到底SLAM是什么，又有哪些好處？

前兩天AI君的一個(gè)朋友跑來找我，說他最近想買個(gè)掃地機(jī)器人，看到很多高端品牌的產(chǎn)品介紹里都會(huì)提到一個(gè)名詞，SLAM。

（圖片來自 戴森360eye售價(jià)6440）

（圖片來自irobot960售價(jià)4999）

而且他還發(fā)現(xiàn)，提到SLAM的掃地機(jī)器人都會(huì)比一般的貴，有些還能邊掃邊通過App生成地圖。

所以到底SLAM是什么，又有哪些好處？今天就給大家簡(jiǎn)單科普一下。

SLAM的起源

SLAM的全名叫做Simultaneous Localization and Mapping，翻譯過來就是同步定位與建圖。用“一邊…一邊…”造句就是，一邊計(jì)算自身位置，一邊構(gòu)建地圖的過程。

具體是啥意思呢？

我們先來介紹下SLAM的“祖上”--潛艇定位。

潛艇大家都知道，是在海底活動(dòng)的，通常潛艇的下潛深度在400~500m左右，這塊區(qū)域被稱為無光區(qū)（透光區(qū)也用不著潛艇了…）。

在這樣的環(huán)境中活動(dòng)差不多就跟你現(xiàn)在閉上眼睛在房間里走動(dòng)一樣，指不定就碰上什么了。

所以為了能安全執(zhí)行軍事任務(wù)，潛艇多數(shù)是用INS(慣性導(dǎo)航)和APS(水聲導(dǎo)航)聯(lián)合定位，加上航跡測(cè)繪和海圖資料推算大致的艦艇位置，并且通過天文導(dǎo)航來糾正。

除此之外，潛艇還會(huì)進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)暮D測(cè)繪、洋流測(cè)繪、海底地形測(cè)繪等一系列的水文測(cè)繪，最終形成水文海圖。

像這樣定位加測(cè)繪制圖的過程就是SLAM的雛形。

順便提一句：

潛艇花錢可以買，但是水文資料沒人會(huì)賣給你，所以周邊國家即使擁有了先進(jìn)的潛艇，但是沒有自己詳細(xì)的水文海圖資料，也無法發(fā)揮潛艇的戰(zhàn)斗力，甚至嚴(yán)重限制了潛艇的活動(dòng)范圍。這也是為什么我們要驅(qū)趕他國迫近的水文測(cè)量船的原因。

傳感器，SLAM的眼

SLAM要實(shí)現(xiàn)定位和制圖，第一步就是采集數(shù)據(jù)，而采集數(shù)據(jù)的關(guān)鍵就是傳感器，可以說沒有傳感器就沒有SLAM。而SLAM上的傳感器種類多樣，目前主流的我們可以將其分為兩大類：激光雷達(dá)和攝像頭。

以激光雷達(dá)為傳感器的SLAM，我們簡(jiǎn)稱為激光SLAM。

激光雷達(dá)能測(cè)量周圍障礙點(diǎn)的角度和距離等信息，其特點(diǎn)是快、準(zhǔn)、小，就是采集速度快、測(cè)量精準(zhǔn)、計(jì)算量小。因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)，激光雷達(dá)廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，比如激光制導(dǎo)導(dǎo)彈。

但是好東西都有一個(gè)特點(diǎn)，那就是貴。因此用了激光SLAM的商品通常都很貴，比如豪車。

這是世界上最早宣布實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛L3級(jí)別的量產(chǎn)車型--2018款?yuàn)W迪A8，就是蜘蛛俠的“教練車”，售價(jià)120萬。

這里需要注意幾個(gè)點(diǎn)：

L3級(jí)別是自動(dòng)駕駛技術(shù)分級(jí)，有L0~5 6個(gè)級(jí)別，L0就是人為駕駛，L5則是完全自動(dòng)駕駛。特斯拉目前實(shí)現(xiàn)了L2級(jí)別。

目前有很多品牌汽車聲稱實(shí)現(xiàn)L3級(jí)別，但是都仍處于試驗(yàn)階段，真正敢讓消費(fèi)者（并且是高端消費(fèi)者）買了用的只有奧迪A8。

之所以奧迪敢將自家的L3級(jí)別自動(dòng)駕駛技術(shù)拿來賣，一個(gè)原因就是它用的傳感器多，而且還用上了別家沒有的激光傳感器。

（擁有自動(dòng)駕駛功能汽車的傳感器配置 知乎-陳光）

有了如此多的傳感器，奧迪A8對(duì)周圍環(huán)境就有了更廣的感知范圍，有了激光雷達(dá)就有了更精確的角度和距離的測(cè)量。這些就是奧迪的底氣。

看到這兒有人要問了，既然都用了這么多傳感器了，咋還沒實(shí)現(xiàn)L4級(jí)別的完全自動(dòng)駕駛呢？

其實(shí)如果在特定的路段，L4是可以實(shí)現(xiàn)的。但是，現(xiàn)實(shí)路況的復(fù)雜程度你也知道，連擁有“究極傳感器”-眼睛的人類都不能保證沒有刮擦，再加上萬惡的加塞，只能說L4可能不是單純靠技術(shù)就能實(shí)現(xiàn)的。

（傳感器表示也很為難）

我們?cè)僬f回傳感器。

另一種傳感器就是大家很熟悉的攝像頭。以攝像頭為傳感器的SLAM叫VSLAM，即視覺SLAM。

視覺SLAM的一大優(yōu)勢(shì)就是價(jià)格便宜。

室內(nèi)應(yīng)用較廣的中低端近距離平面激光雷達(dá)也是千元級(jí)的，差不多跟高端工業(yè)攝像頭同價(jià)，而A8上高端室外多線激光雷達(dá)價(jià)格則更高。雖然激光雷達(dá)的價(jià)格隨著量產(chǎn)可能會(huì)大幅下降，但是能否降到同檔次攝像頭的水平尚未可知。

當(dāng)然，視覺SLAM也不是“便宜沒好貨”的存在，相反視覺SLAM的應(yīng)用場(chǎng)景比激光雷達(dá)更豐富。

為什么呢？就是因?yàn)閿z像頭能拍攝畫面。能拍攝畫面的好處就在于視覺SLAM可以用在各種復(fù)雜且動(dòng)態(tài)的場(chǎng)景。打個(gè)比方，如果未來要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人管家，就得依靠視覺SLAM告訴他廚房和客廳的區(qū)別，到廚房可以做飯，而到了客廳就可以播放音樂。

視覺SLAM和激光SLAM其實(shí)各有千秋，各自的優(yōu)缺點(diǎn)還有很多，在具體的應(yīng)用環(huán)境中往往也是兩者結(jié)合使用，這里就不往下細(xì)說了。

回到開頭提到的掃地機(jī)器人，帶SLAM和不帶SLAM的產(chǎn)品價(jià)格差異大，說到底就是清掃效率不同。顯然，通過SLAM測(cè)量建圖的掃地機(jī)器人，能基于構(gòu)建的地圖規(guī)劃路線，更高效的覆蓋目標(biāo)清掃區(qū)域。

AR，你身邊的SLAM

如果你家沒買自動(dòng)駕駛汽車，也沒買掃地機(jī)器人，那么還有一種方式能讓你直觀感受SLAM，那就是AR。

AR的學(xué)名叫增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。相信很多人看到這個(gè)詞會(huì)馬上想到一款游戲--Pokemon Go。

沒錯(cuò)，Pokemon Go就是AR游戲。

氮素!

（劃重點(diǎn)，要考）

pokemongo里并沒有SLAM。

為什么呢？

因?yàn)閜okemon go里的小精靈也好，精靈球也好，不會(huì)隨著你的手機(jī)移動(dòng)而變化。而真正用了SLAM的AR是這樣的：

在這里，iPad攝像頭就是視覺傳感器，開啟后開始定位并實(shí)時(shí)建圖，根據(jù)小孩的位姿變化不斷調(diào)整畫作的大小和位置，讓你感覺仿佛這幅名作就真實(shí)出現(xiàn)在你面前，用行話說就是，沉浸感很強(qiáng)。

提到沉浸感，就不得不說我們網(wǎng)易AR的技術(shù)了。

// 硬廣時(shí)間 //

首先我們的SLAM測(cè)量建圖精準(zhǔn)，不會(huì)有“出戲”的沉浸感。

其次機(jī)型覆蓋率高。視覺SLAM的運(yùn)算負(fù)荷比較大，如果用千元機(jī)使用AR，由于硬件的原因往往會(huì)出現(xiàn)卡頓等渣效果。而我們網(wǎng)易AR，通過技術(shù)優(yōu)化使AR更加穩(wěn)定和低耗，輕松覆蓋市面上95%的機(jī)型。（沒理由歧視千元機(jī)嘛?。?/p>

另外就是渲染能力。