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商湯科技SenseMARS火星混合現(xiàn)實(shí)平臺(tái)，以更低成本、更易普及的AI視覺(jué)技術(shù)為核心，以高效低成本的方式實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外精準(zhǔn)定位和AR導(dǎo)航。

商湯SenseMARS火星混合現(xiàn)實(shí)平臺(tái)由浙江大學(xué)-商湯科技三維視覺(jué)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室與商湯產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)聯(lián)合打造，具備專業(yè)級(jí)高精度三維數(shù)字化地圖構(gòu)建、跨平臺(tái)和終端的空間感知計(jì)算、全場(chǎng)域厘米級(jí)的端云協(xié)同定位等空間定位和構(gòu)建能力，并可支持Android/iOS/Web/小程序等系統(tǒng)平臺(tái)，以及手機(jī)、平板電腦、AR/MR眼鏡等多種終端設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)室內(nèi)、室外等不同場(chǎng)景的AR/MR特效、導(dǎo)航和導(dǎo)覽等功能。

雖然，自1967年衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)開(kāi)放民用以來(lái)，經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展，導(dǎo)航定位已經(jīng)廣泛應(yīng)用于交通物流、地理信息、高精度測(cè)量等行業(yè)，提高了現(xiàn)代社會(huì)的運(yùn)行效率，給個(gè)人生活和旅行帶來(lái)了極大的便利。導(dǎo)航定位技術(shù)在室外場(chǎng)景中已經(jīng)非常流行，但室內(nèi)導(dǎo)航的應(yīng)用還沒(méi)有得到很好的發(fā)展。

一方面由于衛(wèi)星信號(hào)的衰減，衛(wèi)星導(dǎo)航定位在室內(nèi)幾乎毫無(wú)用武之地。另一方面，盡管基于藍(lán)牙信標(biāo)定位、Wi-Fi信號(hào)等專用設(shè)備的解決方案在一定程度上可以輔助室內(nèi)導(dǎo)航定位，但卻部署和維護(hù)成本高昂，不具備大規(guī)模推廣的條件。

商湯科技SenseMARS火星混合現(xiàn)實(shí)平臺(tái)基于視覺(jué)高精定位的AR導(dǎo)航

室內(nèi)導(dǎo)航的難點(diǎn)在哪里？展覽館、博物館、商場(chǎng)、交通樞紐等大型室內(nèi)場(chǎng)景環(huán)境復(fù)雜，規(guī)模巨大，并存在很多無(wú)紋理空間區(qū)域和視覺(jué)歧義區(qū)域，地圖數(shù)據(jù)的采集、制作及表達(dá)是一大難點(diǎn)。同時(shí)，伴隨光照、視點(diǎn)變化，用戶如何精準(zhǔn)快速地實(shí)現(xiàn)重定位也是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

稀疏點(diǎn)云地圖構(gòu)建采用運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)（Structure from Motion，簡(jiǎn)稱SfM）技術(shù)。利用離線采集的視頻或圖片提取場(chǎng)景中的視覺(jué)特征，恢復(fù)圖片的相機(jī)位姿和場(chǎng)景的稀疏三維點(diǎn)云，視覺(jué)特征和三維點(diǎn)云主要用于視覺(jué)重定位，而相機(jī)位姿可用來(lái)做進(jìn)一步的稠密三維幾何構(gòu)建。

稀疏點(diǎn)云地圖

稠密三維點(diǎn)云

以采集的視頻或圖片以及SfM恢復(fù)的相機(jī)位姿為輸入，經(jīng)過(guò)稠密深度估計(jì)、深度融合、網(wǎng)格構(gòu)建和紋理貼圖，最終輸出場(chǎng)景的精細(xì)化稠密點(diǎn)云和帶紋理的三維網(wǎng)格模型，這就是稠密三維幾何構(gòu)建。

得益于商湯在原創(chuàng)技術(shù)研發(fā)上的產(chǎn)學(xué)研優(yōu)勢(shì)，浙江大學(xué)-商湯三維視覺(jué)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)兩年多時(shí)間的技術(shù)攻關(guān)和打磨，提出基于單目/多目/全景相機(jī)、慣性測(cè)量單元、GPS等多源數(shù)據(jù)的采集方案和多源數(shù)據(jù)融合建圖算法，實(shí)現(xiàn)了高效穩(wěn)定的地圖數(shù)據(jù)采集、重建和更新。

2萬(wàn)平米場(chǎng)景一般可在1小時(shí)內(nèi)完成數(shù)據(jù)采集，6個(gè)小時(shí)左右完成三維重建和紋理貼圖（單節(jié)點(diǎn)服務(wù)器上），重建精度可達(dá)厘米級(jí)。

重建的高精度三維網(wǎng)格可以用來(lái)正確處理虛擬物體和真實(shí)場(chǎng)景的遮擋以及碰撞關(guān)系，實(shí)現(xiàn)具有高度真實(shí)感的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)效果。 

大規(guī)模3D地圖重建，SenseMARS生成的50萬(wàn)平方米杭州錢(qián)江世紀(jì)城園區(qū)地圖。

高精度三維數(shù)字化模型和紋理貼圖，SenseMARS生成的變壓器三維模型

讓機(jī)器輸出準(zhǔn)確匹配場(chǎng)景

有了地圖數(shù)據(jù)之后，用戶如何透過(guò)終端將導(dǎo)航指示箭頭等虛擬內(nèi)容無(wú)縫融合在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中？

關(guān)鍵就在于實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地獲取用戶的相機(jī)位姿，由視覺(jué)重定位和SLAM一起來(lái)實(shí)現(xiàn)。

視覺(jué)重定位以用戶拍攝圖像為輸入，將圖像中的特征與地圖數(shù)據(jù)中的特征進(jìn)行匹配，獲取圖像特征點(diǎn)和地圖三維點(diǎn)的2D-3D對(duì)應(yīng)關(guān)系，并計(jì)算圖像相機(jī)位姿，在SLAM過(guò)程中幫助進(jìn)行累積誤差的矯正。

SenseMARS視覺(jué)定位技術(shù)在商超、展館等典型室內(nèi)場(chǎng)景成功率高于95%，結(jié)合SLAM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定的位姿跟蹤，同時(shí)拓展地圖未覆蓋到的區(qū)域。

SLAM技術(shù)利用相機(jī)、IMU等常見(jiàn)的傳感器信息可以實(shí)時(shí)計(jì)算出當(dāng)前設(shè)備的6DoF位姿，保證圖像上AR效果與真實(shí)環(huán)境的一致性、穩(wěn)定性及貼合性。
再借助離線高精度地圖和高精定位結(jié)果，就可以保證在大尺度場(chǎng)景下長(zhǎng)時(shí)間的高精定位和跟蹤。

此外，針對(duì)目前APP方案比較重且SLAM算法的機(jī)型覆蓋率不足的問(wèn)題，商湯同時(shí)提供了輕量級(jí)的Web SLAM能力，能夠在H5和小程序中實(shí)時(shí)運(yùn)行。
用戶無(wú)需安裝App只需簡(jiǎn)單掃描二維碼，即可體驗(yàn)完整的室內(nèi)外定位和AR導(dǎo)航導(dǎo)覽能力。

基于以上這些技術(shù)，商湯SenseMARS平臺(tái)可以支撐多種實(shí)際復(fù)雜場(chǎng)景中的高精度增強(qiáng)/混合現(xiàn)實(shí)需求。在GPS信號(hào)難以覆蓋的區(qū)域，讓用戶可通過(guò)圖像或視頻實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地獲取自身位置。

結(jié)合商湯SLAM技術(shù)還能以增強(qiáng)/混合現(xiàn)實(shí)的方式獲取場(chǎng)景的額外信息如導(dǎo)航、導(dǎo)覽、商家介紹等基于位置的內(nèi)容增強(qiáng)，切身感受AR與生活場(chǎng)景的巧妙融合。