視覺慣性里程計

視覺慣性里程計（VIO）是機器人追蹤自身運動的一種辦法，它融合了兩種截然不同的感覺：攝影機看到了什麼，以及它內在的運動感覺到了什麼。攝影機注視著世界從眼前滑過——當你向前走時，近處的物體飛快地掠過，遠處的物體卻幾乎不動，機器人從這種流動中就能讀出自己是怎麼移動的。而慣性感測器則像電梯啟動時你肚子裡的那股感覺：它直接感知加速和轉動，無需看任何東西。VIO 把這兩者結合起來，於是機器人只需一個小攝影機和一塊微小的運動晶片，就能估計自己去過哪裡，不需要 GPS。

兩種感覺各自補上對方的短板，這正是關鍵所在。攝影機能給出豐富、細緻的運動讀數，但當畫面模糊、昏暗，或對著一面沒什麼可追蹤的空白牆壁時就會卡殼；它還相對慢，每秒只能給出幾十幀畫面。慣性感測器則快如閃電，在漆黑中也能工作，但單憑它自己漂移得很厲害，因為它必須把讀數累加起來，小誤差在幾秒之內就滾成雪球。兩者融合在一起，反應快的慣性感測器把估計平滑地帶過那些空檔和模糊的瞬間，而攝影機則一次次把它錨定回真實存在的東西上，把漂移壓住。

把它和單純的車輪里程計對照一下很有意思——後者靠數車輪轉了多少圈來估計運動。車輪里程計簡單又便宜，但凡是車輪做了而車身沒做的事都會把它騙倒——在冰上打滑、在泥裡空轉、或者側滑——而且它只適用於靠輪子滾動的東西。視覺慣性里程計根本不需要輪子，所以它能用於飛行的無人機、手裡拿著的手機、戴在臉上的頭顯，也不會被打滑的車輪所欺騙；代價是它需要更多的計算能力，以及一個有足夠可見紋理可供追蹤的場景。