聊聊旷厂黑科技 | 室内视觉定位导航，补齐导航的最后一块拼图

“路线规划成功，开始导航”，“前方十字路口请沿最右侧道路行驶”......这些导航语音已经成为了很多人依赖的信息播报。面对每天层出不穷的城市新坐标，手机地图导航拯救了迷茫的路痴，成为了车主、行人的“导航眼”。

但是，距离完全拯救路痴，还有“最后一块拼图”要加速补齐。在停车场寻找商场出入口、电梯间；在大型商场里找到咖啡馆、餐厅；甚至在办公楼里，找会议室...这些复杂的室内场景催生了对“室内导航”的需求，但受限于空间和信号的限制，室内导航的技术发展还没有完全成熟。

以AI 算法见长的旷视也一直在寻求和探索低成本、全离线、简单易用的室内视觉定位方式。

2019年的10月，在旷视内部的一次Hackathon 大赛中，旷视的算法研究员受到自家机器人产品上的视觉重定位技术启发，想出了在手机上使用摄像头进行视觉定位寻找会议室的创意。经过近两年的持续打磨和升级，目前该技术已在现实中得到落地，有望加速视觉定位系统行业应用。

在7月举办的旷视技术开放日上，研究员也向参观者实地演示了室内视觉定位导航系统：打开指定手机 App，只需用摄像头对准周围特征明显的环境，选取要前往的目的地，App 就可以直接获取当前位置的定位信息，和前往目的地的路径导航，在 AR 实景叠加的路线、路标、箭头指引下，帮助用户轻松找到目的地。

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室内定位与导航的作用，是在室内场景下利用手机或其他移动设备，实现定位并引导用户抵达目的地。相较臻于成熟的室外定位系统，室内定位由于对精度要求更高、施工部署更难、定位平台不统一等原因，发展相对滞后。

具体来说，由于室内环境复杂多变，房间、物品之间的距离更近，参与定位的设备又多，室内导航对定位精度的要求远高于室外，尤其是部分涉及到高速移动设备定位的行业，对精度的要求可能是厘米级，同时对定位时延要求也非常苛刻。此外，形成室外定位网络需要发射卫星，对接的管理部门线条清晰，但室内定位网络需要在每个楼宇单独部署站点，需要大量的物业协调沟通，同时室内空间私密性更强，进一步增加了布网的工作量。碎片化的应用场景也增加了更新维护室内地图的成本。

来源：中国移动牵头发布的《室内定位白皮书（2020年）》

目前，市面常见的室内导航，主要依靠蓝牙、WiFi 等技术进行识别，这也不可避免地容易产生成本较高、精度较低、场景使用受限等问题。尤其在举办大型演唱会或球赛等相对封闭的场馆，即使有移动或者 WiFi 信号，但现场万人扎堆，手机信号差，几乎不可能完成导航。随着应用场景多样化、复杂化，以及用户体验需求不断提升，现阶段的室内导航亟需新的技术加以升级改善。

相较于其他室内定位技术，室内视觉定位技术具有高精度、易部署的特点，无需对室内建筑环境二次装修改造，仅使用激光视觉地图采集设备对现有环境采集，就可以实现定位功能，并且将传统GPS定位的5米精度，WiFi、蓝牙定位的1-3米精度提升至亚米级精度。

以旷视研发的室内视觉定位导航系统为例，它无需借助过多设备，除手机外无需额外增加传感器，室内环境也无需加装辅助定位设备，因而具有成本优势。同时，根据不同场景的需求，系统支持手机离线使用，无需依赖网络信号，即可完成定位+导航。对于商场、停车场、医院、体育场馆等有着寻找目的地需求的场景，室内视觉定位导航可以极低的初装及维护成本灵活接入。

室内视觉定位导航系统，主要由激光视觉联合建图、纯视觉定位和 AR 导航三个核心技术所支撑。旷视凭借在图像识别和 SLAM 技术（即时定位与地图重建）等方面的传统优势，早在几年前就已经开始研发建图和视觉定位算法，并将领先的算法应用到了产品中。旷视2020年上市的S800V AGV，就已经使用这套算法。而在今年CVPR 2021 Image Matching比赛上，旷视更是凭借相应算法勇夺两项冠军。

建图

和成语“按图索骥”一样，作为实现室内导航的第一步，建图至关重要。在建图阶段，旷视使用自研建图背包设备采集数据，再使用激光与视觉联合的建图技术进行建图，保障了视觉特征点的精度达到厘米级。

激光视觉联合视觉特征点建图

定位

视觉SLAM作为一项日趋成熟的技术，已经逐渐应用在AGV、自动驾驶等行业。在手机上做视觉SLAM，则是旷视将积累的传统优势算法用在新业务、新场景的尝试。相比于如使用AGV的工厂场景等，室内定位的场景更加复杂多变，会更多地出现如白墙长走廊、室内结构重复等不利于传统视觉SLAM的情况。对此，旷视一方面积极提升定位算法效果， 如CVPR 2021夺冠算法就可以在更多场景完成匹配定位；另一方面在视觉SLAM精确定位前，基于旷视领先的图像识别技术加入了更多的辅助定位策略，可以在先将用户位置确定在一个比较小的范围后再视觉定位，解决了重复场景定位失败的问题。

 AR

AR (Augmented Reality，即增强现实技术)是一种创新的交互方式，可实时地计算摄影机影像位置和角度，并加上相对应图像、视频、3D 模型的技术，最终目标是在屏幕上把虚拟世界置放到现实世界中，进行交互。旷视基于手机 AR 技术，结合路径规划算法与 VIO 技术实现室内的实时 AR 导航，进一步增强了导航系统的操作易用性。相比于传统的二维地图导航，也提升了用户体验和交互。

在室外定位导航日趋完善的今天，室内精细定位导航终将补齐导航服务的“最后一块拼图”。从2019年的小试牛刀，到如今落地应用在国家大型场馆等，旷视室内导航技术如同一粒种子，一直拔节生长到今天，持续打磨和升级，为当下应用，也为未来前瞻。