如何低成本解决空间定位问题?欢创科技以“单目+AI算法”切入

2017/8/15 17:13:04
在VR领域,空间定位与追踪是保证用户体验的关键一环,其不仅能更好地提供沉浸感,也能大幅降低用户位移带来的画面不同步感及眩晕感。

在已推出的VR头盔中,HTC Vive的产品体验处于领先地位,很重要的一个原因是它拥有Lighthouse空间定位系统,系统基于“激光光塔+光敏二极阵列”技术方案,能够实现高精度、高反应速度的室内定位,从而在交互体验上比竞品更胜一筹。

但在欢创科技Camsense创始人兼CEO周琨看来,要运用到消费电子领域,Lighthouse系统的价格略昂贵。欢创科技希望能为工业领域、虚拟现实、智能电视等行业提供更低成本、高性能的空间定位和位置追踪系统,以解决人机交互与高精度定位问题。


在VR领域,欢创科技选择开发的是一套Outside-in Tracking空间定位方案(inside-out方案也将在不久后推出),通过外部的红外摄像头和特征点追踪,去定位人头部和控制器的位置。


具体而言,欢创科技会在VR头盔和移动手柄上放置LED主动光源,这些LED光源会自行发光,且不同光源发出的光颜色不同。因为红外摄像头本身已屏蔽掉了大部分可见光信息,这样摄像头在拍摄时,就能将光源与背景环境、不同光源的相对位置进行很好的区分,深度学习算法再通过计算LED光源在图片中的坐标来推算光源相对于摄像头的位置,并最终确定手柄和头显的位置。

考虑到单目摄像头在定位精度上与双目方案存在一定差距,对算法的挑战性更大,欢创科技在四个方面予以了优化:

一是通过高帧率连续空间采样来提高标定精度,可理解为对一幅原本细节粗疏的画面重复拍照,以尽可能提高采集样本的数量,从而补充更多像素点信息;

二是通过算法优化,将图像提取精度精确到0.01个像素,即亚亚像素级别,比业内其他公司要高一个数量级(10倍左右)。其技术逻辑是将每个像素分成更小的单元,并对这些更小的单元实施插值算法,这样就可以用相对低像素的单目摄像头,达到高价硬件才能实现的性能,从而降低硬件成本;

三是采用多传感器融合技术,通过加入IMU惯性测量单元采集到的信息来提高信噪比;

四是通过调制光线,去除环境光照等干扰因素对摄像头的影响。



周琨告诉Xtecher,欢创科技是全球第二家采用单目实现VR三维空间定位系统的公司,并与采用同类方案的Oculus Rift进行过比对,在平均位移误差、平均旋转角度误差以及平均位移抖动、平均旋转角度抖动等指标上已优于Oculus方案,且硬件元器件成本更低。这套方案吸引了HTC的注意,HTC王雪红今年曾到访欢创科技进行考察。

商用客户方面,欢创科技已经和国内某VR标杆客户签署了空间定位产品合作协议,为其提供空间定位产品;国内某著名VR标杆客户正在评估,在参与评估的项目中,欢创科技的技术指标排名第一。此外,欢创科技也同国外某VR客户签署了产品合作协议。

基于自家系统,欢创科技推出了两款高精度摄像头——适用于电视操控、电视游戏、机器人室内导航的双目摄像机Camsense M1,适用于VR空间定位、工业领域定位的单目摄像机Camsense M2,均已量产出货。此外,公司也可提供针对VR游戏的摄像头和移动手柄,以及适配于电视游戏的摄像头和游戏光枪,以代工的方式生产。

智能电视作为欢创科技最早切入的领域,仅游戏光枪一项,公司先后与创维、乐视、酷开、海信等主流电视厂商达成了合作,迄今累计出货量达到十余万台,产品成本定价仅在百元左右,赢利点包括硬件销售及SDK收费。合作模式为B2B2C——欢创科技提供摄像头和游戏手柄硬件给电视厂商,电视厂商再以搭配销售或赠送的形式推向C端用户。这样的做法,减少了运营成本,欢创科技能够专注于软件层面的开发。

除电视和VR,为充分发挥定位技术上的优势,欢创科技正和上海大学联合开发一套面向工业领域的机器臂高精度3D测量的解决方案,以最大程度降低机器臂操作误差,可用于大型精密零件的柔性自动化装配线。潜在客户包括中国商用飞机公司等高端制造企业,该系统要求在大型测量空间内达到0.2mm的定位精度,欢创科技的定位系统能够胜任这一挑战。

谈及未来规划,周琨表示,公司下一步将专注于工业领域以及VR设备研发,智能电视作为公司当前主要营收来源,已建立起一定市场口碑度,将继续重点推广。

公司现有员工以研发为主, CEO周琨,连续创业者,清华大学深圳研究生院硕士导师,深圳市高层次人才,南山区领航人才,师从973首席科学家、长江学者戴琼海教授,在人机交互领域研究超过十年,拥有发明专利十余项,曾先后就职于芝加哥贝尔实验室、中国移动等知名企业;首席科学家戴琼海,清华大学自动化系教授、博导、副系主任,2012年国家技术发明一等奖获得者、973首席科学家、长江学者、杰出青年基金获得者,在3D图像处理、3D图像显示、光场计算有深厚积淀。

欢创科技于2014年成立,同年6月获得国内著名互联网天使投资人500万天使融资,2016年6月完成东方富海、乐视数千万Pre-A轮融资,2016年10月获深圳市100万元无偿资助,现已启动新一轮融资,将用于技术研发、团队建设及市场拓展。

另据最新消息,欢创科技已成功通过腾讯AI加速器近1000:20比例遴选,即将入驻腾讯AI加速器,将获得由腾讯提供的AI技术、资本、导师、渠道、市场等五大层面的创业扶持。