6月10-11日，北京国家会议中心，以“构筑地理信息新生态”为主题的2015年全球地理信息开发者大会 (WGDC2015)在此拉开帷幕。
6月11日，WGDC2015-智慧城市峰会在北京国家会议中心4层报告厅举办。WGDC自2012年起开始举办，四年时间里，伴随着中国地理信息产业的快速发展，WGDC已经成为位置与空间领域最具影响力的技术创新盛会。
其中智慧城市峰会一直都是WGDC分论坛中的主力，今年的智慧城市峰会更加精彩：来自政府部门、地理信息行业、规划领域、互联网、英国的嘉宾为我们分享了自己的观点、案例和产品。现场气氛热烈、精彩观点迸发、掌声不断。
在智慧城市峰会中，北京华泰天宇科技有限公司总裁郑勇带来了主题为“室内移动测量解决方案：SLAM”的精彩演讲。
以下为演讲实录(未经本人核实)：
郑勇：谢谢大家，各位下午好，感谢3sNews，非常高兴有这个机会跟大家交流。这两天我们看了很多很多很令人激动的一些东西，一些产品，一些技术，比如另外一个论坛是倾斜摄影和无人机的论坛，倾斜摄影和智慧城市怎么发生关系呢?昨天我刚刚把奥运村的倾斜三维打开看了，我们看到鸟巢、水立方，之后到我们的会议中心。当他的鼠标点到会议中心门口的时候，有人问你能不能进去?还有很多做街景的给大家街景看看的很好，街景到某个商场的门口，有人问你们能不能进去。还有很多移动互联公司做智慧商场，包括做智慧建筑，需要精准的获得二维或者三维地图的依据，如何获取，很多移动互联，他们做智慧商场，地下停车场，如何获取?所以，今天我跟各位探讨的是我们室内测量技术，如何用很高的效率尽快的得到室内的二三维，这是我们今天探讨的主题。
我会讲的比较快，所以大家如果感兴趣，可以关注我们的微信公众号。我们室内移动技术，其实主要是两部分，一个是Mobile，一个是Indoor。移动测量不用多讲了，移动测量就是迅速获取海量数据的手段，我们老讲大数据，其实大数据真正的基础是什么?是一个能够迅速的获取海量数据的一个数据采集的技术手段。我们首先有了这种手段，能够采集数据，后面才是数据应用的问题。所以，这个数据获取手段非常重要。我们今天讲的就是这部分内容。
移动测量能不能进入室内?我们看了很多测量设备，包括倾斜摄影，其实也是一种移动测量，只是在天上的。室内你们可能见的很少。这个可能是用的很多，一款非常好的室内扫描的设备，激光三维扫描仪，它是相位的，所以扫描室内非常合适。比如我用它扫整个国际会议中心，它的整个工作可能持续几个月。我们的方案是什么?这是我们很早，2011年的时候最早的雏形，但那时候我们就叫移动，所以我们可以在室内进行移动扫描。移动扫描和静态的区别在哪儿?首先是效率，如果我只扫描一层，大概要几个小时，我们如果走一圈，大概一二十分钟，这就是效率的问题，是几十倍的对比。
在数据处理上面，当你拿到一个室内的静态站的点云，可能有几百上千个点云要拼起来，这个工作量非常巨大，现在有很多自动拼接的方式，但是跟操作人的技巧有很大关系。我们是没有拼接的，一次性扫描出来的是完整的激光点云，所以我们在点云拼接上面效率会高几十倍。大量的点云拼接之后，会造成漂移的误差，因为我们是一次性直接成图的完整的点云，所以我们没有这个问题。还有我们会遇到静态采集，它会遇到一些死角的问题，就是你扫描的东西是不可视的。我们有可能比如屏幕后面是我关注的东西，我摆在这儿没有扫掉，如果意识到了，可以在这儿再加一站，扫了再拼起来，有的可能太多，就会漏了，我们不会发生这个问题。
这个不是我们做的效果图，这是我们在实际扫描的时候实时的一个画面的图。中间这个三角的位置就是我们扫描的移动设备，我在办公楼里移动的时候，所有可扫描的东西都是可视的，走到哪儿能看到哪儿。这里面比如有一些遮挡，有一些点是挡住了，挡住这些点可能不关键，不是那么重要。如果重要的静态的需要支一单过去，如果那边需要扫，可能走一圈，可能多增加几十秒的时间，效率非常高。所以，有了这套东西，所有你要扫描的建筑在你的掌控之内，不会担心丢一些死角。
这是移动，就是带来效率上的提高，Indoor的部分。室内移动为什么大家都不能做?它的瓶颈就在这儿，因为我在室内没有GPS，没有位置，我怎么做?看看这个方案。这个是我很尊敬的一家业内很有名的公司，我在这个公司前后待过将近十年，这是一款非常好的设备，首先是集成了一个整机，它本身IMU造价非常高，这种太昂贵的设备，可能在我们国内很难普及。它自己有一套不错的算法，它的算法里面要求你在同一个已知点上做初始化，做一次初始化是45分钟，就是45分钟不能工作，要停在那儿，这个对我们来说挺难接受，因为对我来说，45分钟可以完成一栋楼了，没有办法能够忍受它停在那里。
这是我们的做法，今天来的很多，我们有很多专家，包括有人到我们的展台上说我五年前就搞过这个算法，我们只是把它真正做成一个商业化的产品。我们用的是SLAM，这是一个机器人上用的技术，这边有一个激光头。什么是SLAM?同步定位与制图算法。什么叫同步定位与制图，它把移动测量分成两个部分，我们在做移动测量的时候，测量的扫描仪或者相机是做Mapping，Location的设备，所以我们必须加起来才能做结果。
同步是什么意思?我们用激光雷达获取数据，同时用Mapping做Location。我们里面没有GPS，也没有IMU，它完全靠本身对环境的确定来定自己的位置。这是搞SLAM的专家对SLAM的解释，SLAM就是一个测图的过程，就是对你不熟悉的建筑，对熟悉的环境测图。怎么理解呢?如果我现在站在这里边，我想扫描这个大厅，当我一个没有定位的设备，我站在这里的时候，其实我不知道我在什么位置。
为什么机器人它一定能找到路径，从这个门出去，不会走下去，因为机器人完全是对环境的判断，它会判断，走到这个位置会摔下去，这边有人，我不能过去，然后怎么判断?这种判断就是一个测图的过程。所以，我的设备开机之后，第一分钟把它打开，迅速的呈现一个二维的平面图根据环境，激光雷达扫了一个平面图之后，我自然知道我处于平面图的什么位置。当我再走一步的时候，继续扫描，继续确定我的位置，同时把前面的位置记录下来，这个就是SLAM。就是我在移动中根据环境定我的位置，反而把路径记录下来。
所以，SLAM是一个非常好的室内的设备，其实不止室内，我们在城市里，在建筑群，或者在很多林子遮挡很厉害的衡量下，GPS用的越好的空间，SLAM越是没用的，GPS越困难，完全不能用的环境里，对SLAM来说，它是一个特别好的环境，我通过这个就可以定位。
那么，SLAM的一个数据处理的过程，是什么过程呢?它的第一步是我们先解算一个二维图，刚才那个屏幕是一个实时的二维图，这都是我们测的二维图，然后它里面大量的工作做一个Auto-constraint，当你比如想人的步数5公里，设备的扫描距离30米，我从这个地方往前走的时候，这个墙会扫很多遍，会有大量冗余的数据。所以，前两天我们在群里讨论，有人置疑你的精度怎么能达到，精度是这样的，通过你大量的数据，你一定会想办法进行校准，提高精度，这个就是大量数据，当然在这个图会非常难。
找到大量它是自动的，所以软件处理都是自动的，在constraint会形成精准的二维图，有了精准的二维图后，我们在这上面处理三维的点云，所以为什么点云没有拼接是一个整体，因为我们精准的框架，所以我们三维的位置是非常准的，是没有漂移的，这是加了影像的效果，这个只是我放大了一个局部给大家看，我们精准二维图看起来很好，包括那个图，输入到CAD可以直接用，但是它不是线画图，还是一个二维的点云，所有的放大了之后全是点的数据。
SLAM的现状是怎么样呢?全球有很多SLAM论坛，可能都是搞机器人，但是写论文的很多，真正出成果的全球应该不超过两家。我曾经工作的一个瑞士的公司，他们刚刚发布了一款SLAM的背包，那个细节大家可以去关注一下，他们SLAM真正要用的时候可能要到明年的2月份。这是我们的设备，我们的设备怎么配置?它有三个激光头，一个可以向上扫270度，向下扫270度，中间这个激光头，它就是我们所有的SLAM算法从它来的，它不参与三维的点云，它只是在做一个二维的平面，完全是做SLAM定位用的，所有的定位是从中间这个激光头来的。
所以，我们后面有几款同类的设备，它一定在中间某个位置，有一个水平的激光头。再看这个图的时候，可能之前是扫描到这里，其实刚刚相反，甭管扫还是不扫，墙就在这里，只不过因为你扫了它，才知道自己的位置，所以刚好是反过来的关系。刚刚讲的是一个激光的SLAM，这个是影像的SLAM，有了SLAM影像的技术，可以允许你用很便宜的GPS和IMU低成本达到很高的精度。
讲一下SLAM的产品系列，iMMS就是我们三维的设备，它的用处除了一些建筑，还有一些地方可以用，比如一些军管的地区，对位置很敏感的区域，禁止使用GPS，这种情况下，我们可以用这种设备，这样我们只提供一个三维的信息是不带任何位置的。这个是可以的。它是整合了360度影像，影像的采样监测可以自己设，影像可以帮你提供色彩，可以提供彩色电云，还有能够提供影像，帮你做3D的建模。这是我们商场的一个扫描，是一个闭合的结构，所以这个精度是非常好的。主要的一些参数，它的精度是1厘米，激光雷达范围30米。
这是另外一款设备，也是用SLAM算法，这个是所有的移动互联公司，或者测试二维图的最爱，这个设备和iMMS用的是完全一样的技术，所以它上面有一个激光图，只不过它用一个激光雷达进行SLAM算法，算它的二维图，同时我们后处理提供精准的二维图，所以属于拿着走一圈，在室内就能提供非常精准的二维地图的设备，这个设备也是第一代，其实我们已经停了，我们展台上有新一代产品，有些人可能看到了。
这个基于iMMS是一样的技术，用SLAM，但是它有一个区别，嵌入了一个AHRS的一个姿态校正，我是IMU提供它姿态的控制，因为这个设备如果拿在人的手里，走路的时候会有颠簸，我是用它修整姿态的，肯定不是用IMU进行定位的。常规的室内测图二维的方法，多数用手持的测距仪，它可以达到扫描，但是它的测量方式实际上精度很低，而且它要拼起来，所以它里边会有很多你拼接的误差。
我们是整体的一次性成图，所以这个效率，高100倍，它不是一个准确值，但是越复杂的环境我们的效率越高，可能高到几百倍。一个移动互联的商场，两万平米的商场，你多久帮我测完，我说我不好估，因为我不知道你多复杂，我可以半天给你把最终结果测完，半天给你成图。这个是在商场、超市、办公楼等用处非常大，这个背包是一个示意性的，很多移动互联的公司，这个背包是他们的最爱，他们希望不出现专业的设备，能够帮他们轻轻松松出图，我只需要背着包走一圈，就能够把商场的二维图精准的测出来。
这是另外一款产品，这是一个纯影像的产品，但是你注意，我们跟别人不一样，我们别人做博物馆，我们看到很多场景，比如会议中心，把房间打开是一个360度的全景都可以看，它会设一个箭头，一点切到另外一个厅，到无人机论坛，但是它是独立的拍摄的，我们加了一个激光雷达，它用的和前两款产品是一样的技术，加了一个云拍，当我停下来，按一下，拍八张，它是相机两三千万的效果是不能比的。
它最大的优势是我所有的照片都不是独立的，我有一个姿态和位置信息在里边。这个产品我们刚开始没有做商业化，是给英国的一个奢侈品店设计的，奢侈品点虚拟店各实体店是一样的，它的广告是女孩逛商场，电话铃响退出来的时候，发现她不是逛商场，是对着电脑。只有单独点出这双鞋，才弹出这双鞋的三维模型。它有什么用?这个应该是上海FI的作品，它用影像三维，用照片合成的三维，肯定是非常不错的。但是，它的数据处理量巨大，要处理很久，连续影像就是我不需要把影像建三维，又可以实现这样的效果。
这个是人民大会堂金色大厅的例子，当时用扫描建模做的，后来我们探讨，这种金色大厅只是展示，不需要量侧，只需要视觉效果，是胡总他们做的，当时好像做了很久。但是，如果用影像，可以做的非常快，几天的时间可以做完。
IMU老有人问，你们是不是集成了IMU，我们在新一代产品里面是集成了IMU。但是，我们不是把它作为一个独立的导航定位系统，我觉得IMU它根据时间的漂移是没有办法在没有位置的情况下把它修正，我觉得是很难的。IMU它提供瞬间的姿态，提供Pitch&Roll。它解决什么呢?一个是解决产品高程的变化。还有颠簸，大家可能看到一些故宫的照片，我们加了IMU能够对它的姿态进行纠正，很颠的情况下达到很平滑的数据。
同时，IMU后面我们可以做SLAM 3D。这是一个产品我认为是最完美的作品，它用SLAM 3D的作品，用了一个背包，一个很知名的公司发布了很类似的产品，但是如果你们有兴趣，可以要求他们给你做一下测试，我估计很难。这个照片是我们在休斯大学做测试的效果，休斯大学也在做研究，我们整个测试做的非常好，我们只是没有把它产品化，我们把产品做好之后，很快就可以出来。
看一下这个地下停车场的案例，很多人在找地下停车场的方案说非常难，不知道怎么做。其实非常容易。这边是点云+影像的项目，它需要画车位，把车位号标出来，我们通过匹配影像，很容易标特征点，输入到CAD，直接可以成图，我们做车位非常的容易，这是三维的。还有二维的地下车库解决方案，比较复杂一点，但是整个从设备成本来说，二维的比三维的成本低很多。
这是对建筑的一个扫描，我们刚刚在南京扫了一个大的工厂，这种车间里面，很多的生产线，很多的设备，这种是静态扫描的一个恶梦。它特别难，而这种环境是最适合我们的，我们只需要在里面走，你如果复杂，我们就多走一点，如果简单就少走一点，基本走一圈可以完成任务。
这是故宫的数据，上面这张图，这个边界就是因为地面的起伏抖动所引起的。这是地铁，还有人防工程，这是很狭长的，再长的扫描仪也扫不了太远，所以可能拼接需要很多站，我们只需要沿着走一遍过去，整个隧道的模型就出来了。今天就讲到这里，非常感谢大家的时间，如果大家有兴趣可以关注我们的公众号，或者跟我们联系。谢谢大家！
{{item.content}}