在AR领域我们经常提到SLAM技术,到底什么是SLAM,这项技术在AR场景里的重要性体现在哪,以及它的优势方案和关注点等问题,今天不谈晦涩难懂的技术,只用简洁明了的语言梳理一遍,帮助大家理解SLAM技术。

一、什么是SLAM技术?

SLAM其实就是即时定位与地图构建,简单解释就是一个机器在某个环境中能准确建立周围可探知场景的地图并建立精准的坐标,并且它对场景中所有物体的坐标和相对位置都了如指掌。

打个比方来理解,现在你的眼前有五家餐厅,它们由远及近分布,当你戴上AR眼镜后,它们的推荐指数、特色菜、价格和评价等信息会漂浮在画面中,且也由远及近地与每家餐厅一一对应贴合,这很炫酷也很实用,也是非常典型的AR场景,虚拟和现实完美叠加,这就是SLAM的作用。

二、SLAM技术于AR而言,重要性体现在哪?

SLAM技术是AR领域不可或缺的一项关键技术,毫不夸张地说,无SLAM就非真正意义上的AR。AR就是增强现实,增强现实最重要的就是将虚拟内容与真实世界巧妙融合,用数字世界信息丰富现实世界,将它们合二为一,实现你中有我,我中有你。
还是用上面那个例子来理解,如果没有SLAM技术,这些餐厅的信息就会在虚拟空间中迷失错乱,不仅无法由远及近地排开,也不能准确地出现在对应的餐厅旁边。导致虚拟信息在你眼前形成了,但它们没有被放在现实空间的准确位置里,虚拟和现实无法形成精准联系,这很不AR。
所以SLAM技术简单来说,就是一个让虚拟和现实精准融合的技术,它可以知道你在空间中的位置,其它物体与你的相对位置和它们之间的相对位置,从而根据整个地图坐标去渲染虚拟内容,呈现一个精彩的AR世界。

SLAM技术对AR的重要性?双目SLAM方案的优势是什么?

三、SLAM技术和6DoF是什么关系?

6DoF是什么在此不作赘述,XR领域的6DoF功能实际上是SLAM技术的一个重要模块,6DoF是定位使用者的位置和姿态,而SLAM技术则会在定位基础上,构建全局地图和场景信息,更加强调全局记忆,可以这么理解,6DoF是SLAM技术前端的一个里程计

四、双目SLAM方案与单目方案相比有哪些优势?

第一,双目是模拟人眼,利用两个鱼眼之间的基线和左右图像的差异来计算距离,从而得到尺度信息;而单目主要依靠IMU的加速度计提供尺度信息。导致的结果就是,在用户静止或匀速运动时,IMU的加速度计无法获取有效信息,提供不了尺度信息。这也是为什么我们在体验一些单目SLAM设备时,如果保持身体静止就会感觉到画面明显的抖动和飘移。
第二,单目SLAM要通过相机的前后两张图像,结合IMU给出一些尺度信息,这需要一个初始化的过程,同时在运动的过程中,必须控制好这个尺度信息的估计。如果用户头部无明显移动,IMU数据就不会形成有效激励,就容易造成定位不准确的现象。同比之下,双目却能够根据两个相机的摆放位置形成稳定的尺度约束。
第三,单目不仅仅对SLAM造成了难度,对手势也会有类似的问题。眼镜往往也需要估计手部的的空间运动信息,双目产生的观测信息也会对手势的体验有所提升。
所以尽管单目SLAM方案成本更低且能降低整机重量,但它并不能带来最佳的AR体验,所以不是我们所选择的技术发展趋势,我们始终认为这部分的产品效果和用户体验是不能被让步的。

SLAM技术对AR的重要性?双目SLAM方案的优势是什么?

五、元霓在SLAM技术的研发中更关注什么?

第一,元霓SLAM算法团队更关注的是如何在各类场景带来精准的空间锚定效果,降低M2P延迟,给用户更佳的体验感。
第二,为了具备专业的测试维度和自动化效率,元霓配备了高精度的动捕设备和机械臂,算法从标定环节就开始做自主研发,整个前后端框架都是用自己的算法搭建,不依赖一些著名的开源库。我们认为学术理论知识固然重要,但针对产品的工程能力才是核心。

第三,我们会将算法放到很多极端环境中测试,例如光线非常不充分、光线变化强烈、空间纹理较少的环境中来检验算法的稳定性。因为无论是产品还是人,只有经过极端考验,才能自信地在寻常环境中所向披靡和坚定不移。

SLAM技术对AR的重要性?双目SLAM方案的优势是什么?
元霓团队坚持双目SLAM算法的自主研发,因为我们认为这是走进AR世界最重要的步伐之一,帮助实现虚拟和现实的巧妙融合。但SLAM技术的研发之路道阻且长,需要团队坚持探索的决心,不断提升自身的技术能力。我们坚信AR的时代终会到来,SLAM技术则是这个时代的一把不能缺少的钥匙。

 

原文始发于微信公众号(Xrany元霓)

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