<p>精確的3D建筑地圖是許多不同用途的寶貴資產(chǎn)，從保護(hù)歷史遺址到繪制災(zāi)區(qū)地圖。然而，限制它們廣泛使用的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)是，生產(chǎn)它們是高度勞動(dòng)密集型的，需要昂貴的技術(shù)設(shè)備。牛津機(jī)器人研究所(ORI)是工程科學(xué)系的一部分，該研究所的研究人員通過開發(fā)輕量級(jí)手持技術(shù)解決了這一問題，該技術(shù)能夠在幾小時(shí)內(nèi)繪制整個(gè)建筑物的地圖。</p> <p>&nbsp;</p> <p>為了生產(chǎn)這些產(chǎn)品，該團(tuán)隊(duì)必須克服機(jī)器人和自主技術(shù)中的一個(gè)基本問題:同步定位和測(cè)繪(SLAM)。動(dòng)態(tài)機(jī)器人系統(tǒng)小組的負(fù)責(zé)人莫里斯&middot;法倫副教授解釋說:&ldquo;SLAM是一個(gè)計(jì)算問題，它為機(jī)器人配備了態(tài)勢(shì)感知能力，這樣它們就可以在構(gòu)建未知環(huán)境地圖的同時(shí)跟蹤自己在其中的位置。&rdquo;&rdquo;為了快速繪制建筑地圖，需要將傳感器和位置數(shù)據(jù)結(jié)合起來重建周圍環(huán)境的強(qiáng)大算法。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>ORI團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新的手持設(shè)備，融合了不同類型的傳感器，使他們的SLAM算法可以在許多環(huán)境中工作。這增加了所得到的3D模型的穩(wěn)健性和準(zhǔn)確性。該設(shè)備將五個(gè)攝像頭、一個(gè)慣性測(cè)量單元(IMU)和一個(gè)激光掃描儀(LIDAR)組合成一個(gè)單元。</p> <p>&nbsp;</p> <p>為了測(cè)試他們新穎的SLAM算法的能力，該團(tuán)隊(duì)與謝爾登劇院的運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)合作:這是一座六層的一級(jí)保護(hù)建筑，是牛津大學(xué)的官方禮儀大廳。首先，該團(tuán)隊(duì)使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量級(jí)3D激光掃描儀制作了一張高分辨率的地圖，該掃描儀安裝在一個(gè)三腳架上，重達(dá)10公斤。</p> <p><br />動(dòng)態(tài)機(jī)器人系統(tǒng)組博士生、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人張林桐說:&ldquo;傳統(tǒng)映射方法的缺點(diǎn)立即顯現(xiàn)出來。&rdquo;&ldquo;要完成完整的調(diào)查，需要把三腳架和掃描儀放在數(shù)百個(gè)不同的位置，而且在狹窄的樓梯上移動(dòng)它非常具有挑戰(zhàn)性。&rdquo;整個(gè)過程耗時(shí)四天，期間劇院不得對(duì)外開放。&ldquo;相比之下，用手持設(shè)備繪制謝爾登人的地圖只需要30分鐘，相當(dāng)于繞著大樓走一圈的時(shí)間。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>在編譯了兩種設(shè)備的數(shù)據(jù)集后，該團(tuán)隊(duì)與喜利得公司合作，為來自世界各地的研究人員提供了使用數(shù)據(jù)的機(jī)會(huì)。由手持設(shè)備捕獲的信息成為2022年喜利得SLAM挑戰(zhàn)賽的基礎(chǔ):這是一項(xiàng)年度比賽，通過提供來自具有挑戰(zhàn)性的現(xiàn)實(shí)環(huán)境的數(shù)據(jù)集，鼓勵(lì)開發(fā)改進(jìn)的SLAM算法。</p> <p>&nbsp;</p> <p>林桐說，SLAM算法通常是在有限的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中開發(fā)的，不能代表現(xiàn)實(shí)世界的情況。&ldquo;謝爾登數(shù)據(jù)集擁有獨(dú)特的架構(gòu)、黑暗的角落、長(zhǎng)長(zhǎng)的走廊和動(dòng)態(tài)的物體，完美地打破了現(xiàn)有的SLAM算法，挑戰(zhàn)了研究人員。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>這次比賽吸引了來自世界各地工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的40多份參賽作品。在提交了基于手持設(shè)備數(shù)據(jù)集的算法后，每個(gè)團(tuán)隊(duì)都會(huì)收到一份基于使用測(cè)量級(jí)3D掃描儀生成的地圖的詳細(xì)精度報(bào)告。表現(xiàn)最好的團(tuán)隊(duì)，CSIRO(一家來自澳大利亞的研究實(shí)驗(yàn)室)和V&amp;R Vision and Robotics(一家總部位于德國的公司)，在整個(gè)過程中取得了與測(cè)量級(jí)模型相差不到1厘米的結(jié)果。這是算法應(yīng)用于建筑和測(cè)量部門的關(guān)鍵門檻。</p> <p><br />該團(tuán)隊(duì)預(yù)測(cè)，快速3D掃描可以在建筑保護(hù)中得到廣泛應(yīng)用，還可以幫助提高可達(dá)性，使那些行動(dòng)不便的人虛擬地游覽感興趣的景點(diǎn)。法倫副教授補(bǔ)充說:&ldquo;我們也在研究如何將這項(xiàng)技術(shù)與自主機(jī)器人和無人機(jī)的研究結(jié)合起來。&rdquo;&ldquo;這可以快速繪制出人類難以進(jìn)入或不安全的區(qū)域，比如災(zāi)區(qū)和廢棄的核電站。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>法倫教授的團(tuán)隊(duì)還通過一個(gè)名為NavLive的衍生產(chǎn)品，邁出了將這項(xiàng)技術(shù)商業(yè)化的第一步。</p> <p>&nbsp;</p> <p>謝爾登學(xué)院館長(zhǎng)主席喬治娜&middot;保羅教授說:&ldquo;我們很高興謝爾登學(xué)院最著名的歷史建筑之一的劇院成為測(cè)試最新3D地圖技術(shù)的地點(diǎn)。&rdquo;在考慮增加謝爾登劇院對(duì)更多樣化的游客和觀眾的可訪問性時(shí)，劇院的交互式3D模型有助于策展人和支持他們的團(tuán)隊(duì)了解這座迷人的17世紀(jì)建筑的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。但這個(gè)數(shù)字模型本身就很有吸引力，我們希望它能吸引那些坐在電腦屏幕前探索謝爾登模型的人。&rdquo;</p> <p><img src="https://www.ox.ac.uk/sites/files/oxford/styles/ow_content_width/s3/media_wysiwyg/IMG_1710_Group%20RESIZED_1.jpg?itok=RJv1POY_" alt="From left to right: Lintong Zhang, Frank Fu and Professor Maurice Fallon, from the Oxford Robotics Institute. Image credit: Amber Allen." width="808" height="538" />&nbsp;</p> <p>研究&ldquo;Hilti-Oxford Dataset:同步定位和測(cè)繪的毫米精確基準(zhǔn)&rdquo;發(fā)表在《IEEE機(jī)器人與自動(dòng)化快報(bào)》上。</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究團(tuán)隊(duì)要感謝謝爾登劇院的運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)，感謝喜利得組織了2022年喜利得SLAM挑戰(zhàn)賽，并感謝他們租借3D激光掃描儀。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學(xué)態(tài)度觀點(diǎn)。</p> </blockquote>