从电影到法医，激光雷达系统正在帮助我们观察世界

激光雷达是一种利用激光测量物体距离的方法，自 1960 年首次应用于飞机以来，已经取得了长足的进步。如今，它被安装在无人机、机器人、自动驾驶汽车等设备上。自 2016 年以来，徕卡测量系统一直在考虑如何将该技术应用于从法医到建筑设计再到电影等一系列行业。（徕卡测量系统于 2005 年被瑞典工业公司 Hexagon 收购，与徕卡显微系统和徕卡相机分属不同部门）。

为了实现这一目标，徕卡测量系统公司将笨重的 3D 扫描激光雷达技术压缩到软饮料罐大小的容器中。一个名为 BLK 的产品系列专为“现实捕捉”任务而设计，并用于一系列正在进行的项目，包括绘制隐藏在那不勒斯地下的古代水系统（这些水系统曾用于自然冷却城市）、探索埃及古墓，以及模拟苏格兰地下通道的神秘轮廓，正如 Wired UK 最近报道的那样。

这些研究中的明星是 BLK360，它就像一个 360 度相机，可以在三脚架上旋转以拍摄周围环境。它不是拍照，而是用激光测量一切。该设备可以设置和移动以创建多个扫描，最终可以编译这些扫描以构建环境的 3D 模型。“BLK360 使用了与自动驾驶汽车中相同类型的 [激光雷达] 传感器，”徕卡测量系统现实捕捉专家 Andy Fontana 说。“但它的视野不是狭窄的，而是宽阔的。所以它可以朝各个方向移动。”

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除了 BLK360，徕卡测量系统还提供飞行天空扫描仪、机器人扫描仪和可随身携带的扫描仪。对于由罗德岛设计学院领导的研究那不勒斯水道的团队来说，他们同时使用 BLK360 和便携设备来扫描尽可能多的城市。弄清楚古代城市用于创建水道作为自然冷却基础设施的特定设计可以提供有关世界各地现代城市如何缓解城市热岛效应的见解。

所有扫描数据从设备上获取后，将以 3D 点云（空间中的数据点集群）的形式存在。这种格式在工程行业中经常使用，也可用于生成可视化效果，例如苏格兰地下隧道项目。“您可以看到它是像素化的。所有这些小像素都是测量值，单独的测量值。这就是点云的本质，”Fontana 解释道。“您可以用它进行转换，并将其实际变成 3D 表面。这就是您可以在许多其他应用中使用它的地方。”

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激光雷达已成为考古学中越来越受欢迎的工具，因为它能够比单纯的图像更准确地获取空间尺寸，扫描时间不到一分钟，并且可以通过智能手机远程触发。但徕卡测量系统已经发现了这种 3D 数据的各种有用应用。

对这项技术感兴趣的行业之一是电影业。想象一下这样的场景：一家大型制片厂为一部昂贵的动作片搭建了整个电影布景。特定场景需要特定的结构和平台。拍摄完场景后，布景会被拆除，为搭建另一个布景腾出空间。如果在剪辑过程中，发现拍摄的镜头实际上不够好，那么剧组就必须重建整个结构，并把人们带回来——这是一个昂贵的过程。

然而，现在电影摄制组的另一个选择是扫描他们搭建的每个场景。如果他们确实漏掉了什么，或者需要在最后一刻添加内容，他们可以使用 3D 扫描在计算机上虚拟编辑场景。“他们可以更轻松地用 CGI 修复问题，而不必重建 [实体场景]，”Fontana 说。“如果在计算机上做这件事太麻烦，他们可以非常准确地重建它，因为他们有 3D 数据。”

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除了胶片，法医也是徕卡测量系统业务的重要组成部分。他们现在所做的不仅仅是拍摄犯罪现场，而是扫描现场，这样做有几个不同的原因。“假设这是一起[汽车]事故现场。如果他们进行几次扫描，您可以在 2 分钟内以 3D 形式捕捉整个场景。然后您可以将汽车移开，让出交通，”Fontana 说。“这些 3D 数据可以在法庭上使用。在扫描中，您甚至可以看到刹车痕迹。您可以看到这个人在刹车，留下了这些刹车痕迹，他们可以计算出汽车的重量，与刹车痕迹的长度进行比较，以了解他们的行驶速度。”

他说，在谋杀或枪击等更加逼真的场景中，这些 3D 数据可用于创建“锥体，根据子弹击中墙壁的方式，显示子弹来自何处的统计置信度”。

随着激光雷达在经过验证的应用领域不断扩大，其日益多样化的用例有望激励创新者为这项古老技术思考更多新方法。