LiDAR技術とは、深度測定にどのように役立つのですか?

センシング技術はエンベデッドビジョンシステムのキーテクノロジーであり、科学技術の進歩に伴い、LiDAR(Light Detection and Ranging)、ステレオビジョン、ToF(Time of Flight)など、3D深度センシング技術の分野ではますます高度な技術が登場しています。これらの技術は、自動運転やファクトリーオートメーションなどの業界で不可欠な役割を果たしています。私たちはについて学びましたToFカメラモジュール先ほどの。

LiDARテクノロジーは、測定精度、範囲、速度の点で大きな利点を提供する高精度の3D深度センシングソリューションです。物体や環境の3Dモデルは、点群とも呼ばれ、レーザーパルスを発射し、それらが反射するのにかかる時間を測定することによって作成されます。この技術は、自動運転車の安全性を向上させただけでなく、ジオマッピング、建物モデリング、環境モニタリングなどの分野でも大きな有用性を示しています。

3Dデプスセンシング技術の進化の歴史

3D深度センシング技術は、パッシブステレオカメラ技術から生まれました。この技術は、連携して動作する2つのセンサー間のピクセル差を計算することにより、奥行き知覚を実現します。非常に実用的ですが、それでも微量光度用条件とシーン内のオブジェクトのテクスチャに大きく依存していました。パッシブステレオカメラの欠点に対処するために、アクティブステレオビジョン技術が登場しました。

アクティブステレオビジョンテクノロジーは、赤外線パターンプロジェクターを使用してシーンを照らすため、照明条件が悪い場合やオブジェクトのテクスチャが明確でない場合の操作が向上します。しかし、広範囲(10インチ以内)の深度測定を提供する方法がなく、取得したデータは深度を計算するためにさらなる処理を必要とするため、計算負荷が増大するとともに、測定のリアルタイム性にも影響が及びます。そこで、LiDAR技術の利点が発揮されます。

LiDAR技術とは?

LiDAR技術(Light Detection and Ranging)は、レーザーパルスを放射し、そのパルスが対象物から反射して戻るまでの時間を測定することで、物体の正確な距離を計算する高度なリモートセンシング技術です。このアプローチにより、LiDARスキャナーは、オブジェクトや環境の輪郭を正確にマッピングする詳細な3Dモデル(点群とも呼ばれます)を作成できます。LiDAR技術は、レーダー(RADAR)と同様に機能しますが、電波ではなくレーザーを使用し、レーザー信号を毎秒最大160,000回送信できるため、物体を迅速かつ正確に照準を合わせることができます。ターゲットオブジェクトの高速で正確な測定を可能にします。
オブジェクトの距離を計算する式は次のとおりです。

物体の距離 = (光速 x 飛行時間) / 2。

この式は、LiDAR技術が光速と光パルスの飛行時間を利用して距離を計算し、高精度で信頼性の高い測定を実現する方法を示しています。

LiDAR技術には大きく分けて2つのタイプ

LiDARシステムは、その機能に基づいて、空中の緑色光スキャンと地上のLiDARの2つの主要なタイプに分類されます。

エアボーンLiDAR

空中3Dライダー技術センサーは、通常、ドローンやヘリコプターに搭載され、地上に光パルスを放出し、リターンパルスを捕捉して距離を正確に測定します。この技術は、地表のマッピングに用いるトポロジカルLIDARと、緑色光で海水を透過し、海底や川底の標高を計測する「海底LIDAR」に細分化できます。

ランドライダー

ランドLIDARシステムは、地上車両や固定式三脚に取り付けられ、建物の自然特性のマッピングや高速道路の監視に使用されます。これらのシステムは、史跡の正確な3Dモデルを作成するのにも役立ちます。ランドライダースキャナーは、移動車両用のモバイルLiDARと静止車両用の静的LiDARに分類できます。

LiDARカメラの機能

LiDAR技術の運用には、いくつかの主要コンポーネントが関与しています。

1. レーザー光源:ネオジムをドープしたイットリウムアルミニウムガーネット(Nd-YAG)レーザーなどの一般的な光源を使用して、さまざまな波長でレーザーパルスを放出します。トポグラフィーLiDARテクノロジーは、安全性のために1064nmまたは1550nmの波長を使用することがよくありますが、Bathymetric LiDARは水の浸透に532nmのレーザーを使用します。
2. スキャナーと光学機器:偏向ミラーを使用してレーザービームを操縦し、広視野(FoV)と高速スキャン機能を実現します。
3. ディテクター：障害物からの反射光を捕捉し、通常はシリコンアバランシェフォトダイオードや光電子増倍管などの固体光検出器を使用します。GPS受信機:空中モードでは、GPS受信機はGPS受信機です。
4. GPS受信機:空中システムでは、正確な地形標高測定に不可欠な航空機の高度と位置を追跡します。
5. 慣性計測ユニット(IMU):車両の速度と向きを監視し、レーザーパルスの地上での正確な位置決めを確保します。

LiDAR技術の主な用途

LiDARアプリケーションとは?LiDARセンサーの仕組みを理解することは不可欠ですが、その実世界でのアプリケーションこそが、この技術が真に輝くところです。

1.自律走行車と機器:ドローン、自律型トラクター、ロボットアームなどの自律型機械は、3Dに依存しています深度検知用カメラノジュール障害物の検出、位置特定、および地上でのレーザーパルスの使用。LiDARセンサーは、360度回転するレーザービームを提供し、障害物回避と物体操作のための包括的なビューを提供します。LiDARセンサーは、360度回転するレーザービームを提供し、障害物回避と衝突防止のための包括的なビューを提供します。何百万ものデータポイントをリアルタイムで生成することで、周囲の詳細なマップを作成することができ、さまざまな天候や照明条件での安全なナビゲーションが可能になります。

2.自律移動ロボット(AMR):AMRは、製造施設、倉庫、小売店、配送センターの運営に不可欠であり、商品のピッキングや商品の流通などのタスクを処理します。AMRは、製造施設、倉庫、小売店、配送センターの運営に不可欠であり、アイテムのピッキング、輸送、仕分けなどのタスクを、人間の直接の監督なしに処理します。AMRは、物体検出とマップ作成に必要な処理が最小限であるため、これらのアプリケーションにとって理想的なソリューションとなっています。

3D深度センシング技術の登場

3Dデプスセンシング技術、特にLiDARの出現は、私たちが環境を認識し、相互作用する方法に革命をもたらしました。自律走行車の機能強化から産業環境での運用の合理化まで、LiDARの影響は広範囲に及びます。テクノロジーは進化し続け、その用途は拡大し、私たちの日常生活にさらに統合され、テクノロジーの未来を形作っています。

エンベデッドビジョン分野で14年以上の経験を持ち、シノセンは、お客様が製品に統合するための適切なカメラモジュールを提供できるよう支援することに取り組んでおり、多くのドローンおよびロボット工学企業と協力して統合してきました私たちの深度カメラ彼らの製品に。ご興味のある方は、お気軽にお問い合わせください。