出品| 虎嗅 Pro
撰文| Odin
封面来自苹果
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早前，苹果推出了新一代的 iPad Pro，引入了全新的 DTOF 激光雷达系统，通过相机感知四周环境，然后在系统里重构四周环境的立体模型，藉此让虚拟世界的影像，能与现实世界互动（下图）。苹果的新一代 iPad Pro，被视为苹果对增强现实的一次重大战略举措，因而引起了极大的关注。
图片来源：Apple。
但是，究竟什么是激光雷达？什么是 DTOF？为什么激光雷达 (LiDAR) 就能重四周的立体影像，实现增强实境？而苹果这次引入激光雷达，为什么会引起巨大的回响？现在就让 Odin 为大家介绍激光雷达的操作，以及它可能会为科技界带来甚么影响。
计算机是如何感知环境的？
电脑、手机或是平板通过摄影机和电脑，代替人眼对目标进行辨识、跟踪和测量等机器视觉，并进一步做图像处理，我们会称之为“计算机视觉” (Computer Vision)。而 iPad Pro 的激光雷达，也属于计算机视觉技术的范畴，他的运作流程如下：
环境感知：要让你的 iPad 知道四周环境的距离、形状和大小；
立体建模：电脑根据上述数据，建立四周环境的虚拟的虚拟的立体模型；
实时定位：让系统知道知道自己的位置，并在屏幕上实时显示立体模型的应有形态。
iPad Pro 采用的激光雷达，就是“环境感知”的部份：但为什么我要用激光来进行环境感知，而不是用一般相机来处理呢？这是由于但我们身处真实的立体世界，是一个三维度（长度、高度、深度）空间，但电脑通过相机记录的影像，却只能记录两个维度（长度、高度）的空间信息，
图片修改自 blend4web。
以上图为例，左图由一般相机生成的画面，是无法显示小桌到窗边的深度信息。所以，一般相机拍下的影像，缺乏最重要的深度信息，因而无法重现三维的立体环境。所以，如何获取深度信息，向来也是是计算机视觉的一个重要议题。
目前电脑有很多不同种类的深度感知手段，但总体而言，我们可以通过“感知媒介”／“感知算法”两个层面来分析（上图）。
首先，我们可以通过发射不同的电波作为媒介来感知四周环境。我们可以通过主动发射红外光 (Infra-red, IR)、毫光波 (mmWave) 雷达、激光雷达 (LiDAR) 等等的媒介来测距，这种做有源感知。但有些设备有些设备（例如大疆无人机），不会主动发射任何电波，反而采用一般相机接收外界的可见光源，再通过复杂的三角函数算法来计算深度信息，我们称之为“无源感知”。
但我们通过不同媒体感知四周环境，还需要通过不同的算法，把测量到的环境信息，转化为深度信息。环境感知算法主要有 ToF、三角测量法、视觉里程计等。即使同样是用红外作为感知手段，我们也可以用不同的算法计算，例如你可以用红外光搭配 ToF 算法（例如相机的红外对焦），也可以通过把红外光编为结构光阵列，再用三角函数计算阵列畸变来得出深度信息。
那 iPad 的激光雷达算是哪一种？就是以“激光”为测量媒介、以“ToF”作为算法的手段。
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