2016年10月5日，谷歌宣布推出一個(gè)開源的實(shí)時(shí)同步定位與制圖(SLAM)庫，名為Cartographer，即制圖者。開發(fā)人員可以用這個(gè)庫實(shí)現(xiàn)二維和三維定位及制圖功能。谷歌同時(shí)還開放了能將Cartographer集成到ROS、Toyota HSR及TurtleBot三個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的輔助項(xiàng)目。
實(shí)際上在2014年9月，谷歌就曾推出過一款同名的背包，這款背包配備了兩個(gè)多回波激光掃描儀和一個(gè)慣性測(cè)量組件，用SLAM技術(shù)實(shí)時(shí)繪制室內(nèi)平面圖。還可以在室內(nèi)地圖上添加信息點(diǎn)，比如標(biāo)記酒店的房間號(hào)、博物館的展覽品等。谷歌說，“只用幾個(gè)小時(shí)就完成了39層的舊金山馬奎斯萬豪酒店室內(nèi)地圖的制作。”
同步定位與制圖（Simultaneous Localization and Mapping--SLAM）技術(shù)最早由Smith、Self和Cheeseman在1988年提出。SLAM算法把各種傳感器（比如激光雷達(dá)、慣性測(cè)量單元和攝像機(jī)等）中收集來的數(shù)據(jù)整合到一起，由此來計(jì)算傳感器的位置，同時(shí)繪制傳感器周邊的地圖。
簡(jiǎn)單來說，Cartographer制圖與定位的過程跟我們?cè)谧约悍块g里繪制平面圖和定位的過程很像：
站在房間中央，在紙上畫一個(gè)X來表示自己當(dāng)前所在的位置。 用激光測(cè)距儀測(cè)量你到一面墻的距離，然后在紙上畫一條線來表示那面墻。 對(duì)你能見到的所有墻重復(fù)步驟2，直到把所有墻都畫出來。在你移動(dòng)的新的位置之后，既然墻還沒跑（希望如此），再次測(cè)量到墻面的距離就可以確定你的新位置。
下圖演示Cartographer制圖的過程：
除了谷歌的室內(nèi)測(cè)繪背包，在自動(dòng)駕駛汽車、自動(dòng)化倉(cāng)庫叉車、吸塵機(jī)器人和無人機(jī)等自主性平臺(tái)中，同步定位與制圖技術(shù)也是最基本的組成部分。
隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，可以想見，帶有同步定位與制圖功能的智能設(shè)備在我們未來的生活中將發(fā)揮非常重要的作用。正是為了推動(dòng)該項(xiàng)技術(shù)及其社區(qū)的發(fā)展，在內(nèi)部研發(fā)了三年多之后，谷歌決定將其開源。與此同時(shí)，在德意志博物館的協(xié)助下，谷歌還將其在Cartographer背包上收集到的數(shù)據(jù)一并開放。
目前Cartographer主要是基于激光雷達(dá)的SLAM實(shí)現(xiàn)，谷歌希望通過后續(xù)的開發(fā)及社區(qū)的貢獻(xiàn)，支持更多的傳感器和機(jī)器人平臺(tái)，同時(shí)不斷增加新的功能，比如在已有地圖中的定位和終身制圖等功能。
感謝郭蕾對(duì)本文的審校。
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