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| 本文作者： 劉芳平 | 2017-01-17 07:59 |
地鐵 2 號線百度 AR 專列，廣告位上都是北京城門的老照片
伴著北京 2017 年的第一場雪，百度再次召集媒體開了一次 AR 復原北京老城門的活動，此前媒體曾被邀請去參觀百度用 AR 復原朝陽門。
不同的是，這次百度復原了老北京九大城門中的另外八座城門，還新增了兩個玩法，并邀請了百度首席科學家吳恩達參加，同時宣布成立百度 AR Lab，要打造一個 AR 平臺。
百度這次選擇了北京西直門的 2 號線和 13 號線換乘大廳、地鐵 2 號線的一輛百度 AR 專列上，展示老北京內城九大城門的 100 年前老照片。九大城門分別是正陽門、德勝門、崇文門、朝陽門、西直門、東直門、阜成門、宣武門、安定門。
吳恩達在北京地鐵西直門站
百度提供了三種 AR 玩法：
方法一：掃一掃
打開手機百度App，點擊拍照按鈕，在通用模式下對準九大城門的老照片拍照，點擊“發現AR動畫”，然后繼續對準手繪的城門觸發圖，便可看到已經消逝的北京老北京九大城門復現出來。
方法二：搜一搜
打開手機百度App，搜索九大城門關鍵詞，點擊搜索結果中信息卡片（阿拉丁卡片），攝像頭自動調起，對準任何紋理豐富的物體（如手心、鍵盤、雜志、公交卡等等），即可看到九大城門的AR效果（見下圖）。
手機百度搜索“正陽門”，手心觸發AR
方法三：實景觸發
正陽門的實景觸發也已經實現，并采用 SLAM 技術（Simultaneous Localization And Mapping，即時定位與地圖構建技術）。只需用手機或平板對準正陽門，就能觸發 3D AR 內容（見下圖）。不過這次只演示了 Demo ，用戶還無法使用。
百度此次展示的 AR 技術比復原朝陽門時更進一步，上一次用戶只能用手機百度對準老城門的畫作來觸發 AR，這次是直接對準老照片，識別難度更高。同時還新增了搜一搜和實景觸發兩種玩法，背后分別對應的是 UDT 技術和 SLAM 技術。
SLAM 技術
本次在正陽門實景觸發測試中，百度采用了自主研發的 SLAM 技術。SLAM 技術是機器人(計算機)在未知的環境下，利用傳感器 (camera, laser, IMU 等) 來估計自身的姿態 (包括位置和朝向)，同時建立周圍環境的地圖。SLAM 在無人車、無人機和 AR 上都有非常重要的應用。百度研發的 SLAM 技術可以做到低功耗、高實時性，支持多種數據源，比如單目、雙目、RGBD 等。
SLAM 與 IMU 技術的區別：
手機端 IMU (Inertial Measurement Unit) 慣性測量單元誤差較大，只適合估計手機朝向（3 自由度），比如橫屏/豎屏，傾斜等方向，不能用來估計位置計算。SLAM 不僅能估計手機三維朝向，還能估計手機的三維位置（6 自由度）。
SLAM技術與IMU技術區別圖
對于 AR 來講，傳統的虛實結合是在二維圖像上疊加虛擬三維物體。視覺 SLAM 算法可以使得 AR 系統理解周圍的三維環境，從而把虛擬的物體放到合適的位置。更進一步，虛擬物體可以與現實的三維環境發生交互，產生更有趣的交互方式。
SLAM的核心有兩個部分：
第一部分是估計計算機的姿態（計算機在三維空間中的位置和朝向信息）。
第二部分是建立周圍環境的三維地圖（稀疏或者稠密的三維點云）。
對于 AR 廣告，SLAM 可以讓廣告不再受限于預先制定好的海報、平面包裝等。例如，用戶可以在家里打開手機百度，查看一款網上的沙發和客廳是否搭配，或者可口可樂公司做一款AR廣告，讓運動員圍繞可樂罐跑步等。
百度 SLAM 技術基本情況與上線時間
百度 ARLab 負責人吳中勤向雷鋒網介紹了百度 SLAM 技術的基本情況，并透露未來三個月這項技術將上線到手機百度，他說：
其實 SLAM 這套技術百度最早有積累的，我們最早有一個無人機的團隊，在那個團隊里面我們要解決無人測試導航定位的問題，一定要先上這一套技術，當時我們開始了研發。無人機那個項目做了一段時間之后，就覺得它的場景比較偏少，所以我們同時還有一個無人車的項目，其實無人車的項目里面我們 SLAM 得到了最大的應用發揮。
這一次的這套技術其實跟那個框架有類似的地方，它的特點就是不像無人車一樣具有這么好的傳感器和這么豐富的電源，所以更多的使用一些額外的技術。比如說我們這邊使用的技術就會更加考慮視覺幀與幀之間的關聯和空間中的定位。它對性能的要求特別高，而手機本身的計算能力不是特別強，同時支持多幀的采樣，這個角度我們做了大量工作。
我們技術上基本上準備好了，后面有很多優化工作讓他體驗更好，等大小和體積這方面打磨好，我們就會在大概三個月的時間上線這樣一個功能。
UDT 技術
傳統基于圖像跟蹤的 AR 技術需要預先確定一張圖片，用戶必須有一張完全相同的圖像，才能展示AR。通過 UDT (User Defined Target) 用戶自定義目標技術，這個限制被去掉，讓用戶隨手找一張有紋理的圖案即可展示AR效果（如公交卡，圖書，手心、鍵盤等）。UDT利用多線程、GPU等加速算法，可以實時估計圖像中的復雜特征信息，從而計算出空間三維位置。
借著展示復原老北京九大城門這個機會，百度今天宣布成立第四大實驗室——增強現實實驗室（AR Lab），由吳中勤負責，屬于由首席科學家吳恩達負責的百度研究院。百度研究院此前已經擁有了三大實驗室：硅谷人工智能實驗室、北京深度學習實驗室（原深度學習研究院）和北京大數據實驗室。
百度 AR 技術架構圖
據吳中勤介紹，百度移動端的 AR 技術共分圖像識別、三維感知與跟蹤、人機交互、三維渲染與虛實融合四大部分：
物體識別是AR的基礎功能，通過攝像頭識別場景中的物體，觸發相關AR，并在云端找到相應的虛擬物體與信息。目前主要 AR 技術非常依賴圖像識別技術，從圖像識別來說，百度有整個互聯網的大幾百億的圖片數據，而且識別的速度非常快，如果大家使用過我們拍照識別的軟件，可以知道它能夠以非常快的速度（大概小幾百毫秒）返回結果，在四五百億的圖片庫里面進行快速的檢索。
三維感知與跟蹤則通過自主研發的相機追蹤算法為AR提供快速穩定的相機姿態估算結果，適應AR技術在移動設備上的運行要求。我們在跟蹤速度上可以做到 10 毫秒級的快速跟蹤，完全可以做離線的計算，同時還有比較強的抗干擾能力，就是對畫面的遮擋，對物體部分的遮擋可以快速的響應還有快速的重定位，當攝像頭移開的時候可以計算到攝像頭重新定位的方位。
人機交技術可利用語音和手勢減少用戶觸屏操作，為用戶帶來更好的交互體驗。比如說語音識別，百度的語音識別擁有非常高的精確度，達到97%。
跨平臺的三維渲染引擎可以將虛擬三維物體渲染到現實環境中，從而實現虛實融合效果。我們的3D渲染目前可以做到跨平臺，體量可以做到 1M 左右，這樣互聯網上大部分移動 APP 都可以集成這樣一個 SDK 和 AR 服務。
百度 ARLab 負責人吳中勤
AR 平臺
百度 AR 的產品主要是以平臺的形式面向行業合作伙伴，推出了DuMix 產品體系。這個體系主要包含 AR SDK 和 AR 編輯器。其中 AR SDK 支持 iOS 和 Android，包括渲染引擎和底層算法；AR 編輯器包括 AR 行業模板和 3D 快速建模工具。
DuMix 產品體系
據吳中勤介紹，百度 AR SDK 可以支持實際物體的 AR，也可以支持整個以 AR 驅動的互動游戲，比如說沒有觸發物，基于手部、人臉會有特殊的一些互動效果。百度里面目前幾個比較大體量的移動 APP 都已經支持這樣的效果，大家陸續都會在各個場合看到百度系的軟件具備這樣的能力。
DuMix 可以支持各種各樣的應用場景，百度在現場列舉了 AR 游戲、AR 娛樂和 AR 旅游。并以品牌營銷為例，介紹了一個 Dumix 的應用流程（見下圖）。
吳恩達這次是專程從美國回來參加百度 AR 復原北京老城門活動的，他對雷鋒網透露，自己 60% 時間在硅谷，40% 在中國。吳恩達對 AR 非?？春茫⑶宜J為 AI 技術是 AR 的核心，而百度內部認為人工智能是新的電能。他說：
今天最核心的人工智能技術就是圖像技術，因為需要使用圖像技術來理解這張圖里面的內容到底是什么，也需要用圖像技術來做視覺定位，才可以實時把虛擬技術放進去，如果有人臉也可以疊加虛擬內容。
未來人工智能還有好幾個技術會對 AR 非常重要，因為如果你拿著手機去看AR的內容，如果你想跟你的手機交互，最重要、最方便的方式就是自己講話，所以我們團隊也在探索怎么樣用語音識別讓你一邊看增強現實內容，一邊跟他交互。
我們已經跟很多公司合作，為用戶提供了很多非常有意思的增強現實的內容，其實我覺得AR的未來是有非常大的潛力。今天AR為歷史領域帶來非常有意義的體驗，我希望未來AR也可以在很多領域，包括教育、醫療、理療、旅游、生活等等也為人機交互帶來改變，讓大家更自然、更方便的探索世界。
我覺得今天AR的技術已經做的不錯，不過我們還有很大的空間把這些AR技術做的更好。
在接受媒體采訪時，吳恩達表示百度開始 AR 方面的工作大概是兩年前，并認為相比眼鏡，手機會是更方便 AR 應用平臺。
在國外有人做 AR 或者 VR 的硬件，我覺得如果我們想為很多用戶提供 AR 體驗，可以把 AR 體驗放進手機端，用戶比較方便，不需要買好幾千塊的這種東西。
在提到中美 AR 發展對比時，他認為 AR 技術在中國的發展會比美國快。
我覺得AR在中國比美國發展要快，有兩個想法。首先，美國很多人都是先使用PC，習慣用PC后來才開始用手機，所以很多手機的創新工作都是在中國先看到。
另外一個原因就是中國有比較多人聚在一個城市里，AR 也是手機端的一個例子，因為中國的人比較多，在地鐵有不少人坐地鐵，所以把 AR 的圖象切進去地鐵，就可以給非常多人體驗。
AR 正成為下一個大技術熱點 ，目前，不僅是百度，BAT 三巨頭都在積極布局 AR 技術。
阿里這邊，支付寶推 AR 實景紅包，淘寶對 VR 購物進行了探索，阿里還投資了 AR 初創公司 Magic Leap；
騰訊方面，QQ 除了也推 AR 實景紅包，還玩過 AR 火炬等各種應用，有超過 1 億用戶參與，而根據雷鋒網獲得的消息，騰訊今年還將推出名為 QAR 的 AR 開放平臺，將 AR 集成到旗下各大應用中去。
百度的 AR 開放平臺，加上騰訊 AR 開放平臺 QAR，以及阿里在 AR 領域的眾多探索，顯示出，BAT 又在 AR 領域聚首了。
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