深耕多年,Camsense死磕性能与成本

之所以能够实现如此精准的定位追踪,不仅与欢创这家公司自身的积累有关,同时也在于产品定义和设计细节。 欢创科技成立于2014年,专注于高精度定位传感器研发,创始人之一周琨是清华大学本科和硕士,在计算机视觉空间定位与人机交互领域拥有十多年研究经验,拥有20多项国际和国家发明专利。

虽然欢创科技成立时间并不长,但该公司至今已申请32项发明专利、4项已经得到授权,其中1项发明专利刚获得美国专利局授权。欢创科技拥有完全自主知识产权的核心算法以及芯片。在这样的团队背景和底气下,欢创科技运用核心算法——单目视觉定位,针对同领域进行算法的硬核化,形成了多条业务线,覆盖了包括机器人、工业/医疗和VR/AR等领域。在机器人领域,其研发的基于ASIC芯片的单目视觉激光雷达被应用在诸多扫地机器人品牌上,在9月份单月出货量超过了10万台,从默默无闻纵身一跃成为行业头部供应商。另一款产品Camsense M Pro则用于工业、医疗等领域。如无人机测试,通过一套由多个单目相机组成的定位系统,检测无人机飞行的空间坐标轨迹以及稳定性。

当谈及欢创科技为何会关注VR时,周琨表示非常看好VR/AR的发展趋势,其实早在2015年前后公司就在关注VR行业,一直在做技术储备。 “我们坚持的一个基本前提是对VR行业长期看好的,并相信这个行业会得到很大的发展。这一点从Oculus和微软等厂商对于VR行业近几年的布局动作就可以看出来,如果不是朝阳行业,这些公司是不会在上面投入的。”  

在坚定了VR的方向后,欢创科技将目光放在了手柄定位上,周琨提到,目前全球VR硬件企业中,拥有单目6DoF定位视觉追踪技术的企业屈指可数。也正是考虑到未来有庞大的市场空间,所以反而在这条赛道上机会更大。

在这套方案的设计中,周琨也提到了诸多细节方面,比如选择了主动光源而非被动光源。“主动光源的好处是不会受光线明暗的影响,也不会受周围环境的本身纹理复杂程度的影响。即使在一个纯白的环境,也可以进行追踪。”

外观设计上,采用了常见的环形外观,整体体积相比同类产品缩小不少。手柄上主动发光点分布于圆环各处,便于精准追踪。 在手柄的参数中,VR陀螺注意到传感器的帧率为30帧,在60、70、90帧为主流的背景下,为何偏偏要降到30帧?

“我们尽量降低对硬件的要求,拔高系统的算法能力,而且同时不能够牺牲用户体验,其实这对于我们来说难度是很大的。”周琨坦言。Camsense与Oculus和微软的追踪方案相似,都有头部和手部定位、也都采用单目传感器和主动光源手柄,但最大的不同仍然在于算法处理所依据的硬件条件。

Oculus和微软能够大胆地使用高成本技术,提高硬件和配置要求,因此算法处理就会容易很多,而用户也能够体验到微软90帧率或Oculus产品4个单目摄像头的良好定位效果。Camsense面临的挑战,就是如何做好硬件成本和优秀用户体验之间的平衡;以及如何应对客户的多样化需求,并最终达到追踪效果的一致性。

Camsense XR的优势,主要体现以下两个方面: 首先是定位算法能在低配置硬件上实现高配置硬件同样的性能。Camsense XR主要依靠高精度定位算法,但最少可以只使用两个30帧帧率的,分辨率为VGA的单目镜头,可以达到 其它厂家60帧帧率的动态定位精度。这是Camsense面向多种客户需求还能达到一致追踪效果的关键。由于客户需求多样,需要适配不同的处理终端,PC端能够处理高符合运算,但基于手机处理方案的VR一体机却不能在定位上消耗过多性能,为了最大化降低门槛,如何在低配硬件基础上实现高质量的追踪效果成为了需要攻克的课题。

周琨提到,在设备中共有三种计算资源,一种是GPU,主要进行图像处理或者游戏等并行计算场景;一种是DSP,主要用于运行头部VSLAM等计算机视觉算法或者深度学习算法;还有一种是ARM计算资源,仅用于轻量级运算,如微信,支付宝等手机上常见的各种APP程序。而Camsense XR在运算中,使用的就是第三种计算资源--ARM,所以内存占用仅50M,1．95GHz的双核CPU就能运行。

降低功耗毕竟只是解决了适配性和成本问题,用户体验也是一道挑战。既然硬件的基础降低了,如何保证体验效果不被影响?周琨表示,只能以高精度的算法弥补硬件的不足。Camsense XR对于复杂环境下的追踪,从头部端到芯片处理再到终端交互的算法继承自其工业级的亚亚像素高精度定位算法,其精度可以达到5m大空间范围内,0．2mm的绝对平均误差,此技术在今年已获得美国专利局的发明专利授权。

结语

VR陀螺注意到,在访谈过程中,周琨一直在强调要做“有意义”的产品。他从消费者、客户、企业开发人员、产品和整个市场环境角度考虑,不断打磨Camsense XR的产品定义,即使有能力投入更多的资金和时间达到更亮眼的功能效果,比如做头部SLAM定位,但另一方面就会失去欢创科技自身的独特性。 随着Daydream、Gear VR淡出历史舞台,3DoF时代已经结束。而6DoF产品的核心——定位追踪,也将变得越来越重要。而这,也将为欢创科技带来更多机会。