iPhoneのLiDARの精度は？

結論と、その根拠

参考になる独立した計測として、コペンハーゲン大学の研究者による2021年の研究 Evaluation of the Apple iPhone 12 Pro LiDAR for an Application in Geosciences があります。Scientific Reportsに掲載されたこの研究では、iPhone 12 Proと2020年のiPad Proをテストし、次の結果が得られました。

• 小さな物体：辺の長さが10 cmを超える物体は、約±1 cmの絶対精度でモデル化されました。10 cm未満では精度が下がり、検出限界は約5 cmでした。
• 大きなシーン：長さ最大130メートルの海岸の崖の3Dモデルは、約±10 cmの絶対精度でした。
• 範囲：センサーが届くのは最大5メートルで、計測される点の密度は距離とともに急激に下がります。25 cmでは1平方メートルあたり数千点あったものが、2.5メートルでは約150点になります。
• 再現性：同じシーンを6回繰り返しスキャンしたところ、互いの差は平均で約2 cmでした。
• iPhoneとiPadの比較：点の数、点密度、焦点距離のいずれも、2つのデバイスの間に違いはありませんでした。

部屋はこの2つのケースの中間にあたります。1つの物体よりは大きく、崖よりははるかに小さく、しかもすべての壁の近くまで歩いていけます。だからこそ、部屋のスキャンは通常、1部屋にわたって数センチメートル以内に収まり、FloorLensもこの数値を使っています。これは典型的な結果であって、保証ではありません。スキャンの仕方次第で、良くも悪くもなります。

そもそもセンサーがどうやって深度を測るのかを知りたい場合は、 iPhoneのLiDARとは何かを解説した記事をご覧ください。

数センチメートルの誤差は、間取り図にとって何を意味するか

精度が問題になるかどうかは、その数値を何に使うかで決まります。長さ数メートルの壁で数センチメートルずれても、そこにどのソファが置けるか、物件掲載で四捨五入して表示する平方メートル数、施工業者が見積もる塗料や床材の量は変わりません。問題になるのは、許容差が誤差より小さいときです。

• 十分な用途：売買・賃貸の物件掲載用の間取り図、家具のレイアウト、リフォームの最初の見積もり、入居前の部屋の状態の記録、建築士の最初の現地調査。
• 手で測って確認すべき用途：造り付けのクローゼット、キッチンのワークトップ、石材の天板、交換用の窓など、ぴったり合わせる必要があるもの。計画にはスキャンを使い、発注前に重要な寸法をメジャーやレーザー距離計で測りましょう。
• スマホの出番ではない用途：契約、不動産評価、建築確認申請、公的な届出に使う法的な床面積や、構造に関わるもの。これらは資格のある測量士に依頼する必要があります。

面積については別に触れておく必要があります。床面積は2つの長さの掛け算なので、両方の小さな誤差が積み重なります。さらに、何を面積に含めるか（壁、階段、天井の低い部分を含めるかどうか）は国ごとに独自のルールがあります。FloorLensは、米国のGross Living Area、英国のGross Internal Area、ドイツのWohnflächeなど、いくつかの国の基準に対応していますが、それでも数値はスマホのスキャンから出した推定値です。

スマホのスキャンから出した面積は推定値であり、測量ではなく、法的な効力もありません。契約、不動産評価、届出には使わないでください。

スキャンの精度を左右するもの

部屋のスキャンの誤差の大部分は、センサーではなくスキャンの仕方から生じます。部屋スキャンアプリ向けのAppleのフレームワークについて解説した、Apple自身の RoomPlanに関するWWDC22のセッション では、問題を起こす条件が挙げられています。研究の結果と合わせると、次のようになります。

FloorLensは部屋の撮影にRoomPlanを使っているため、これらの制約はFloorLensにも当てはまります。RoomPlan単体でできることは限られています。部屋を、壁・ドア・窓・開口部の平面と、家具の箱として寸法付きで表すだけで、部屋の見た目までは記録しません。FloorLensはそれを大きく超えて、テクスチャ付きの3Dメッシュとテクスチャ付きの面、撮影した場所に配置された写真、面積基準に対応した間取り図、編集、書き出し、ブラウザで見られる3Dツアーを提供します。

距離

表面が遠いほど、センサーがそこで計測する点は少なくなり、1点ごとの精度も下がります。さらに明確な上限もあります。Appleは範囲を 最大5メートル としており、FloorLensのテストでも、アプリが受け取る深度データは、RoomPlan経由でもARKitから直接深度を読み取った場合でも、5メートルで途切れました。それより遠いものはまったく計測されません。奥の壁は部屋の反対側からスキャンせず、近くまで歩いていきましょう。Appleは、高い天井はセンサーの範囲を超えることがあると述べているので、天井の高い部屋では天井高を確認しましょう。

鏡とガラス

Appleによると、全身鏡やガラスはLiDARセンサーにとって苦手な対象です。光がガラスを通り抜けたり鏡で反射したりするため、センサーは存在しない面を捉えたり、実在する面を見落としたりします。鏡張りのクローゼットが、壁の向こうの空間として現れることもあります。こうした壁は間取り図で確認して修正しましょう。

暗い表面

Appleによると、非常に暗い表面は戻ってくる光が少なく、スキャンしにくいことがあります。黒いキッチンの扉や暗い色のタイル壁は、近づいてゆっくり撮る必要があるかもしれません。

明るさと動き

LiDARスキャナーは可視光なしで深度を計測しますが、スマホは部屋の中での自分の位置を把握するためにカメラも使っています。AppleはRoomPlanに少なくとも50ルクスを推奨しており、これは夜のリビングルームの一般的な明るさだとしています。それより暗い場合や、速く動いた場合は、トラッキングがずれ、ある部屋の壁が隣の部屋の壁ときれいにつながらなくなります。ゆっくり歩き、カメラは床ではなく壁に向けておきましょう。

部屋の広さとスキャン時間

AppleによるとRoomPlanが最も力を発揮するのは、約9×9メートルまでの住宅の1部屋で、バッテリーの消耗と発熱のため、1回のスキャンを5分以上続けることは勧めていません。広い空間を長時間スキャンすると、小さなトラッキングの誤差が積み重なる時間が増えます。これは、研究で小さな物体と130メートルの崖の間に見られたのと同じ現象です。

物の多さ

壁際の家具は壁を隠します。その場合、スキャンはクローゼットや本棚の裏で壁がどう走っているかを推測するしかありません。できるところは物を壁から離し、カーテンを開けましょう。窓が隠れるのを防ぐため、Appleもカーテンを開けることを勧めています。

具体的な手順は iPhoneでLiDARを使う方法 にまとめています。より詳しいリストは LiDARスキャンのコツ の記事で今後紹介する予定です。

自分のスキャンの精度を確かめる方法

ここまでの話を鵜呑みにする必要はありません。大事な用途でスキャンに頼る前に、一度メジャーで比べてみましょう。

1. 前に何も置かれていない、長くまっすぐな壁を1つ選び、メジャーかレーザー距離計で測ります。
2. スキャン上のその壁の長さと比べます。FloorLensでは、壁の長さ、部屋の面積、天井高はスキャン終了時に自動で計測され、「手動計測」ツールを使えば、3Dシーン内で選んだ任意の2点間を測れます。
3. ドア1つの幅と天井高についても同じことをします。誤差が出やすいのは開口部と天井だからです。
4. 明らかにずれている壁があれば、原因を探りましょう。鏡、窓、壁際の家具などです。その部分をゆっくりスキャンし直すか、間取り図で修正します。FloorLensでは壁を移動したりサイズを変えたりでき、間取り図と3Dビューは常に同期します。

実際の確認はこのようになります。スキャン中に壁にメジャーを当てておき、その後FloorLensの「手動計測」ツールで、スキャン内の同じ区間を測りました。

これは、明るい部屋で、近距離から、前に何もない壁で行った1回のテストです。良い条件でスキャンすれば計測はかなり正確になるはずだということは示していますが、すべてのスキャンがメジャーとセンチメートル単位で一致するという意味ではありません。プラスにもマイナスにも数センチメートル程度ずれ、上で挙げた条件が不利に働けばそれ以上ずれると考えてください。

自分で確かめた結果が数センチメートル以内で一致すれば、同じやり方で撮ったスキャンの残りの部分も、たいていは一致します。一致しない場合、原因はほぼ必ず前のセクションで挙げた条件のどれかです。FloorLensのリアルタイムのカバレッジフィードバックは、まだ部屋にいるうちに撮り直しが必要な箇所を知らせてくれます。修正するなら、そのときがいちばん手間がかかりません。

LiDARスキャン、「計測」アプリ、レーザー距離計のどれを使うか

これらは解決する問題が違います。Appleの「計測」アプリは同じセンサーを使いますが、一度に測れる距離は1つだけで、Apple自身もその計測値はおおよそのものだとしています。レーザー距離計も一度に1つの距離ですが、非常に正確です。LiDARによる部屋のスキャンなら、すべての壁、ドア、窓、天井高を数センチメートルの精度で一度に取得でき、さらに共有できる間取り図と3Dモデルも手に入ります。

たいていの住まいでは、空間全体はスキャンで捉え、正確さが求められる2〜3か所の寸法はメジャーやレーザー距離計で測る、という組み合わせが賢明です。これは 建築士やリフォーム業者が最初の現地調査でスキャンを活用する方法 と同じです。スキャンで現況を数分で記録し、重要な寸法は手で確認します。 不動産業者 にとっては、通常スキャンだけで十分です。物件掲載の間取り図は、施工ではなく全体像をつかむためのものだからです。

アプリを選ぶ段階なら、 iPhoneの3D部屋スキャンアプリの比較 で、どれがLiDARを使い、どれが写真から部屋を再構築するのかを紹介しています。写真からの再構築はどのスマホでも使えますが、トレードオフが異なる手法です。完成したスキャンがどのようなものかは、 iPhoneのLiDARスキャンから間取り図を作る方法 をご覧ください。

測量士に依頼すべきとき

スマホのスキャンは、計画、広告、見積もりに十分なほど空間を把握するための手早い方法です。しかし、その数値に法的・金銭的な重みがある場面では、専門家による計測の代わりにはなりません。次のような場合は、測量士や認定を受けた計測の専門家に依頼しましょう。

• 売買契約や賃貸借契約に床面積を記載する場合
• 不動産評価、住宅ローン、課税評価、建築確認申請がその数値に左右される場合
• 面積の測り方と測る人が、国のルールで定められている場合
• 構造に関わる変更を行う場合

それ以前の段階なら、ポケットの中のスマホで数分あれば作れるスキャンで、たいていは十分な精度があります。そして、それはこの段落を読むくらいの時間で、メジャーを使って自分で確かめられます。

よくある質問

iPhoneのLiDARは間取り図に使えるほど正確ですか？

はい。物件掲載、賃貸広告、家具の配置計画、リフォームの見積もりには十分です。部屋のスキャンは通常、1部屋にわたって数センチメートル以内の精度があります。ただし測量グレードではないため、契約、不動産評価、公的な届出には使えません。

iPhoneのLiDARの精度は何センチメートルですか？

2021年にScientific Reportsに掲載された研究では、iPhone 12 ProとiPad Proを計測し、10 cmより大きい物体で約±1 cm、長さ130メートルの海岸の崖で約±10 cmという結果でした。精度は距離とともに下がるため、近距離で行う部屋のスキャンは、広い屋外のスキャンより良い結果になります。

LiDARスキャンの精度が下がるのはどんなときですか？

表面からの距離、全身鏡やガラス、非常に暗い表面、センサーの範囲を超える高い天井、速すぎる移動、そして非常に長いスキャンです。Appleは、部屋スキャン用のフレームワークRoomPlanについて、鏡、ガラス、暗い表面、高い天井を苦手なケースとして挙げています。

iPhoneのLiDARはどこまでの距離を測れますか？

最大5メートルです。Appleがこの範囲を示しており、アプリが受け取る深度データも、RoomPlan経由でもARKitの深度経由でも、5メートルで途切れます。精度も距離とともに下がるので、遠い壁は部屋の反対側からスキャンせず、近くまで歩いて撮りましょう。

LiDARはiPhoneよりiPad Proのほうが正確ですか？

2021年のScientific Reportsの研究では、iPhone 12 ProとiPad Proの間に、照射される点の数、点密度、焦点距離の違いは見られませんでした。どちらのデバイスを使うかより、どうスキャンするかのほうが重要です。

スマホのスキャンで出した面積を、売買契約や賃貸借契約に使えますか？

いいえ。スマホのスキャンから出した面積は推定値であり、法的な効力はありません。契約や法令で認証された面積が必要な場合は、資格のある測量士や計測の専門家に依頼してください。