¿Qué es un LIDAR?

LIDAR son las siglas en inglés de Laser Imaging Detection And Ranging, que en español podríamos traducir como “detección y localización de imágenes mediante el uso de láser”. Es una familia de aparatos que se vienen utilizando desde hace tiempo en diferentes sectores, especialmente para medir grandes superficies. Este tipo de aparatos han mejorado mucho en los últimos años, y se están poniendo de actualidad porque algunos de los sistemas de vehículos autónomos los incorporan.

¿Qué es un LIDAR? El funcionamiento de estos aparatos es relativamente sencillo. En su versión más simple, lo que hace un LIDAR es lanzar un rayo láser, registrar su rebote y, a partir de esa información, calcular la distancia existente hasta el punto donde el rayo ha rebotado. Así funciona un telémetro láser. La diferencia es que un LIDAR hace esa operación varios cientos de miles de veces por segundo y para diferentes direcciones. De esa manera, lo que se consigue es una nube de puntos representativa de la realidad circundante.

Los datos en bruto capturados por los LIDAR reciben un tratamiento informático posterior, por lo que esas nubes de puntos capturadas pueden ser interpretadas de distintas formas. Por ejemplo, en sus primeros usos, hace 15 o 20 años, lo que se hacía era poner sistemas de este tipo en aviones para con ello poder hacer mapas de relieve realistas. Esa fue la primera aplicación industrial de esta tecnología. Después, se utilizaron en entornos cerrados para poder hacer fácilmente documentos digitales de arquitectura e ingeniería, medir estancias y recrearlas digitalmente con exactitud. El último paso fue incorporarlos en coches para poder hacer reproducciones de espacios abiertos. Pero para todo ello hizo falta que la tecnología mejorase.

En sus primeras versiones, los LIDAR que se situaban en los aviones incluían, además, una serie de sensores adicionales. El más importante era un GPS. Las nubes de puntos conseguidas se iban identificando con el punto geográfico (latitud más longitud) desde el que se habían conseguido. Otro sensor fundamental era el de orientación. Estos eran aparatos muy caros que se montaban en aviones especiales para este tipo de servicios especializados, con destino a gobiernos o ejércitos.

Así, una vez procesadas las nubes de puntos obtenidas, se obtenían objetos como este:

Pero con esa información no es suficiente. A partir de esas nubes de puntos entran en acción distintos softwares, que se especializan para usos diferentes. Por ejemplo, algo que siempre suele repetirse es un programa que reduce las nubes de puntos automáticamente para generar modelos menos densos de información (con menor número de puntos) pero más significativos. La idea es crear automáticamente mallas de triángulos. Así, la imagen anterior pasa a recibir este otro aspecto:

Pero todavía se le puede añadir más proceso, en función del uso que se quiera dar a la información. Por ejemplo, si lo que se quiere hacer es crear un modelo realista del espacio, se puede añadir manualmente diferentes texturas, con lo que se puede conseguir una imagen como esta:

En este caso, alguien podría pensar que la imagen se podría haber conseguido también mediante una fotografía o un vídeo; la diferencia es que lo que tenemos aquí es un modelo tridimensional al que pueden darse muchas utilidades y funcionalidades, y que además tiene un alto grado de precisión, ya que los datos han sido obtenidos directamente de la realidad.

Las imágenes de ejemplo estaban incluidas en el proyecto TSI-020100-2010-938, “Software para creación de espacios virtuales digitales aplicables a videojuegos y otras actividades interactivas a partir de datos topográficos reales obtenidos mediante sensores remotos digitales (imagen y láser)”, presentado al programa Avanza del año 2013 por las empresas Stereocarto, Oneclick (donde trabajé) y la Universidad de Jaén.

Otra característica de esta tecnología es que puede hacer distinciones entre los puntos, en función de la reflectividad del rebote del láser. Así, puede aislar elementos por sus características físicas. Puede verse como ejemplo esta imagen, donde se ha hecho una posproducción combinada de intensidad y distancia, lo que muestra las distintas densidades de los cuerpos detectados.

Con el tiempo se han ido incorporando sucesivas mejoras en la tecnología LIDAR, y se trata a todas luces de un campo fundamental para el futuro. Lo mejor de esta tecnología es que permite obtener información relevante del entorno. Así que no es de extrañar que se utilice en el campo de los robots semovientes, como los drones y los coches autónomos. Sobre este tema volveremos en el blog.