出品| 虎嗅 Pro

撰文| Odin

封面來自蘋果

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早前，蘋果推出了新一代的 iPad Pro，引入了全新的 DTOF 激光雷達系統(tǒng)，通過相機感知四周環(huán)境，然后在系統(tǒng)里重構(gòu)四周環(huán)境的立體模型，藉此讓虛擬世界的影像，能與現(xiàn)實世界互動（下圖）。蘋果的新一代 iPad Pro，被視為蘋果對增強現(xiàn)實的一次重大戰(zhàn)略舉措，因而引起了極大的關(guān)注。

圖片來源：Apple。

但是，究竟什么是激光雷達？什么是 DTOF？為什么激光雷達 (LiDAR) 就能重四周的立體影像，實現(xiàn)增強實境？而蘋果這次引入激光雷達，為什么會引起巨大的回響？現(xiàn)在就讓 Odin 為大家介紹激光雷達的操作，以及它可能會為科技界帶來甚么影響。

計算機是如何感知環(huán)境的？

電腦、手機或是平板通過攝影機和電腦，代替人眼對目標進行辨識、跟蹤和測量等機器視覺，并進一步做圖像處理，我們會稱之為“計算機視覺” (Computer Vision)。而 iPad Pro 的激光雷達，也屬于計算機視覺技術(shù)的范疇，他的運作流程如下：

1. 環(huán)境感知：要讓你的 iPad 知道四周環(huán)境的距離、形狀和大小；

2. 立體建模：電腦根據(jù)上述數(shù)據(jù)，建立四周環(huán)境的虛擬的虛擬的立體模型；

3. 實時定位：讓系統(tǒng)知道知道自己的位置，并在屏幕上實時顯示立體模型的應(yīng)有形態(tài)。

iPad Pro 采用的激光雷達，就是“環(huán)境感知”的部份：但為什么我要用激光來進行環(huán)境感知，而不是用一般相機來處理呢？這是由于但我們身處真實的立體世界，是一個三維度（長度、高度、深度）空間，但電腦通過相機記錄的影像，卻只能記錄兩個維度（長度、高度）的空間信息，

圖片修改自 blend4web。

以上圖為例，左圖由一般相機生成的畫面，是無法顯示小桌到窗邊的深度信息。所以，一般相機拍下的影像，缺乏最重要的深度信息，因而無法重現(xiàn)三維的立體環(huán)境。所以，如何獲取深度信息，向來也是是計算機視覺的一個重要議題。

目前電腦有很多不同種類的深度感知手段，但總體而言，我們可以通過“感知媒介”／“感知算法”兩個層面來分析（上圖）。

首先，我們可以通過發(fā)射不同的電波作為媒介來感知四周環(huán)境。我們可以通過主動發(fā)射紅外光 (Infra-red, IR)、毫光波 (mmWave) 雷達、激光雷達 (LiDAR) 等等的媒介來測距，這種做有源感知。但有些設(shè)備有些設(shè)備（例如大疆無人機），不會主動發(fā)射任何電波，反而采用一般相機接收外界的可見光源，再通過復(fù)雜的三角函數(shù)算法來計算深度信息，我們稱之為“無源感知”。

但我們通過不同媒體感知四周環(huán)境，還需要通過不同的算法，把測量到的環(huán)境信息，轉(zhuǎn)化為深度信息。環(huán)境感知算法主要有 ToF、三角測量法、視覺里程計等。即使同樣是用紅外作為感知手段，我們也可以用不同的算法計算，例如你可以用紅外光搭配 ToF 算法（例如相機的紅外對焦），也可以通過把紅外光編為結(jié)構(gòu)光陣列，再用三角函數(shù)計算陣列畸變來得出深度信息。

那 iPad 的激光雷達算是哪一種？就是以“激光”為測量媒介、以“ToF”作為算法的手段。