Что такое технология LiDAR?Как она помогает при измерении глубины?

Сенсорная технология является ключевой технологией для встраиваемых систем машинного зрения, и с развитием науки и техники в области 3D-зондирования глубины появляется все больше и больше передовых технологий, включая, помимо прочего, обнаружение света и определение дальности (LiDAR), стереозрение и время полета (ToF). Эти технологии играют неотъемлемую роль в таких отраслях, как автономное вождение и автоматизация производства. Мы узнали оМодуль времяпролетной камерыраньше.
 
Технология лидара — это высокоточное решение для 3D-измерения глубины, которое предлагает большие преимущества с точки зрения точности, дальности и скорости измерений. 3D-модели объектов и окружающей среды, также известные как облака точек, создаются путем излучения лазерных импульсов и измерения времени, необходимого для их отражения. Эта технология не только повысила безопасность беспилотных транспортных средств, но и показала большую полезность в таких областях, как геокартографирование, моделирование зданий и мониторинг окружающей среды.

 
Эволюционная история технологии 3D-измерения глубины

Технология 3D-измерения глубины впервые возникла на основе технологии пассивных стереокамер. Эта технология позволяет получить восприятие глубины за счет вычисления разницы в пикселях между двумя сенсорами, работающими в тандеме. Несмотря на свою практичность, он все же был подвержен воздействиюСлабое освещениеусловий и в значительной степени полагался на текстуру объектов в сцене. Для устранения недостатков пассивных стереокамер были разработаны методы активного стереозрения.
 
Технология активного стереозрения использует инфракрасный проектор для освещения сцены, что улучшает работу в условиях плохого освещения и когда текстура объекта нечеткая. Однако он не имеет возможности обеспечить широкий диапазон (в пределах 10) измерений глубины, а полученные данные требуют дальнейшей обработки для расчета глубины, что увеличивает вычислительную нагрузку, а также влияет на характер измерений в реальном времени. Именно здесь на первый план выходят преимущества технологии LiDAR.

 
Что такое технология LiDAR?

Что означает лидар?Технология LiDAR, или Light Detection and Ranging, представляет собой передовую технологию дистанционного зондирования, которая вычисляет точное расстояние до объекта, излучая лазерные импульсы и измеряя время, необходимое для отражения этих импульсов обратно от целевого объекта. Такой подход позволяет лидарному сканеру создавать подробные 3D-модели, также известные как облака точек, которые точно отображают контуры объектов и окружающей среды. Технология LiDAR работает аналогично радару (RADAR), но использует лазеры, а не радиоволны, и способна передавать лазерные сигналы со скоростью до 160 000 раз в секунду, что позволяет быстро и точно нацеливаться на объекты. Обеспечьте быстрые и точные измерения целевых объектов.
Формула для вычисления расстояния до объекта выглядит следующим образом:

Расстояние до объекта = (Скорость света x Время полета) / 2.

 
Эта формула иллюстрирует, как технология LiDAR использует скорость света и время полета световых импульсов для вычисления расстояния, обеспечивая высокоточные и надежные измерения.

 
Два основных типа технологии LiDAR

Системы LiDAR подразделяются на два основных типа в зависимости от их функции: воздушное сканирование зеленым светом и наземный LiDAR.

 
Воздушный лидар

Воздушные 3D-лидарные технические датчики, обычно устанавливаемые на дронах или вертолетах, излучают световые импульсы на землю и захватывают обратные импульсы для точного измерения расстояния. Эту технологию можно подразделить на топологический лидар, который используется для картографирования поверхности земли, и батиметрический лидар, который использует зеленый свет для проникновения в морскую воду и измерения высоты морского дна и русла рек.

 
Наземный лидар

Наземные лидарные системы устанавливаются на наземные транспортные средства или стационарные штативы и используются для картографирования природных особенностей зданий и мониторинга автомагистралей. Эти системы также ценны для создания точных 3D-моделей исторических объектов. Наземный лидарный сканер можно разделить на мобильный лидар для движущихся транспортных средств и статический лидар для неподвижных транспортных средств.

 
Как работают камеры LiDAR

Работа технологии LiDAR включает в себя несколько ключевых компонентов.

1. Источник лазера:Излучает лазерные импульсы на различных длинах волн, с общими источниками, включая лазеры на иттрий-алюминиевом гранате (Nd-YAG), легированные неодимом. Технология топографического лидара часто использует длину волны 1064 нм или 1550 нм для безопасности, в то время как батиметрический лидар использует лазеры 532 нм для проникновения воды.
2. Сканер и оптика:Использует отклоняющиеся зеркала для управления лазерным лучом, достигая широкого поля зрения (FoV) и возможностей высокоскоростного сканирования.
3. Детектор:Улавливает отраженный свет от препятствий, обычно с помощью твердотельных фотодетекторов, таких как кремниевые лавинные фотодиоды или фотоумножители. GPS-приемник: В режиме полета GPS-приемник является GPS-приемником.
4. GPS приемник:В бортовых системах отслеживает высоту и местоположение самолета, что имеет решающее значение для точных измерений высоты местности. 
5. Инерциальный измерительный блок (IMU):Контролирует скорость и ориентацию транспортного средства, обеспечивая точное позиционирование лазерных импульсов на земле.

 
Основные области применения технологии LiDAR

Понимание работы датчиков LiDAR имеет важное значение, но их реальное применение — это то, где технология действительно сияет.
 
1. Автономные транспортные средства и оборудование:Автономная техника, такая как дроны, автономные тракторы и роботизированные руки, полагается на 3Dузел камеры с датчиком глубиныдля обнаружения препятствий, локализации и использования лазерных импульсов на земле. Датчики LiDAR обеспечивают вращение лазерного луча на 360 градусов, обеспечивая всесторонний обзор для обхода препятствий и манипулирования объектами. Датчики LiDAR обеспечивают вращение лазерного луча на 360 градусов, обеспечивая всесторонний обзор для предотвращения препятствий и столкновений. Генерация миллионов точек данных в режиме реального времени позволяет создавать подробные карты окружающей среды, обеспечивая безопасную навигацию в различных погодных условиях и освещении. 

 
2. Автономные мобильные роботы (AMR):AMR являются неотъемлемой частью работы производственных объектов, складов, розничных магазинов и распределительных центров, выполняя такие задачи, как комплектация товаров и распределение товаров. AMR являются неотъемлемой частью работы производственных объектов, складов, розничных магазинов и распределительных центров, выполняя такие задачи, как комплектация, транспортировка и сортировка товаров, без непосредственного контроля со стороны человека. AMR, поскольку они требуют минимальной обработки для обнаружения объектов и создания карт, что делает их идеальным решением для этих приложений.

 
Появление технологий 3D-измерения глубины

Появление технологий 3D-измерения глубины, в частности LiDAR, произвело революцию в том, как мы воспринимаем окружающую среду и взаимодействуем с ней. От расширения возможностей автономных транспортных средств до оптимизации операций в промышленных условиях — влияние LiDAR имеет далеко идущие последствия. Технологии продолжают развиваться, их применение будет только расширяться, все больше интегрируясь в нашу повседневную жизнь и формируя будущее технологий.
 
Обладая более чем 14-летним опытом работы в области встраиваемых систем машинного зрения,Синозенстремится помочь нашим клиентам предоставить подходящие модули камер для интеграции в их продукты, и мы работали с рядом компаний, производящих дроны и робототехнику, для интеграцииНаши камеры глубиныв свою продукцию. Если вы заинтересованы, пожалуйста, свяжитесь с нами.