Le LiDAR (Détection et télémétrie de la lumière) est un système de télédétection qui envoie des impulsions laser vers ce qui se trouve devant nous et calcule le temps qu’il faut pour que la lumière réfléchie revienne au capteur. À partir de ces informations, il peut obtenir la distance des objets et, en répétant la mesure en de nombreux points, il peut construire une représentation tridimensionnelle de l’environnement qui nous entoure. C’est une technologie que nous avons héritée du monde scientifique, mais qui trouve aujourd’hui de larges applications également dans le monde de la consommation, comme c’est le cas aujourd’hui. facile à trouver sur les smartphones et les robots aspirateursainsi que sur les systèmes développés pour voitures autonomes. Apprenons à la connaître de plus près.
Comment ça marche LiDAR et les différences avec RADAR
Le nom LiDAR vient de l’anglais Détection et télémétrie de la lumièrec’est-à-dire la détection et la mesure de la distance à l’aide de la lumière. Le principe ressemble à celui de RADAR, acronyme de Détection et télémétrie radio: ce dernier, en émettant des ondes radio et en mesurant le temps qui s’écoule avant que le signal ne revienne après avoir rencontré un objet, permet de calculer la distance à laquelle il se trouve et, dans certains cas, également sa vitesse et sa direction de déplacement. Dans le LiDAR, cependant, la source est un laser, un faisceau lumineux très concentré caractérisé par une longueur d’onde précise. En mesurant ce qu’on appelle ToF (Heure du vol), c’est-à-dire l’intervalle entre l’émission de l’impulsion et le retour de la lumière, le capteur peut déterminer à quelle distance se trouve ce qu’il a touché.
Cependant, la lumière utilisée par LiDAR a une longueur d’onde beaucoup plus courte que les ondes radio du RADAR. Cela permet d’obtenir des mesures plus précises et de distinguer des détails plus petits, en obtenant des informations non seulement sur la distance, mais aussi sur la forme des objets identifiés.
Une seule détection peut alors faire partie d’un véritable numérisation tridimensionnelle de l’environnement. En répétant les impulsions, le système peut reconstruire la position des éléments environnants et, en observant leurs changements au fil du temps, obtenir des informations sur le mouvement, la vitesse et même l’orientation des objets eux-mêmes : par exemple, il peut comprendre comment ils tournent et s’ils sont tournés vers le capteur ou dans la direction opposée.
Cette capacité dépend également de la manière dont le laser est utilisé. Les capteurs LiDAR présents dans des appareils tels que certains smartphones n’émettent pas simplement un seul faisceau, mais projettent un grille laser. Ils peuvent ainsi recueillir rapidement de nombreuses informations et se faire une idée plus précise de leur environnement. Le résultat peut être utilisé, par exemple, pour créer un modèle virtuel tridimensionnel d’une pièce, comme vous pouvez l’apprécier sur l’image suivante.
Utilisation dans l’électronique grand public : à quoi ça sert sur les smartphones, les AR et les aspirateurs
Essayons de donner un peu de concret à cette technologie en passant en revue quelques exemples d’utilisation du LiDAR dans l’électronique grand public. Commençons par l’objet que nous avons constamment dans nos poches : il téléphones intelligents. De plus en plus de smartphones sur le marché disposent d’un capteur LiDAR qui trouve une application notamment dans photographie informatiquequi utilise des logiciels et des algorithmes avancés basés sur l’IA pour traiter les images et surmonter les limitations physiques du matériel d’un appareil photo. Le LiDAR, capable de scanner le milieu environnant en trois dimensions, lui permet de fournir à la puce qui traitera les images acquises de précieuses informations sur la profondeur qui peuvent aider, par exemple, à obtenir des clichés plus précis, notamment dans des conditions de faible luminosité.
Un autre domaine particulièrement intéressant est celui de Réalité augmentéeou RA: dans ce cas, des images générées par ordinateur se superposent à ce que nous voyons dans l’environnement réel à travers l’écran du smartphone.
La même capacité à « voir » l’espace est exploitée par aspirateur robot. Le LiDAR peut les aider à cartographier les pièces de notre maison, afin qu’ils puissent s’orienter dans les opérations de nettoyage, et également reconnaître les obstacles qui permettront au robot de déterminer les meilleurs itinéraires pour terminer le travail.
Cependant, dans les voitures autonomes, le LiDAR peut aider à créer une carte détaillée des environs du véhicule, identifiant le terrain, les routes, les voitures, les personnes, les animaux, etc.
LiDAR avant qu’il ne nous parvienne
Avant de me lancer dans l’électronique grand public, Le LiDAR était avant tout un instrument à usage scientifique. Il a été utilisé par des avions et des drones pour cartographier la surface de la Terre et est désormais utilisé dans des domaines tels que la topographie, l’archéologie, la géologie, la sismologie, la foresterie et la météorologie. Les systèmes installés à bord des avions peuvent produire des cartes haute résolution et des représentations 3D du territoire, tandis que des longueurs d’onde spécifiques permettent également d’étudier les particules, aérosols et molécules présents dans l’atmosphère.
La technologie a commencé à se développer peu de temps après l’invention du laser. Dans le 1961 là Compagnie d’avions Hughes fait un premier système de type LiDAR pour le suivi par satellitecombinant un faisceau laser avec des instruments capables de calculer la distance grâce au temps de retour du signal. Dans les années suivantes, le LiDAR a trouvé des applications dans la météorologie et la recherche atmosphérique, jusqu’à ce qu’il soit connu du grand public lors de la mission. Apollon 15 de 1971lorsqu’un altimètre laser a été utilisé pour cartographier la surface de la Lune.
Aujourd’hui, grâce également à la réduction des coûts de production des capteurs, cette même idée s’est répandue dans les objets que nous utilisons quotidiennement. N’oubliez pas cela la prochaine fois que vous vous apprêtez à prendre une photo de portrait avec votre smartphone.