Traditionell wurde LiDAR-Laserscanning vor allem für die Geodatenkartierung eingesetzt, doch das beginnt sich langsam zu ändern, da die Technologie ihren Weg auf alltägliche iPhones findet.
Früher war LiDAR vor allem Architekturunternehmen vorbehalten, die Tausende von Dollar für dedizierte Hardware ausgeben konnten, doch inzwischen ist die Technologie im Mainstream angekommen. Sie ist nicht länger nur für die Erfassung über große Distanzen gedacht, sondern wird zunehmend für AR-Messungen, Avatar-Modellierung und mehr genutzt.
Aber was genau ist LiDAR? Da viele Smartphone-Besitzer noch immer nicht wissen, wie es funktioniert, besteht die Gefahr, dass ihnen die Chance entgeht, von diesem aufkommenden Trend zu profitieren.
Angesichts dessen, wie günstig Smartphones im Vergleich zu 3D-Scannern auf Stativ sind, fragen sich traditionelle LiDAR-Nutzer vielleicht auch, wie sich ihr Gerät schlägt. Wenn Sie zu einer dieser beiden Gruppen gehören (oder einfach mehr über LiDAR im Allgemeinen erfahren möchten), sind Sie hier genau richtig.
Für Einsteiger beginnen wir damit, aufzuschlüsseln, wie die Technologie funktioniert, gehen dann auf die neuesten Anwendungen ein und stellen schließlich die große Frage: Wohin entwickelt sich LiDAR als Nächstes?
Wie funktioniert LiDAR?
LiDAR oder „light detection and ranging“ ist im Kern eine Time-of-Flight-Technologie. Das bedeutet, dass sie ein digitales Abbild ihrer Umgebung erfasst, indem sie einen Laserimpuls aussendet, misst, wie lange es dauert, bis dieser reflektiert zurückkehrt, und die Entfernung zu einem Zielobjekt berechnet.
Typischerweise wird diese Berechnung mithilfe einer Inertialmesseinheit (IMU) und integriertem GPS durchgeführt, die solchen Geräten helfen, die Ausrichtung in der Ebene und die Position der Lichtenergie zu bestimmen. Da die meisten industriellen LiDAR-3D-Scanner in der Lage sind, riesige Objekte aus mehr als hundert Metern Entfernung zu erfassen, werden sie auch meist mit einem Stativ geliefert, sodass Nutzer während des Scans andere Aufgaben erledigen können.
Natürlich gibt es viele andere Laserscanning-Technologien. Die Erfassung mit strukturiertem Licht wird beispielsweise häufig in professionellen tragbaren 3D-Scannern eingesetzt. Obwohl sie in der Regel agiler und genauer sind als LiDAR-Geräte, haben sie meist eine geringere Reichweite – was sie besser für die Digitalisierung filigraner Objekte aus nächster Nähe geeignet macht als für Scans im großen Maßstab.
Smartphone-LiDAR verändert diese Gleichung leicht – es bringt die Tragbarkeit des Handscannens in die Technologie – allerdings erfasst es keine Geometriedaten, was die potenziellen Anwendungsfälle einschränkt.
Dann gibt es noch Technologien wie die Photogrammetrie. Dabei werden überlappende Bilder rund um ein Zielobjekt aufgenommen und digital zusammengeführt. Wenn dies fehlerfrei durchgeführt wird, können 3D-Modelle mit fotorealistischem Erscheinungsbild entstehen – daher ihre Beliebtheit im CGI-Bereich. Das kann jedoch schwierig sein, und auch diese Methode liefert weniger genaue Digitalisierungen als professionelles 3D-Scanning.
Andererseits muss man sich nicht unbedingt für eine Technologie statt einer anderen entscheiden.
Für Modelle, die sowohl geometrisch präzise als auch verblüffend lebensecht sind, können Sie 3D-Scanning mit Fotoaufnahme in Artec Studio kombinieren. In der Software können Sie sogar mehrere Scans (LiDAR oder nicht) für eine unglaubliche Auflösung zusammenführen, auch wenn dabei sehr große Meshes entstehen.
Kurz gesagt: LiDAR ist nach wie vor der König, wenn es um präzise Erfassung im großen Maßstab geht. Es ist kein Alleskönner, kann aber mit anderen Technologien kombiniert werden, um seine Schwächen auszugleichen.
So nutzen Sie LiDAR auf Ihrem iPhone
Gute Nachrichten! Wenn Sie ein iPhone Pro 12 bis 15, ein iPad Pro 11 Zoll der dritten Generation oder ein iPad Pro 12.9 Zoll der fünften Generation haben, verfügen Sie bereits über LiDAR. Früher gab es für Android-Nutzer Optionen wie das Galaxy S20, doch die meisten Hersteller haben die Technologie inzwischen wieder aufgegeben. Nicht-Apple-Nutzer stehen beim Thema LiDAR daher inzwischen ein wenig im Abseits.
Für diejenigen, die die Funktion glücklicherweise haben, ist die Nutzung tatsächlich sehr einfach. iPhone-LiDAR hat vielleicht nur eine Reichweite von fünf Metern, ist in der Praxis aber sehr intuitiv – auf ein Objekt oder einen Bereich zielen, Lichtimpulse aussenden und zusehen, wie Ihr Gerät die erfassten Daten nutzt, um auf dem Bildschirm ein Modell aufzubauen.
Mit Apps wie Polycam und 3D Scanner App ist es außerdem möglich, Smartphone-Tools zu nutzen, die das Erfassen, Bearbeiten, Messen und Teilen von Scans der Welt um Sie herum erleichtern. Nutzer können sogar mit AR experimentieren, um mit unterhaltsamen, immersiven visuellen Effekten in die virtuelle Welt einzutauchen.
Sie müssen jedoch nicht unbedingt Apps herunterladen, um spürbare Vorteile zu sehen. Das Aufnehmen von Fotos mit LiDAR verbessert die Fokusgenauigkeit und -geschwindigkeit von Smartphone-Kameras und führt zu sichtbar schärferen Bildern – insbesondere bei schlechten Lichtverhältnissen.
Die wichtigsten LiDAR-Anwendungen
Kommen wir zu den Anwendungsfällen, beginnend mit professionellem LiDAR-3D-Scanning. LiDAR ist weiterhin unverzichtbar für die Erfassung der präzisen Kartierungsdaten, die für die Planung von Baustellen benötigt werden. Im Bereich der Denkmalpflege wird es außerdem genutzt, um historische Stätten digital zu „sichern“.
Ein Beispiel ist das Projekt von JIE Technology in Shenzhen, China. Mit einem Artec Ray-LiDAR-Scanner gelang es dem Team, eine 15 Meter hohe buddhistische Statue zu digitalisieren und so für künftige Generationen zu bewahren. In anderen Fällen wurden LiDAR-Scanner zur Aufklärung an Drohnen montiert. Anfang dieses Jahres wurde sogar berichtet, dass luftgestütztes LiDAR dabei geholfen habe, eine verlorene Stadt im Amazonasgebiet zu entdecken.
Neben Bauplanung und Denkmalpflege hat LiDAR zahlreiche weitere Kartierungsanwendungen gefunden, von der Gefahrenbewertung bis zur landwirtschaftlichen Analyse.
Im Gegensatz dazu dreht sich beim LiDAR-Scanning per Smartphone alles um Nahaufnahmen und hochauflösende Ergebnisse. Das kann bessere Fotos bedeuten, das Vermessen von Räumen, um sicherzustellen, dass Möbel passen, oder fortschrittliche AR-Anwendungen. So ermöglichen einige Optiker Nutzern inzwischen, Brillen virtuell „anzuprobieren“.
Auch eine Handvoll Spiele im Apple App Store bieten AR-Funktionalität, sodass Spieler virtuelle Herausforderungen in realen Umgebungen annehmen können. Das Potenzial der Technologie, die virtuelle und die reale Welt aufeinanderprallen zu lassen, ist wohl eine ihrer spannendsten Anwendungen.
Auf der anderen Seite sind die viel gepriesenen 3D-Modellierungsfähigkeiten des iPhone-LiDAR mit einer Menge Einschränkungen verbunden, die sein Potenzial begrenzen. Wenn Sie digitale Repliken von Menschen oder Objekten zu Ihrem eigenen Vergnügen erstellen möchten, ist das eine unterhaltsame Möglichkeit. Doch schaut man über die realistische äußere Hülle der resultierenden Modelle hinaus, sieht man, dass kaum bis gar keine Geometrie vorhanden ist. Nicht ideal für praktische Anwendungsfälle!
Wie geht es weiter mit dem LiDAR-3D-Scanning?
Es besteht kein Zweifel daran, dass die lukrativste Anwendung von LiDAR weiterhin die Geodatenkartierung ist. Doch jüngste Innovationen innerhalb und außerhalb des traditionellen 3D-Scannings erweitern ebenfalls seine Horizonte. Inzwischen ist es möglich, LiDAR-Scans mit Daten zu kombinieren, die von genaueren tragbaren 3D-Scannern erfasst wurden, um großformatige 3D-Modelle mit einem unglaublichen Detailgrad zu erstellen.
LiDAR setzt sich auch bei der Navigation autonomer Fahrzeuge durch. Vom Raumfahrzeug SpaceX Dragon bis hin zu frühen Versionen selbstfahrender Autos von Google hat es in diesem Bereich großes Potenzial gezeigt.
Dann ist da noch das Engagement von Apple für diese Technologie. Ja, das Unternehmen hat die Angewohnheit, manche Kunden zu verärgern (wir schauen euch an, Android-Fans). Doch es beherrscht absolut die Kunst, bestehende Technologien einem neuen Publikum zugänglich zu machen.
Durch die Integration von LiDAR in seine letzten vier iPhones hat Apple genau das getan: 3D-Scanning einer völlig anderen Nutzerbasis zugänglich gemacht. Ob im Zusammenhang mit Modellierung, Kartierung, AR oder etwas ganz anderem – es ist spannend, sich vorzustellen, was sie mit dieser neuen Kraft in ihren Händen anfangen werden!
Wenn Sie nach einem professionellen LiDAR-Gerät suchen, sollten Sie sich auf viel Recherche einstellen. Es gibt viele Optionen, von denen viele nicht günstig sind. Aber wenn Sie im Bauwesen oder in der Schwerindustrie arbeiten, übertreffen diese Geräte iPhones bei Weitem. Daher kann es sich nach wie vor lohnen, hier Ihre Zeit (und Ihr Geld) zu investieren.
