AR|利用AR分析林下植被环境,竟有望取代传统LiDAR方案

AR|利用AR分析林下植被环境,竟有望取代传统LiDAR方案

文章图片

AR|利用AR分析林下植被环境,竟有望取代传统LiDAR方案

文章图片

AR|利用AR分析林下植被环境,竟有望取代传统LiDAR方案

文章图片


在企业级市场 , HoloLens 2得到了多种应用 , 在建筑、工厂、教育、培训、工程、设计、汽车、医疗、营销等领域 , 都可能看到相关的案例 。 在各种领域 , HoloLens 2的常见场景主要有几种:远程协作、数据可视化、AR指示等等 。 而近期 , Rice大学生物科学系的研究生Daniel Gorczynski发现了一种新的用途 , 即用HoloLens 2来测量林下植被 , 用于辅助生态研究 。



据了解 , Gorczynski在Rice大学从事生态学和环保研究 , 他想要寻找一种便携、低成本的户外测量方案 , 能够帮助他快速完成对森林的数据采集 。 于是 , 便利用HoloLens 2开发了一款AR应用《VegSense》 , 该应用的特点是可以3D网格的形式对植被进行建模 , 允许使用者实时扫描树林中的树木、树苗和树枝大小 , 并将扫描数据可视化 。
【AR|利用AR分析林下植被环境,竟有望取代传统LiDAR方案】Gorczynski认为 , HoloLens 2可应用于多种实验领域 , 比如只需要开发AR应用即可测量林下植被 , 这比基于激光雷达的测距系统成本更低 。
相比于传统扫描方案 , HoloLens 2不仅成本更低 , 而且更加便携、扫描过程也足够直观 。 Gorczynski表示:你可以看到扫描仪捕捉到的数据 , 可以及时发现未覆盖的部分 , 并随时重新扫描 , 覆盖错过的部分 。 此外 , 扫描到的植被数据支持下载和保存 , 供后续分析 。
VegSense好在哪
此前 , 科研人员研究植被通常采用传统的野外测量方式 , 需要用卷尺、量尺等户外测量工具手动测量 , 过程比较繁琐 , 需要大量人力和时间成本 。



而自动化的植被测量则需要昂贵、高端的方案 , 缺点是不便携 , 很难在户外、现场应用 。 经过几十年技术发展 , 下层植被测量技术也逐渐在简化 。 越来越多科研人员开始采用光探测和LiDAR方案来评估植被结构 , 但地面用LiDAR设备价格昂贵 , 通常达到2万美元以上 , 而且笨重不便携 。 相比之下 , HoloLens 2售价仅3500美元 , 重量仅0.56kg 。
采用HoloLens 2后 , 便可以通过这款AR头显的Mesh功能 , 对大规模的植被环境进行实时3D测绘 。 整个过程只需要科研人员在林中行走 , 并将HoloLens 2的摄像头对准测量目标即可 , 这大大提升了测量速度 。 同时 , 科研人员通过AR也可以实时、全面的查看下层植被的测量结果 。
你可以在HoloLens 2中保存已经扫描的Mesh数据 , 还可以随时访问 , 针对特定位置反复调查、测量变量 。
关于验证实验
林下植被 , 指的是生长在森林树冠和地面之间的植物 , 而通过测量植物生长状况 , 科研人员可进一步探索影响热带野生生态的因素 , 以及基本的生态学 , 以更好的保护环境 。



为了加速植被测量 , 更快速衡量森林整体健康状况 , 科研人员尝试采用AR方案 , 并在实践中了解AR测量的效果 。



Gorczynski表示:这项研究的目标是 , 模拟传统方式测量林下植被结构的效果 , 捕捉足够多的环境细节 。 经研究表明 , VegeSense可一定程度上替代传统的实地测量方式 。



对于成熟的树木(17厘米或以上) , VegSense的测量效果足够好 , 50颗树木中可捕捉到48颗 , 测量直径10米的区域 , 平均花费时间不到5分钟 。 不过 , 目前该方案在捕捉小树枝、树苗等方面效果不理想(仅能捕捉39.3%) , 未来还有改进空间 。 接下来 , 为了进一步扩展研究范围 , Gorczynski也将在坦桑尼亚的实地考察中使用这项技术 。