LiDAR im iPhone: Laservermessung mit dem Smartphone?

Kathrin Rochow

15. Oktober 2020

“Könnte ein LiDAR-Scanner die Geheimwaffe des iPhone 12 sein”? Das fragen sich die Autoren des Magazins TechRadar im Juni 2020. Und ich wiederum frage mich: Was genau ist LiDAR eigentlich und was soll daran so revolutionär sein?

LiDAR ist was genau?

Grundsätzlich ist LiDAR eine Abkürzung und steht für “Light Detection and Ranging”. Die Radar-ähnliche Technologie wird seit den 1960er Jahren zum Scannen und Kartographieren von Umgebungen genutzt. Anders als beim Radar, werden beim LiDAR aber keine Radiowellen sondern Laserstrahlen verwendet, um Entfernungen respektive Tiefe zu messen.

Anfänglich wurde die Technologie, wie so oft, für militärische Zwecke in Flugzeugen verwendet. Bekannt(er) wurde LiDAR dann, als das System in den 70er Jahren bei der Apollo-15- Mission zum kartographieren der Mondoberfläche zum Einsatz kam. Erst in den letzten Jahren, als die Systeme kleiner, billiger und genauer wurden, hat sich die Technologie dann zu einer brauchbaren Ergänzung für mobile Geräte entwickelt.

Wie funktioniert der LiDAR-Scanner?

Das LiDAR-System, das im iPad Pro 2020 – und höchstwahrscheinlich auch in den beiden "Pro"-Versionen des iPhone 12 – verwendet wird, scannt seine Umgebung, in dem es über einen kurzen Zeitraum eine Folge von Laserimpulsen auf verschiedene Teile einer Szene abfeuert. Dabei wird die Zeit gemessen, die das vom Laser ausgesandte Licht benötigt, um auf ein Objekt zu treffen – und wieder zurückzukehren. Durch die vom Objekt reflektierten Lichtpartikel kann nicht nur die Entfernung berechnet, sondern auch ein nahezu exaktes Ebenbild des Gegenstands abgebildet werden. Im Gegensatz zu ‘scanner-losen’ Systemen, die zur Erstellung ihrer 3D-Abbildung einen einzigen Infrarot-Lichtimpuls nutzen, ermöglichen die Laserimpulse des LiDAR-Scanners nicht nur eine Steigerung der Reichweite von bis zu fünf Metern, sondern auch eine bessere Objekt-“Okklusion”. Das bedeutet, virtuelle Objekte können hinter realen Objekten versteckt werden. Damit gehört die LiDAR-Technik zur Gattung der ToF-Sensoren (Time of Flight Sensoren), die im Smartphone bisher vor allem zur Verbesserung von künstlichen Fotoeffekten verwendet wird.

Was kann ich mit dem LiDAR-Scanner machen?

Messungen haben ergeben, dass die Tiefendaten des LiDAR-Scanners im iPad Pro nicht ausreichend sind um hochauflösende Anwendungen wie beispielsweise detailgetreues 3D-Scannen oder den Portrait-Modus zu ermöglichen(1). 3D-Objekte können folglich mit der LiDAR-Technologie nicht genauer gescannt werden als mit bisherigen Messmethoden, wie beispielsweise die Fotogrammetrie, die hochauflösende RGB-Fotos aus verschiedenen Blickwinkeln zusammenlegt und auswertet.

Das bedeutet, dass der LiDAR-Scanner bisher vornehmlich für raumbezogene Anwendungen ausgelegt ist – wie beispielsweise die IKEA Place-App die das Verschieben von AR-Möbeln ermöglicht, Apples Maßband-App, sowie diverse AR-Spiele oder Shopping-Applikationen.

Im Scope...

Aktuell zielen die Anwendungsgebiete der LiDAR-Technologie im Smartphone auf das Scannen von Objekten, Räumen und Personen, und die Bereitstellung von Augmented-Reality-Inhalten im Raum ab. Das Potenzial der Technologie für weitere Anwendungen scheint in engem Zusammenhang mit seiner Präzision zu stehen. Aber auch die Performanz des Scans, sowie die Handhabbarkeit der generierten Daten sind ein wichtiger Faktor.

Aus der reinen Recherche können wir also kein finales Fazit ziehen. Aber wir verraten nicht zu viel, wenn wir sagen: Wir bleiben dran!


Quelle: (1) https://blog.halide.cam/lidar-peek-into-the-future-with-ipad-pro-11d38910e9f8