业。国内配套企业也在快速成长,产业链初具规模。

结束语:

如果把芯片比作人脑,3D感知和眼睛一样重要。在3D感知的新轨道上,以苹果为首的美国科技巨头再一次成功奔跑,只有更努力追赶,才能避免再次形成技术壁垒。

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