لیدار (Lidar) یا لایدار چیست و چه کاربردهایی دارد؟

لایدار چیست؟

فناوری لایدار  (LiDAR) که مخفف Light Detection and Ranging است درواقع نوعی اسکنر سه‌بعدی بوده و به معنای تشخیص و فاصله یابی نوری است. از این فناوری که برای اولین بار در دهه 60 میلادی و کمی پس از اختراع لیزر معرفی گردید نخستین بار در ایجاد نقشه از سطح کره ماه در ماموریت آپولو 15 به کار گرفته شد.

این فناوری در زمینه‌های گوناگون اعم از کاربردهای نظامی و غیر نظامی مثل نقشه‌برداری سه‌بعدی و سیستم‌های تشخیص موانع در اتومبیل‌های خودران استفاده می‌شود. کاربردهای این فناوری بسیار گسترده است و امروزه شاهد ورود آن به دنیای روزمره خود نیز هستیم.

لایدار در گوشی‌های آیفون

شرکت اپل برای نخستین بار از این فناوری البته بصورت محدود در آیپد پرو 2020 رونمایی کرد اما با معرفی گوشی‌های آیفون 12  به آن روح تازه‌ای بخشید. هم اکنون می‌توانید با اپلیکیشن‌های متنوعی که برای لایدار عرضه شده از این فناوری جذاب و کاربردی به راحتی استفاده کنید.

حسگر در سیستم لایدار

در سیستم‌های نقشه‌برداری سه‌بعدی از دیش‌های متحرک همانند سیستم‌های راداری استفاده می‌شود اما مسلماً نمی‌توان از چنین رویکردی در گوشی‌های موبایل استفاده نمود. به همین منظور حسگرهای ثابت و پیشرفته‌ای در گوشی‌های هوشمند به کار گرفته شد تا امکانات فناوری لایدار را البته به شکلی محدود در اختیار کاربران قرار دهد.

معمولاً از دو نوع حسگر برای این منظور نام برده می‌شود : حسگر ToF و حسگر اسکنر، هرچند کاربرد و عملکرد آن‌ها با یکدیگر تفاوت دارد.

حسگر ToF با حسگر لایدار متفاوت است

حسگرهای موجود در گوشی‌های هوشمند را که بنام حسگر زمان پرواز یا Time-of-Flight (بطور اختصار ToF) را نباید با حسگرهای اسکنر لایدار اشتباه گرفت. در حسگرهای ToF که در اکثر گوشی‌های هوشمند نسل جدید اندروید یافت می‌شوند از سیستم ارسال پالس (عمدتاً از نوع لیزر یا نور مادون قرمز) به سمت سوژه و دریافت پالس برگشتی و محاسبه زمان رفت و برگشت برای تعیین فاصله سوژه تا گوشی استفاده می‌شود. این سیستم دقیقاً مانند سیستم‌های رادار و سونار دریایی عمل می‌کند.

کاربردهای حسگرهای ToF در گوشی‌های هوشمند به دو دسته تقسیم می‌شود:

کاربرد ToF در عکاسی

در این کاربرد از اطلاعات فاصله‌یابی برای محو کردن و جدا نمودن سوژه از پس زمینه استفاده می‌شود. بنابراین می‌توانید بوکه‌های زیبایی در تصویر ایجاد کنید.

کاربرد در واقعیت افزوده

حسگرهای ToF علاوه بر فاصله سوژه تا دوربین اطلاعات بیشتری مانند درک سطوح و رابطه موقعیت قرارگیری آن‌ها نسبت با سایر سوژه‌ها در اختیار نرم‌افزار دوربین گوشی قرار می‌دهند. از این اطلاعات می‌توان در اپلیکیشن‌های واقعیت افزوده یا Augmented Reality (به اختصار AR) استفاده نمود.

حسگر اسکنر لایدار

حسگرهای اسکنر لایدار برخلاف حسگرهای ToF از ارسال یک پالس استفاده نمی‌کنند بلکه مجموعه‌ای از پالس‌ها را به شکل جاروب کننده یا Sweeping در یک محیط ارسال می‌کنند. در نتیجه با دریافت پالس‌های برگشتی از محیط می توان ترسیم سه بعدی نسبتاً دقیقی از محیط اطراف ایجاد نمود. در این روش یک فضای توری مانند (Mesh) با چرخاندن گوشی در اطراف آن ایجاد می‌شود که در آن می‌توان ابعاد اشیاء و نسبت قرارگیری آن‌ها به یکدیگر را تشخیص داد.

این نوع عملکرد به پردازش نسبتاً سنگینی نیاز دارد بنابراین در نسل آینده گوشی‌های هوشمند بیشتر شاهد این فناوری خواهیم بود.

کاربرد لایدار در موبایل

قابلیت‌های سیستم لایدار در گوشی‌های آیفون را می توان در دو گروه طبقه بندی نمود. گروه عکاسی و گروه واقعیت افزوده.

کاربرد لایدار در عکاسی

گوشی آیفون می‌تواند با بهره‌گیری از سیستم لایدار، تشخیص فاصله دقیقی نسبت به سوژه مورد عکاسی نسبت به سیستم ToF بدست آورد بنابراین ایجاد پس‌زمینه‌های محوتر و بوکه‌های زیباتر با این سیستم بخوبی انجام می‌شود. درواقع هنگام عکسبرداری با گوشی‌های آیفون مجهز به سیستم لایدار لازم نیست کار خاصی انجام دهید. این سیستم در پس زمینه فعال شده و فقط کافیست عکس بگیرید.

کاربرد سیستم لایدار در واقعیت افزوده AR

کاربردهای سیستم لایدار در واقعیت افزوده شگفت انگیز است. علاوه بر اندازه‌گیری ابعاد سوژه‌ها می توانید نقشه سه‌بعدی از محیط اطراف ایجاد کنید. همچنین می‌توانید اسکن سه‌بعدی از اشیاء و حتی افراد ایجاد کرده و آن‌ها را در فضای واقعی قرار دهید. تمام این کاربردها توسط اپلیکیشن‌های متنوعی که روز‌به‌روز بر تعداد آن‌ها افزوده می‌شود، قابل اجراست. در اینجا به معرفی تعدادی از این اپلیکیشن‌ها می‌پردازیم.

اپلیکیشن‌های لایدار برای گوشی‌های آیفون

از زمان معرفی سیستم لایدار برای اولین بار در تبلیت‌های آیپدپرو تا به امروز اپلیکیشن‌های زیادی برای بهره‌مندی از این قابلیت ارائه شده‌اند. آنچه مسلم است در آینده شاهد ارائه انوع بیشتری از این اپلیکیشن‌ها خواهیم بود.

اپلیکیشن Measure

این اپلیکیشن که بصورت رایگان همراه گوشی‌های آیفون و تبلت‌های آیپد ارائه می‌شود جایگزینی برای خط‌کش و متر اندازه‌گیری بوده و همانگونه که از نام آن مشخص است برای اندازه‌گیری فاصله بین دو نقطه، تعیین ابعاد یک شیء یا حتی اندازه‌گیری قد افراد است.

برای اندازه‌گیری فاصله بین دو نقطه باید نقطه درون دایره را روی شروع فاصله اندازه‌گیری قرار داده و علامت + را لمس کنید. حال گوشی را در امتداد مسیری که می‌خواهید اندازه‌گیری کرده حرکت دهید و در انتهای مسیر مجدداً نماد + را لمس کنید. فاصله نمایش داده می‌شود.

از اپلیکیشن Measure می توانید برای سنجش تراز بودن یک سطح نیز استفاده کنید. برای این کار نماد تراز در پایین مانیتور را لمس کرده سپس گوشی را بطور افقی یا عمودی بر روی سطح مورد نظر قرار دهید. هنگامی که عدد 0 ظاهر شده و نماتیشگر سبزرنگ شود یعنی سطح مورد نظر تراز است.

اپلیکیشن ARama

این اپ می‌تواند تصویر یک شخص یا یک شیئی را بصورت مجازی درون فضای واقعی قرار دهد. برای این منظور در محیط اپلیکیشن ابتدا گزینه شخص یا شیئی را انتخاب کنید. سپس سوژه را درون کادر سفید رنگ قرار داده تا کپی شود. سپس دوربین گوشی را به محل مورد نظر حرکت داده و عمل چسباندن را انجام دهید. همچنین می‌توانید از تصاویر موجود در گالری گوشی نیز استفاده کنید. قرار دادن چندین شخص یا شیئی در یک محیط یکسان نیز امکان پذیر است.

اپلیکیشن Ikea Place

این اپلیکیشن که با همکاری شرکت دکوراسیون Ikea توسعه یافته به شما امکان می‌دهد لوازم دکوراسیون را بصورت مجازی در فضای واقعی خانه قرار داده تا تناسب آن را با محیط از قبل ببینید. انواع لوازم منزل از قبیل صندلی، مبل، میز و . . . قابل انتخاب هستند. پس از قرار دادن وسیله مورد نظر می‌توانید آن را جابجا کرده و در مکان دلخواه قرار دهید. این جایگذاری را می‌توانید برای چندین لوازم انجام دهید.

اپلیکیشن Seeing AI

این اپلیکیشن رایگان توسط شرکت مایکروسافت جهت کمک به افراد نابینا و کم بینا ارائه شده است. با استفاده از فناوری هوش مصنوعی تعبیه شده در این اپ و قابلیت‌های سیستم لایدار، این اپلیکیشن می‌تواند آنچه را که در مانیتور گوشی می‌بیند اعم از افراد یا اشیاء، بیان کند. همچنین می‌تواند رنگ‌ها و واحدهای پولی را تشخیص داده و به کمک بارکد کالاها را شناسایی کند. خواندن متون با صدای بلند نیز از دیگر توانایی‌های این اپلیکیشن است.

 اپلیکیشن Canvas

اگر بدنبال اپلیکیشنی برای اسکن، ضبط و نمایش یک اتاق کامل در سیستم لایدار هستید، اپلیکیشن Canvas را درنظر داشته باشید. کافی است در اتاقی که می خواهید اسکن کنید قرار گرفته و گوشی را در تمام اطراف اتاق حرکت دهید تا کل اتاق توسط خطوط شبکه‌ای (Grid) پوشش داده شود. پس از اسکن کامل یک تصویر سه‌بعدی از اتاق ایجاد شده که می‌توانید آن را چرخانده یا درون آن قدم بزنید.

اپلیکیشن Complete Anatomy

این اپلیکیشن بی‌نظیر که توسط شرکت اپل ارائه شده دقیق‌ترین و پیشرفته‌ترین اپلیکیشن در زمینه آناتومی بدن انسان است. این اپ به متخصصین پزشکی کمک می‌کند که با بررسی دامنه حرکت اندام‌های شخص بیمار یا حادثه دیده، روند بهبودی وی را بطور دقیق بررسی کنند. هم اکنون از این اپلیکیشن در بسیاری از دانشکده‌های پزشکی و بیمارستان‌ها در سراسر جهان استفاده می‌شود.

لایدار آینده را تغییر خواهد داد

اگرچه فناوری لایدار در گوشی‌های همراه نسبتاً جدید است اما در آینده‌ای نزدیک شاهد گسترش روز‌افزون آن در گوشی‌های متوسط نیز خواهیم بود. با معرفی اپلیکیشن‌های جدید چه در زمینه سرگرمی و چه در زمینه کاربردی، استفاده از سیستم لایدار فراگیر خواهد شد.

لطفاً تجربیات خود در ابطه با استفاده از سیستم لایدار را با ما در میان بگذارید.