视觉惯性里程计

视觉惯性里程计（VIO）是机器人追踪自身运动的一种办法，它融合了两种截然不同的感觉：摄像头看到了什么，以及它内在的运动感觉到了什么。摄像头注视着世界从眼前滑过——当你向前走时，近处的物体飞快地掠过，远处的物体却几乎不动，机器人从这种流动中就能读出自己是怎么移动的。而惯性传感器则像电梯启动时你肚子里的那股感觉：它直接感知加速和转动，无需看任何东西。VIO 把这两者结合起来，于是机器人只需一个小摄像头和一块微小的运动芯片，就能估计自己去过哪里，不需要 GPS。

两种感觉各自补上对方的短板，这正是关键所在。摄像头能给出丰富、细致的运动读数，但当画面模糊、昏暗，或对着一面没什么可追踪的空白墙壁时就会卡壳；它还相对慢，每秒只能给出几十帧画面。惯性传感器则快如闪电，在漆黑中也能工作，但单凭它自己漂移得很厉害，因为它必须把读数累加起来，小误差在几秒之内就滚成雪球。两者融合在一起，反应快的惯性传感器把估计平滑地带过那些空当和模糊的瞬间，而摄像头则一次次把它锚定回真实存在的东西上，把漂移压住。

把它和单纯的车轮里程计对照一下很有意思——后者靠数车轮转了多少圈来估计运动。车轮里程计简单又便宜，但凡是车轮做了而车身没做的事都会把它骗倒——在冰上打滑、在泥里空转、或者侧滑——而且它只适用于靠轮子滚动的东西。视觉惯性里程计根本不需要轮子，所以它能用于飞行的无人机、手里拿着的手机、戴在脸上的头显，也不会被打滑的车轮所欺骗；代价是它需要更多的计算能力，以及一个有足够可见纹理可供追踪的场景。