SLAM 革命

對(duì)于任何有興趣將周圍世界數(shù)字化的人來(lái)說(shuō)，SLAM 已經(jīng)改變了游戲規(guī)則。但這項(xiàng)技術(shù)到底是什么、它是如何工作的以及什么是適合您的 SLAM？

直到 20 世紀(jì) 80 年代末，商業(yè)上可行的 GPS 系統(tǒng)推出后，激光雷達(dá)數(shù)據(jù)才成為提供準(zhǔn)確地理空間測(cè)量的有用工具。從那時(shí)起，研究和開(kāi)發(fā)迅速推進(jìn)和改進(jìn)了激光雷達(dá)技術(shù)。

什么是SLAM？

SLAM 代表同步定位和建圖（有時(shí)稱為同步定位和建圖）。這是繪制區(qū)域圖并同時(shí)跟蹤設(shè)備在該區(qū)域內(nèi)的位置的過(guò)程。這使得移動(dòng)測(cè)繪成為可能，從而可以在更短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)大面積的數(shù)字化。SLAM 系統(tǒng)簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)收集，為掃描室外或室內(nèi)環(huán)境提供了途徑。

繪制未知環(huán)境的復(fù)雜算法

使用 SLAM 軟件，設(shè)備可以使用 SLAM 算法同時(shí)進(jìn)行本地化（在地圖中定位自身）和地圖繪制（創(chuàng)建位置的虛擬地圖）。

使用慣性測(cè)量單元 (IMU) 的基本位置數(shù)據(jù)

使用這些傳感器數(shù)據(jù)，設(shè)備可以計(jì)算出其所在位置的“最 佳估計(jì)”。每隔幾秒就會(huì)收集一次新的位置信息，特征對(duì)齊，并且估計(jì)會(huì)改進(jìn)。

SLAM 有許多不同類型的算法和方法

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l圖SLAM

lEFK SLAM

l快速SLAM

l拓?fù)?/span>SLAM

l視覺(jué)SLAM

l2D 激光雷達(dá) SLAM

l3D 激光雷達(dá) SLAM

l球體猛擊

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移動(dòng)測(cè)繪設(shè)備使用視覺(jué)和激光雷達(dá) SLAM 來(lái)生成點(diǎn)云。

什么是視覺(jué) SLAM？

視覺(jué) SLAM 僅使用攝像機(jī)的視覺(jué)輸入來(lái)計(jì)算設(shè)備相對(duì)于周圍環(huán)境的位置和方向，同時(shí)繪制環(huán)境圖。

基于特征的視覺(jué) SLAM 通常通過(guò)連續(xù)的相機(jī)幀跟蹤興趣點(diǎn)，以對(duì)相機(jī)的 3D 位置進(jìn)行三角測(cè)量。此信息構(gòu)建 3D 地圖。

什么是激光雷達(dá) SLAM？

基于激光雷達(dá)的 SLAM 系統(tǒng)使用激光傳感器生成其環(huán)境的 3D 地圖。激光雷達(dá)（光探測(cè)和測(cè)距）通過(guò)發(fā)送光脈沖、將光脈沖從物體反射回傳感器并記錄飛行時(shí)間 (ToF) 來(lái)測(cè)量到物體的距離。

激光雷達(dá)快速、準(zhǔn)確，非常適合各種環(huán)境和條件。通過(guò)這種方法生成的激光傳感器點(diǎn)云非常準(zhǔn)確，非常適合多個(gè)行業(yè)。

地圖繪制發(fā)生了怎樣的變化

對(duì)于任何參與地理空間數(shù)據(jù)獲取的人來(lái)說(shuō)，SLAM 因其多功能性而成為一個(gè)重要的游戲規(guī)則改變者。它補(bǔ)充了其他形式的 3D 激光雷達(dá)數(shù)據(jù)捕獲，例如地面激光掃描，填補(bǔ)了難以到達(dá)區(qū)域的空白。

隨處繪制地圖 - 只需在環(huán)境中行走，邊走邊構(gòu)建數(shù)字地圖

什么是適合您的 SLAM？

以下是需要考慮的五個(gè)方面：

l速度和準(zhǔn)確性

l質(zhì)量失真

l靈活性和部署

l實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集

l多種環(huán)境下的使用

SLAM的不斷完善

在眾所周知的困難掃描環(huán)境（例如重復(fù)的走廊、光滑的隧道和有人移動(dòng)的空間）中測(cè)試 SLAM 技術(shù)，有助于完善、磨練和突破其極限。其結(jié)果是不斷改進(jìn)的 SLAM 算法，該算法非常強(qiáng)大，現(xiàn)在在室外開(kāi)放環(huán)境中與室內(nèi)一樣有效。

使用SLAM有什么好處？

基于 SLAM 的系統(tǒng)本質(zhì)上是移動(dòng)的——在移動(dòng)中使用時(shí)它們才能發(fā)揮最 佳性能。借助 SLAM 移動(dòng)地圖系統(tǒng)，您可以輕松地在環(huán)境中行走并構(gòu)建數(shù)字地圖，從而節(jié)省時(shí)間并提供經(jīng)濟(jì)高效的解決方案?；?SLAM 的移動(dòng)地圖系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)的速度提高了 10 倍。

GPS 拒絕區(qū)域中的 SLAM

GPS 需要至少三顆衛(wèi)星的視線才能發(fā)揮作用，因此無(wú)法在地下或室內(nèi)工作。此外，茂密森林等環(huán)境很難繪制地圖，因?yàn)闃?shù)冠阻擋了天空的視線，城市峽谷或高層建筑也阻擋了建成區(qū)的信號(hào)。SLAM 技術(shù)通過(guò)完全消除 GPS 來(lái)克服這些障礙。

LiDAR、SLAM 和 IMU

LiDAR SLAM 依靠光波來(lái)構(gòu)建周圍區(qū)域的圖像。LiDAR 用于構(gòu)建地圖并創(chuàng)建所收集數(shù)據(jù)的 3D 點(diǎn)云。SLAM 算法有助于計(jì)算最 佳位置估計(jì)，并通過(guò)慣性測(cè)量單元 (IMU) 進(jìn)一步增強(qiáng)。IMU 包括加速計(jì)、陀螺儀，有時(shí)還包括磁力計(jì)。

這些工具相結(jié)合，可以測(cè)量物體在 3D 空間中如何移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)或改變位置。該技術(shù)通常嵌入到各種產(chǎn)品中，包括無(wú)人機(jī)、智能手機(jī)，甚至“智能”運(yùn)動(dòng)器材，以幫助實(shí)時(shí)跟蹤物體的位置行蹤。該技術(shù)在 GPS 三角測(cè)量困難或不可能的情況下最為理想，例如在采礦或林業(yè)中，茂密的樹(shù)冠阻擋了全球定位數(shù)據(jù)。

它還可用于無(wú)人駕駛汽車、無(wú)人機(jī)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用、建筑物或封閉空間內(nèi)的室內(nèi)導(dǎo)航、建筑、工程和施工以及長(zhǎng)期城市規(guī)劃，其中“像森林一樣，” “混凝土叢林”可能會(huì)阻擋或部分干擾 GPS 信號(hào)。

除了基于 LiDAR 的 SLAM（包括 2D 和 3D 映射）之外，還有視覺(jué) SLAM 或 vSLAM。顧名思義，視覺(jué) SLAM 僅使用相機(jī)來(lái)計(jì)算設(shè)備相對(duì)于周圍環(huán)境的位置和方向，同時(shí)繪制環(huán)境圖。同時(shí)，基于特征的視覺(jué) SLAM 通過(guò)連續(xù)的相機(jī)幀跟蹤興趣點(diǎn)，以三角測(cè)量相機(jī)的 3D 位置。然后，該信息用于構(gòu)建 3D 地圖。

移動(dòng)掃描與 SLAM 的價(jià)值

通過(guò)基于 SLAM 的移動(dòng)掃描，可以更快地掃描更多位置，現(xiàn)場(chǎng)人員更少，數(shù)據(jù)缺口的風(fēng)險(xiǎn)更小，從而減少或消除重復(fù)現(xiàn)場(chǎng)訪問(wèn)。增強(qiáng)的吞吐量和項(xiàng)目間的敏捷性（得益于速度、準(zhǔn)確性、易用性和便攜性）可能意味著在現(xiàn)有和尚未開(kāi)發(fā)的市場(chǎng)中帶來(lái)重要的新商機(jī)。

SLAM 技術(shù)將繼續(xù)進(jìn)步，速度和準(zhǔn)確性將提高，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒗^續(xù)拓寬。

所有這些都表明，在繪制和測(cè)量室內(nèi)外物理世界方面，SLAM 技術(shù)正在迅速成為“灌籃高手”。