利用AR分析林下植被环境，竟有望取代传统LiDAR方案

业界作者：青亭网 2022-11-25 18:55:47

Esther | 编辑

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。

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。

值得注意的是，尽管VegSense还无法获得与激光雷达方案相当的分辨率，但它展示了用AR来测量大规模场景的潜力。未来，当AR头显配备LiDAR传感器，其测量能力也将进一步增强。

目前，苹果在移动设备上配备了低成本的LiDAR传感器，Varjo XR-3头显也配备了LiDAR传感器，售价6495美元。未来，AR/VR头显有望配备低成本LiDAR，应用场景除了更好的3D测距外，还可以用于提升手势识别、定位等等。苹果AR/VR头显专利中也曾提到配备LiDAR的设计。

总之，HoloLens在企业级领域有多种应用，比如用于制造、医疗保健、教育、生产力等等。VegSense将HoloLens用于科研场景，仅使用简单的3D测距功能，就一定程度上加速了数据采集过程。实际上，利用iPad Pro、iPhone 12 Pro等移动设备，也可以测量林下植被等户外环境，但相比于AR头显，移动设备需要手持，长时间使用体验感不够理想。此外，AR头显查看数据的沉浸感更好，更加直观。

参考：

https://news.rice.edu/news/2022/vegsense-makes-sense-forest-studies

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