LiDAR・深度カメラのきほん｜ロボットが「距離」を測る目

ふつうのカメラは「色」は分かっても「距離」は分かりません。ロボットが物にぶつからず動くには、距離を測る目が必要です。

光で距離を測る＝LiDAR

**LiDAR（ライダー）は、レーザー光を発射し、跳ね返って戻るまでの時間で距離を測ります。雷が光ってから音が聞こえるまでで距離が分かるのと同じ発想（ToF＝Time of Flight）。ぐるっと測ると、まわりの形が点の集まり（3D点群）**として得られます。

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深度カメラいろいろ

深度カメラには、2つのカメラの見え方の差で奥行きを出すステレオ方式、赤外線パターンを投影する方式、ToF方式などがあります。用途と距離で使い分けます。

もう少し詳しく（背景）

ロボットが「奥行き（距離）」を知る方法はいくつかあり、それぞれ得意・不得意があります。代表がLiDAR——レーザーを飛ばして跳ね返る時間から距離を測る方式で、正確かつ明るさに左右されにくい反面、高価で色情報は得られません¹。ステレオカメラは人間の両目のように2枚の画像のズレから距離を推定する方式で、安価で色も撮れますが、模様の少ない壁などは苦手。ToF/深度カメラは近距離を面で測るのが得意、といった具合です²。どれも万能ではないので、実際のロボットや自動運転車は複数方式を組み合わせて弱点を補い合います。こうして得た距離情報は、周囲の地図を作りながら自分の位置も推定するSLAMという技術の入力になり、ロボットが未知の環境を自律的に動き回る土台になります。「世界の3D形状をどう捉えるか」は、フィジカルAIの目にあたる重要分野です。

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Footnotes

1. LiDARはレーザーの往復時間（Time of Flight）で距離を測る。高精度で暗所にも強いが高価。近年は安価な半導体式（ソリッドステート）LiDARで普及が進む。 ↩

2. ステレオは視差から、深度カメラはパターン投影やToFから距離を得る。テクスチャの有無・屋内外・距離レンジで向き不向きがあり、センサーフュージョンで補完する。 ↩