雷鋒網(wǎng)【新智造】按：SLAM 技術(shù)最早被用于核潛艇的海底定位，近年來(lái)逐漸進(jìn)入民用領(lǐng)域，尤其是掃地機(jī)器人在消費(fèi)市場(chǎng)的推廣，使得SLAM作為機(jī)器視覺(jué)的解決方案，備受重視?；谌S視覺(jué)的 vSLAM 技術(shù)也被廣泛應(yīng)用與機(jī)器人、VR、自動(dòng)駕駛等智能設(shè)備上。本篇文章為雷鋒網(wǎng)新智造頻道 SLAM 專(zhuān)題的其中一篇，對(duì)初創(chuàng)企業(yè)遠(yuǎn)形時(shí)空的報(bào)道，主要介紹了其用于智能設(shè)備的視覺(jué)感知傳感器和配套的軟件解決方案，以及創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)對(duì)于市場(chǎng)、技術(shù)的看法。

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華中科大光電子專(zhuān)業(yè)畢業(yè)后，李昌檀先后在索尼、飛利浦、聯(lián)想等大廠里工作了十幾年，具體工作略有差別，但核心一直沒(méi)變，那就是圍繞“光電子”，做手機(jī)攝像頭的系統(tǒng)、硬件、底層軟件和集成。

在這個(gè)行當(dāng)里，李昌檀取得了不少成績(jī)，比如在 iphone 還沒(méi)有光學(xué)防抖功能的時(shí)候，他做了中國(guó)第一款光學(xué)防抖手機(jī)，雖然由于各種原因，賣(mài)的并不好。十多年的研究，李昌檀希望自己能站在更高的維度上來(lái)看產(chǎn)品，他想知道用戶(hù)真實(shí)的需求是什么，也想知道如何能做出有用的產(chǎn)品，但大廠分工細(xì)致，層級(jí)嚴(yán)格，已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足他的需求。

于是，2014年李昌檀開(kāi)始了第一次創(chuàng)業(yè)，作為初始團(tuán)隊(duì)加入了一個(gè) VR 公司 。這次創(chuàng)業(yè)最大的收獲，就是讓他結(jié)識(shí)了黃石生博士。黃石生畢業(yè)于清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系，師從計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域的胡事民教授，在過(guò)去一直專(zhuān)注于圖像與視頻等媒體的研究，在圖形學(xué)與視覺(jué)領(lǐng)域的頂級(jí)學(xué)術(shù)會(huì)議（SIGGRAPH/SIGGRAPH Asia/TVCG）上，發(fā)表過(guò)四篇文章。

相識(shí)一年之后，李昌檀聯(lián)合黃博士，創(chuàng)辦遠(yuǎn)形時(shí)空，開(kāi)始了第二段創(chuàng)業(yè)生涯。李昌檀對(duì)雷鋒網(wǎng)新智造說(shuō)：

我們要做一些有用的事情，技術(shù)門(mén)檻高，是一門(mén)手藝活，有很多坑，需要一個(gè)一個(gè)爬出來(lái)，不是模式的創(chuàng)新，也沒(méi)有很大的杠桿。

這個(gè)手藝活，就是基于視覺(jué)的 vSLAM 軟硬件解決方案。在李昌檀看來(lái)，原先做的手機(jī)，現(xiàn)在流行的VR、無(wú)人車(chē)、無(wú)人機(jī)等沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別，都是用于人機(jī)交互的一個(gè)工具，底層技術(shù)是相通的。但有個(gè)區(qū)別在于，原先做相機(jī)，主要是讓人看，現(xiàn)在是要讓機(jī)器能夠看懂。

雷鋒網(wǎng)新智造了解到，SLAM 技術(shù)的全稱(chēng)為 simultaneous localization and mapping ，即實(shí)時(shí)定位及地圖構(gòu)建，SLAM 并不是一項(xiàng)新技術(shù)，國(guó)內(nèi)外都有數(shù)十家公司在研究。黃石生介紹說(shuō)，無(wú)論是定位還是地圖，分開(kāi)做都不是難事，難點(diǎn)在于結(jié)合，同時(shí)要保證即時(shí)。

SLAM 不僅僅是一項(xiàng)技術(shù)，其實(shí)更是一個(gè)包含傳感器和算法實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)。在傳感器方面，可以選擇的比較多，比如激光雷達(dá)、攝像機(jī)、視覺(jué)里程計(jì)、GPS等，主流的是激光雷達(dá)和攝像機(jī)。

有了傳感器感知環(huán)境之外，還需要算法實(shí)現(xiàn)，讓機(jī)器“看得見(jiàn)”。遠(yuǎn)形時(shí)空選擇的解決方案是攝像頭+慣性導(dǎo)航+算法。黃石生認(rèn)為，這樣的解決方案，有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：

• 小型化
  

雖然激光雷達(dá)精度可以達(dá)到毫米級(jí)，但在工程上無(wú)法小型化，尤其是旋轉(zhuǎn)式的激光雷達(dá)。從目前在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的實(shí)現(xiàn)來(lái)看，都需要給激光雷達(dá)預(yù)留很大的空間，在 VR/AR 等小型設(shè)備上，幾乎沒(méi)有用武之地。

• 成本低

激光雷達(dá)成本相當(dāng)高昂，旋轉(zhuǎn)式的激光雷達(dá)成本在8000-80000美元之間，固態(tài)雷達(dá)相對(duì)便宜不少，但相比攝像頭還是非常昂貴，這對(duì)于廠商來(lái)說(shuō)，成本很高。

• 響應(yīng)頻率高

激光雷達(dá)的響應(yīng)頻率不如攝像頭，可以輕松達(dá)到50-60赫茲，慣性導(dǎo)航則更高，可以達(dá)到1000赫茲，這樣輸出信息時(shí)就非常快。

• 擴(kuò)展性強(qiáng)

使用攝像頭的解決方案，除了用來(lái)實(shí)時(shí)定位構(gòu)建地圖外，用戶(hù)還可以利用它擴(kuò)展其他功能，比如人臉識(shí)別、手勢(shì)等其他視覺(jué)識(shí)別的功能。

特別就 VR 領(lǐng)域而言，現(xiàn)有的視覺(jué)解決方案都是由外而內(nèi)的追蹤，比如通過(guò) Lighthouse 和 Constellation 的高精度追蹤系統(tǒng)，而遠(yuǎn)形時(shí)空提供的 SLAM 解決方案，則不需要配合，是一體化的解決方案。

但以攝像頭為主的解決方案采集到的信息量大，背后需要配套非常強(qiáng)大的算法來(lái)進(jìn)行處理。經(jīng)過(guò)李昌檀和黃石生的努力，在雙目 SLAM 和單目 SLAM 兩方面，算法和性能都有了非常大的提升。

在vSLAM學(xué)術(shù)研究方面，有很多優(yōu)秀的工作，有的已經(jīng)開(kāi)源（例如ORBSLAM、LSD-SLAM、OKVIS、DSO、ORB-VIO、SVO等），為追求準(zhǔn)確性這些方法往往采用計(jì)算強(qiáng)度很高的視覺(jué)優(yōu)化（Bundle Adjustment），導(dǎo)致計(jì)算功耗很難降低，而純視覺(jué)的 SLAM 往往受光照條件、高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、抖動(dòng)等等影響而產(chǎn)生不穩(wěn)定，因此，這些方法在產(chǎn)品化在實(shí)際產(chǎn)品化過(guò)程中有較大難度。

遠(yuǎn)形時(shí)空推出的雙目 SLAM 和單目 SLAM ，不僅僅依靠攝像頭，還輔助慣性傳感器（即 Visual-Inertial SLAM），很大程度上克服了純視覺(jué) SLAM 的缺點(diǎn)。另外，為提高穩(wěn)定性和精度，遠(yuǎn)形時(shí)空?qǐng)F(tuán)隊(duì)在傳感器硬件、慣性輔助的圖像特征追蹤、丟失重定位等核心技術(shù)方面都做了優(yōu)化，提高了 vSLAM 的穩(wěn)定性和精度。

雙目 SLAM 表現(xiàn)

單目 SLAM 表現(xiàn)

遠(yuǎn)形時(shí)空?qǐng)F(tuán)隊(duì)推出的雙目 SLAM 和單目 SLAM 的精度均在厘米級(jí)，drift 小于１％，而計(jì)算功耗很小，比同類(lèi)產(chǎn)品減小超過(guò)至少一半以上的計(jì)算量，最低時(shí)只是1/4左右。

在機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域，其實(shí)存在著眾多玩家，比如百度前日剛收購(gòu)的硅谷公司 xPerception，其定位和業(yè)務(wù)范圍與遠(yuǎn)形時(shí)空非常類(lèi)似，國(guó)內(nèi)還有格靈深瞳、速感科技、Human+、拓視覺(jué)等初創(chuàng)企業(yè)。面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)激烈的市場(chǎng)，李昌檀認(rèn)為：

其實(shí)我們也看到一些比較優(yōu)秀的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)，我們覺(jué)得非常好，大家能夠一起教育市場(chǎng)，把這個(gè)市場(chǎng)做大。而且，暫時(shí)還沒(méi)有一個(gè)可以通吃產(chǎn)品，我們非常希望做一個(gè)能用在很多領(lǐng)域的產(chǎn)品，但實(shí)際上還不存在通用的解決方案。所以，無(wú)論競(jìng)爭(zhēng)是否激烈，必須得在某一個(gè)細(xì)小的領(lǐng)域扎根下來(lái)，再拓展更容易一些。

目前，遠(yuǎn)形時(shí)空基于這種解決方案，做出了一個(gè)嵌入式的硬件產(chǎn)品，并將首先在 VR 領(lǐng)域進(jìn)行落地，國(guó)內(nèi)外各有一家 VR 廠商已在洽談合作，預(yù)計(jì)在年內(nèi)會(huì)有進(jìn)一步消息?，F(xiàn)在公司共有10人左右的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，已完成數(shù)百萬(wàn)的天使輪融資，即將開(kāi)始下一輪的融資計(jì)劃，大概千萬(wàn)量級(jí)。新一輪融資將會(huì)用于產(chǎn)品量產(chǎn)、新品研發(fā)、團(tuán)隊(duì)擴(kuò)充三個(gè)方面。

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