视觉 SLAM 是 21 世纪 SLAM 研究热点之一。CPU、GPU 处理速度的增长和硬件的提高,让许多以前被认为无法实时化的视觉算法,得以在 10 Hz 以上的速度运行。 按照摄像头的数量和种类分,视觉 SLAM 分 3 个子方向:单目、双目(或多目)、RGBD。此外,还有鱼眼、全景等特殊摄像头,但是都属于少数。 单目相机 SLAM 只需要一个普通的 2D 摄像头,成本优势大。但普通 2D 摄像头没法获取深度信息,它捕获的仅仅是一张 2D 图像。深度信息缺失有什么影响?引用: 没有距离信息,我们不知道一个东西的远近——所以也不知道它的大小。它可能是一个近处但很小的东西,也可能是一个远处但很大的东西。只有一张图像时,你没法知道物体的实际大小(Scale)。 另一方面,单目相机也无法依靠一张图像获得图像中物体离自己的相对距离。 但这两个问题都有对应的解决办法。比如,通过借助 GPU 和 IMU(Inertial Measurement Unit,惯性测量器件)确定物体的大小,依靠运动中的三角测量,来求解相机运动并估计像素的空间位置。 双目 SLAM 消除了单目的很多麻烦。双目视觉和人眼类似,通过左右眼图像的差异来计算距离——也就是所谓的立体视觉(Stereo)。 但双目 SLAM 的计算量非常大,通常需要用到可编程门阵列 FPGA。而且其其深度量程也受双目的基线与分辨率限制。 RGBD SLAM 的传感器是深度摄像头,能直接记录深度信息。深度摄像头通过把光投射到物体表面,再测量反射的信息来计算距离,具体原理有两种:结构光或 Time-of-Flight。它比传统相机能够提供更丰富的信息,也不必像单目或双目那样费时费力地计算深度。Kinect 就是一种比较常见的深度摄像头。不过,现在多数 RGBD 相机还存在测量范围窄、噪声大、视野小等诸多问题。 总的来说,SLAM 的实现方法多种多样,应用场景也不断打开。但「由于产品和硬件高度差异化,而 SLAM 相关技术的整合和优化又很复杂,导致算法和软件高度碎片化,所以市场上目前还没有一套通用普适的解决方案,在短时间内也不会有」。 (责任编辑:本港台直播) |