في سياق أو آخر ، ربما تكون قد واجهت مُصطلح “LiDAR” في أحد أشكاله العديدة. على وجه التحديد ، تُروج العديد من الأجيال الجديدة من الهواتف المحمولة لقدرتها على توفير LiDAR.
سواء أكنت تُقرر ما إذا كان ينبغي أن تأخذ في الاعتبار تقنية LiDAR عند عملية شراء الهاتف الذكي التالية أو تُريد فقط أن تكون جزءًا من المحادثة التكنولوجية وعلى علم بآخر الأخبار ، فإنَّ الأمر يستحق تخصيص بعض الوقت لفهم هذه التقنية القادمة.
ما هي LiDAR؟
اعتمادًا على المصدر الذي تبحث من خلاله ، قد ترى “LiDAR” مُعبرًا عنها بأي مجموعة من الأحرف الكبيرة والصغيرة ، حيث يُمكن استخدام الأحرف الكبيرة فقط إلى بدونها. ومع ذلك فهي عادةً تكون مكتوبة بحروف كبيرة ، وهي تعني “اكتشاف الضوء وتحديد المدى”.
تُعد تقنية اكتشاف الضوء وتحديد المدى طريقة تستخدم نبضات من الضوء ، عادةً ما تكون أشعة ليزر لاكتشاف الاختلافات في المسافة بين مستشعر LiDAR وأقرب الأجسام أو الطائرات. يتكون مستشعر LiDAR من ليزر LiDAR وماسح LiDAR الضوئي ووحدة GPS. بالنسبة إلى LiDAR الجوي ، هناك جهاز إضافي من أجل التحكم في عامل الزاوية وسرعة المركبة.
يُرسل الليزر نبضات من الضوء ترتد عن الجسم. ثم يتم جمع الضوء المنعكس بواسطة الماسح الضوئي. ثم يتم وضع هذه المعلومات في سياق قراءات من وحدة GPS ، والتي تُسجل موضع كاشف LiDAR نفسه.
من خلال استخدام الرياضيات الأساسية يتم تتبع الوقت الذي تستغرقه الإشارة من الليزر إلى الماسح الضوئي LiDAR ، مضروبًا في سرعة الضوء. ثم يتم تقسيم هذا الرقم على اثنين لأن الضوء كان يجب أن ينتقل من الماسح الضوئي إلى الكائن والعكس ، وبالتالي فإن المسافة الإجمالية التي قطعتها هي ضعف المسافة الفعلية من الماسح الضوئي إلى الكائن أو المستوى.
ما هي استخدامات LiDAR؟
اعتمادًا على مجال التطبيق ، يُمكن استخدام نقطة بيانات واحدة من هذه المعادلة ، أو يُمكن استخدام مجموعات كاملة من نقاط البيانات معًا في “غمامة نقطية”. يُمكن استخدام مجموعات نقاط البيانات هذه لإنشاء خرائط أو صور ثلاثية الأبعاد للكائنات.
استخدامات LiDAR على الهاتف
يُمكن أن تتطلب بعض استخدامات LiDAR الأساسية نقطة بيانات واحدة من المكان أعلاه. على سبيل المثال ، يُمكن لتطبيق “القياس” على أجهزة Apple المُزودة بتقنية LiDAR استخدام قراءة بيانات LiDAR واحدة لتحديد المسافة. يُمكن للتطبيق أيضًا استخدام المزيد من القراءات على أشياء كاملة والأشخاص للقيام بحسابات مثل تحديد ارتفاع الشخص أو الكائن.
يُمكن أيضًا استخدام بيانات LiDAR لإنشاء نسخ رقمية متماثلة للأشياء المادية أو لإنشاء النماذج الرقمية أكثر تصديقًا في تطبيقات الواقع المعزز. يُعد استخدام القراءات لاستشعار العمق في محيط المستخدم ووضع النماذج الرقمية وفقًا لذلك نقطة بيع رئيسية لمنتجات شركة Apple في أجهزتها التي تدعم ARKit.
صحيح أن تطبيقات الواقع المعزز موجودة بالفعل للأجهزة التي لا تدعم LiDAR. ومع ذلك ، يتم عادةً وضع عنصر AR أمام كاميرا المستخدم. قد يكون نقل هذه العناصر بالقرب من الشاشة أو بعيدًا عنها أمرًا صعبًا ، وإذا تحرك أي شيء بين الكاميرا والمكان المفترض أن يكون فيه العنصر ، فإنه يفسد الوهم.
تُسمى القدرة على وضع عنصر AR خلف أشياء مادية ، أو السماح للأشياء المادية بالمرور بين الكاميرا وأين يُفترض أن يظهر عنصر AR باسم “انسداد الكائن”. بدون طريقة موثوقة للجهاز المحمول لفهم العمق ، من المستحيل تحقيق “انسداد الكائن”.
تتضمن بعض الاستخدامات الأساسية تقريب المزيد من تجارب الواقع المعزز التفاعلية من الحقيقة ، وإنشاء فلاتر Instagram الأكثر إمتاعًا ، وألعاب الواقع المعزز الغامرة. بالطبع ، هذه مجرد استخدامات لـ LiDAR يُمكنك القيام بها على هاتف ذكي. معظم استخدامات LiDAR أكبر قليلاً.
استخدامات LiDAR واسعة النطاق
يُمكن أيضًا جمع بيانات LiDAR بواسطة طائرات الهليكوبتر والطائرات بدون طيار وحتى الأقمار الصناعية. تستخدم منظمات مثل NOAA هذا النوع من المعلومات لإنشاء خرائط طبوغرافية مفصلة ودقيقة للغاية. يُمكن استخدام هذه الخرائط في علم الأحياء وعلوم الأرض والطقس والبناء والمساعدة في حالات الكوارث.
علاوة على ذلك ، لا تكتشف تقنية LiDAR مدى بُعد الكائن فقط. نظرًا لأن الضوء يمكن أن ينتقل عبر كائنات ذات كثافة مختلفة ، يُمكن استخدام LiDAR لفهم تكوين الكائنات والتضاريس بشكل أفضل.
في بعض الأحيان ، يمكن أن تسمح لنا LiDAR برؤية الأشياء التي لن نتمكن من رؤيتها بطريقة أخرى. NOAA ومجموعات مثل شبكة المرصد البيئي الوطني تستخدم هذه البيانات لرسم خرائط للمناطق تحت الماء أو حتى تحت الغطاء النباتي.
هناك أيضًا دافع كبير في علم الآثار لاستخدام خرائط LiDAR. لقد أدت قدرة LiDAR على “الاطلاع من خلال” المواد المختلفة بالفعل إلى اكتشاف المواقع التاريخية المفقودة في الغابات الكثيفة أو تحت البحار.
هناك نوعان مختلفان من LiDAR. تُعتبر تقنية LiDAR الطبوغرافية هي النوع الأكثر شيوعًا والمستخدمة في معظم التطبيقات التي تمت مناقشتها حتى الآن. تعمل تقنية LiDAR لقياس العمق بطريقة مماثلة ولكنها تستخدم الضوء الأخضر بدلاً من ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة وتستخدم خصيصًا لتجاوز المياه.
كيف يُمكن لأي شخص استخدام استشعار العمق
إذا كنت مهتمًا بتجربة LiDAR بنفسك ، فيُمكنك ذلك. تأتي LiDAR مُدمجةً في جهاز iPad Pro مقاس 12.9 بوصة (الجيل الرابع وما بعده) ، و iPad Pro مقاس 11 بوصة (الجيل الثاني وما بعده) ، و iPhone 12 Pro ، و iPhone 12 Pro Max. يوجد أيضًا نوع من LiDAR متاح على Samsung Galaxy S20 Ultra.
يُمكنك أيضًا شراء ماسحات ضوئية LiDAR. يُمكن أن تكلف النماذج أحادية النقطة أقل من 100 دولار ، بينما تُكلف النماذج الأكثر قوة آلاف الدولارات.
قد يشعر مستخدمو Android بأنهم مهملون في هذه المرحلة. هذا صحيح ، لم يُقدم ARCore من Android ردًا على عروض Apple LiDAR. ومع ذلك ، أعلنت Google عن Depth API التي تستخدم الكاميرا وأجهزة الاستشعار الأخرى بدلاً من نظام LiDAR لتوفير العمق والانسداد.
في حين أن هناك مجالًا للشك في أنَّ Depth API ستكون فعالة مثل LiDAR ، على الأقل في الإصدارات السابقة ، فإنها تقدم الكثير من نفس الوعود بتكلفة أقل للمستهلكين. سيتم تضمين واجهة برمجة التطبيقات في الهواتف التي تأتي بعد Galaxy Note 10+ و Galaxy S20 Ultra.
LiDAR في مستقبل التكنولوجيا المكانية
بينما قد يبدو أنَّ استخدام LiDAR له حالات استخدام محدودة الآن ، فقد تكون أحد أهم التقنيات في العقود القادمة. نظرًا لأن التكنولوجيا المكانية أصبحت شائعة بشكل متزايد وتتحسن بشكل متزايد ، فإن القدرة على نمذجة الكائنات بدقة ومساحات الخريطة تزداد أهمية.
تمامًا مثل علماء الآثار الذين يتطلعون إلى استخدام LiDAR لاكتشاف المدن المنسية ، تتطلع مجموعات مثل Augmented.City إلى إنشاء خرائط رقمية للمدن الحالية التي يُمكن أن تُساعد يومًا ما في تشغيل كل شيء من نظارات الواقع المختلط إلى المركبات ذاتية القيادة.
هل لديك استخدام لـ LiDAR في حياتك؟
يُمكن أن تبدو LiDAR تقنية غريبة وجنونية. نظرًا لأنها تأتي الآن إلى مساحة المستهلك ، فمن الطبيعي أن يتم التحدث عنها بطرق غير مألوفة. ومع ذلك ، فإن التكنولوجيا موجودة بالفعل منذ فترة طويلة.
في حين أنَّ استخدامات تقنية LiDAR يمكن أن تكون متنوعة تمامًا ، فإن كل ما تفعله في جوهرها هو تحديد المسافة من الجهاز إلى الكائن. من المحتمل أن يستخدمها معظم المستخدمين فقط في فلاتر الشبكات الاجتماعية. لكن فهمها لا يضر. يُمكنك التحقق أيضًا من أفضل تطبيقات قياس المسافة لأجهزة Android و iOS.
