Co je LiDAR poháněný umělou inteligencí?
Přestože LiDAR byl a cenný nástroj v mnoha průmyslových odvětvích již po desetiletí umělá inteligence (poháněná umělou inteligencí) teprve začíná odemykat svůj plný potenciál. LiDAR (také známý jako detekce světla a měření vzdálenosti) je technika dálkového průzkumu. Laserové skenery se používají k měření vzdálenosti mezi cílovým objektem a senzorem, jako je chodec nebo budova. Týmy využívají AI ve spojení s LiDAR k optimalizaci technologie pro bezprecedentní rychlost a přesnost v celé řadě aplikací.
Od 60. let, kdy byl LiDAR instalován na letadla pro skenování terénu, LiDAR v nějaké formě existuje. LiDAR se stal populárnějším s příchodem GPS v 80. letech 20. století. GPS umožnila data ze skenů LiDAR pro použití při vytváření 3D modelů. Vzhledem k tomu, že náklady na LiDAR klesají a množství dat LiDAR je k dispozici, nedávné spojení LiDARu s AI/strojovým učením (ML) otevírá velké inovační příležitosti.
Jak funguje LiDAR
Systém LiDAR se obvykle skládá ze čtyř klíčových komponent:
- Laser: Používá světelné impulsy k vysílání světelných vln na cíle (budovy, vozidla, chodce atd.). Typ použitého LiDAR určí typ vysílaných světelných vln.
- Skener: Řídí, jak rychle laser skenuje cílové objekty a jak daleko může laser dosáhnout.
- Senzor: Tento senzor měří dobu, za kterou se světelný paprsek odrazí od objektu zájmu a vrátí se do systému LiDAR.
- GPS: Sleduje polohu systému LiDAR, aby se zajistilo, že měření vzdálenosti mezi cílovým objektem (nebo systémem) je přesné.
Moderní systémy LiDAR mohou vyslat až 500 000 pulzů za sekundu. Tyto pulsy jsou pak sestaveny do mračna bodů. Jedná se o soubor souřadnic, které představují objekty ve vesmíru. Mračno bodů pak lze použít k vytvoření 3D modelu prostoru.
Existují dva hlavní typy LiDAR.
- Vzdušný LiDAR
Airborne LiDAR, jak název napovídá, vyžaduje, aby byl systém namontován na létajícím zařízení, jako je dron nebo letadlo. LiDAR vysílá pulsy dolů k zemi, aby monitoroval příslušné podmínky. K dispozici jsou dva typy anténního LiDAR:
Batymetrické: Opatření hloubka vodních útvarů pomocí zeleného světla.
Topografické: Používá se k mapování povrchu země.
- Pozemský LiDAR
Systém LiDAR lze namontovat na vozidlo nebo na stativ připevněný k zemi. Skenuje ve všech směrech a lze s ním vytvářet 3D modely z mračen bodů. Existují dva typy:
Mobil: LiDAR lze nainstalovat na vlak nebo loď. Je užitečný pro monitorování silnic, chodců, značek a podmínek a také další infrastruktury.
Statické: LiDAR snímá oblast kolem pevného bodu v zemi nebo konkrétního prvku, jako je interiér budovy.
LiDAR a AI:
LiDAR a AI jsou přirozená shoda. LiDAR shromažďuje 3D body k vytvoření mračna bodů. AI se daří při zpracování dat. Pulzní frekvence LiDARu může produkovat vícenásobné návraty ze stejného laserového pulzu a pohybuje se od 10 000 do 200 000 pulzů za sekundu. Modely umělé inteligence mohou zpracovat výstup návratu LiDAR, aby daly smysl prostředí (např. topografické mapy).
Aby týmy identifikovaly klíčové objekty při skenování, ručně označily data LiDAR. Úsilí vyžadovalo specializované znalosti a bylo časově náročné, pracné a únavné. AI je nyní schopna automatizovat označování díky počítačovému vidění a zpracování obrazu. Může zpracovávat nestrukturovaná vstupní data a výstupní cílové objekty (např. vozidla, infrastruktura atd.) pro další analýzu.
Nyní můžeme vytvářet 3D modely, které jsou přesné a aktuální s využitím časových úspor, které nabízí AI. Tyto pokroky vedly k mnoha aplikacím AI a LiDAR, které jsou použitelné ve všech odvětvích.
LiDAR s umělou inteligencí: Aplikace v reálném světě
LiDAR je životně důležitý pro mnoho průmyslových odvětví, včetně architektury, výroby a oceánografie. Toto je jen několik příkladů aplikací AI, ve kterých lze LiDAR použít:
Autonomní auta
Přestože samořiditelná auta ještě nejsou na silnicích běžná, v blízké budoucnosti budou. Tato vozidla budou vyžadovat LiDAR s umělou inteligencí ke skenování a vytváření 3D modelů oblasti a rozhodování o tom, jak postupovat. To je navíc ke vstupu dat z kamer a RADARu. Pro bezpečnost cestujících je nezbytný přesný LiDAR.
Zemědělství
Týmy využívají systémy LiDAR s umělou inteligencí na dronech k vytváření topografických map pro zemědělství. Tyto mapy používají zemědělci k určení nejlepších oblastí pro plodiny a kde aplikovat hnojiva. LiDAR mohou zemědělci používat ke sledování výnosů plodin po rozptýlení semen.
Bezpečnost ve stavebnictví a vojenství
Po desetiletí mnoho armád používá LiDAR k identifikaci podezřelých objektů a průzkumu hranic. Díky zvýšeným možnostem umělé inteligence se možná brzy dočkáme autonomního průzkumu potenciálních nebezpečných oblastí. Pracovníci v nebezpečných stavebních pracích nebo příbuzných oborech mohou být chráněni autonomními roboty.
Díky zlepšení výkonu počítačového zpracování a přidělení více zdrojů pro investice do příležitostí v oblasti umělé inteligence LiDAR a AI nadále rostou v partnerství. Protože se LiDAR již používá v mnoha průmyslových odvětvích, inovace se brzy stanou součástí každého aspektu našeho života. To nám pomůže zažít technologii poháněnou umělou inteligencí způsobem, který nás baví.
Prostorové výpočetní aplikace: Od chytrých aut po chytré telefony
Pomocí LiDAR lze získat přístup k úplným 3D informacím o skenovaných objektech a jejich okolí. To otevírá širokou škálu aplikací, zejména když jsou prostorové informace, jako je hloubka, vzdálenost, geometrie a rozměry, důležité pro váš konkrétní případ použití. Může to být řízení zásob v maloobchodě nebo zajišťování kvality ve stavebnictví. Jeden skvělý případ použití, který letos zaznamenal velký zájem, je případ automobilek, které používají LiDAR k detekci objektů na silnicích a zlepšují své aplikace ADAS (Advanced Driver-Assistance System). Dokonce i chytré telefony mohou používat LiDAR - iPhone 12 Pro je dodáván s LiDAR, který pomáhá oddělit pozadí od popředí a pořizovat lepší fotografie v režimu portrétu. Toto je jen malá část z mnoha aplikací LiDAR, které lze nalézt v různých průmyslových odvětvích.
3D Deep Learning pro prostorové výpočty
Deep Learning (DL) používají odborníci ze všech průmyslových odvětví k pochopení 3D naskenovaných dat. Je téměř nemožné porozumět všem datovým bodům bez AI. AI vám také dává možnost analyzovat 2D obrázky v měřítku. Algoritmy DL jsou schopny porovnávat řešení DL v jedné dimenzi (např. rozpoznávání řeči) a ve 2D (pro obrazové signály). Mohou také udržovat výkon v reálném čase a nízké nároky na paměť, přičemž jsou přidány další rozměry. Odborníci se snaží vytěžit maximum z nepravidelných dat a zachovat přesnost. To není snadný úkol. Jak mohou vytvořit AI, která je schopna generovat spolehlivé uvažování z nedokonalých skenů? A jak tyto nové aplikace pohánějí? To vše jsou fascinující témata, která bychom měli nadále zkoumat a která mohou pomoci zlepšit použitelnost modelů LiDAR DL.
Získejte více informací o naší platformě nebo nás kontaktujte a promluvte si přímo s někým.
