「智能汽車Y傳」07:谷歌街景,特龍團隊牛刀小試

塞巴斯蒂安·特龍團隊到Google之後,拉里佩奇並沒有直接讓他們開始研發無人駕駛汽車,而是讓他們幫助改進谷歌地圖,更具體的說是開發街景視圖(Street View)。

每一個谷歌街景全景照片其實是一張或一組提供了從一個地點360度全景視角的照片,通常是通過從一個位置拍多張照片並用全景圖片軟件將它們拼接在一起製作而成的。這樣的一個投影包括了一個360度的水平視野(完整地繞一週)和一個180度的垂直視野(從正上方到正下方)。這樣產生的360度全景照片就可以看成是一個包裹在球體二維表面上的投影。

「智能汽車Y傳」07:谷歌街景,特龍團隊牛刀小試

谷歌街景全景照片

谷歌街景源於2001年拉里佩奇的一個構想。據說,有次佩奇開著車,帶著小型照像機在帕洛艾託轉了一整天。他每行駛幾英尺,就停下來拍一些照片,再行駛幾英尺,停下來再拍照片。回到家之後,他把這些照片拷貝到電腦上一張一張的看。忽然有個念頭冒了出來:如果把這些照片跟傳統的地圖結合起來,那麼人們不就可以在地圖上看到那個地方的實景了,而且更微觀一些的信息,例如咖啡館的位置、游泳池長啥樣、街道的拐角、交通標誌等,如果也可以在地圖上進行搜索那就更棒了。想想沒有智能手機之前,你到一個陌生的地方,手裡拿著一張地圖左顧右盼找約會地點時一臉懵逼的樣子。不得不說,這確實是一個很酷的想法。因此,佩奇提出來要用360度全景照片來記錄我們的世界,進而在互聯網上創造一個數字化的、可搜索的現實世界的構想

這說起來簡單,但要實際操作起來會碰到很多很多問題。獲取經過的路線信息很容易,但要為千千萬萬個被拍攝目標做索引,並形成有用的信息如交通標誌的含義、酒店與餐館的位置及名稱,這難度和工作量真不是一般人能夠搞定的。因為用戶感興趣的並不僅是那些拍到的令人眼花繚亂的實景圖片,還包括圖片中包含的文字和符號信息,從海量圖片中提取文字和符號信息本身就是一個巨大的挑戰。谷歌當然不會笨到派人去一張張瞅圖片,這樣一百年也未必能搞定一個城市的街景,而且恐怖的人力投入足以讓富可敵國的谷歌傾家蕩產。

於是2001年3月,拉里佩奇找到了斯坦福大學馬克·勒沃伊(Marc Levoy)教授,給他看了在灣區周圍駕駛時拍攝的錄像帶,並詢問他們是否能發明一種用少量圖像來概括視頻的方法(invent a way to summarize the video with a few images)。經過認真思考,勒沃伊教授提出了一個被稱為“多視角全景圖”的解決方法,簡單講就是以街景的方式,從連續的拍攝中提取地址信息,生成該地點的圖片。2002年11月他們獲得了谷歌的資助,對該項技術進行研究。

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Marc Levoy的多視角全景圖

街景地圖最初只是拉里佩奇的個人項目(谷歌允許員工自己設立一些自己感興趣的項目,而無需領導批准),被安排在Google Books項目下面。到2004年春天,參與者也僅有7名兼職志願者員工和17個斯坦福大學的實習生。2005年10月,街景項目的人在總部向谷歌地圖團隊介紹街景項目時,谷歌地圖的人對這個項目仍持有強烈的懷疑態度。畢竟,按照街景項目的現狀,未來還需要投入多少錢,會產生多少數據,這都是未知數。實際上,一直到2005年末,街景項目都看不到任何有效的產出。但是谷歌的工程總監Bill Coughran決定支持,所以街景正式立項了。(畢竟是Big Boss的項目嗎,總得給點兒面子不是‍♀️)

當時街景項目團隊使用的街景圖像採集車(簡稱街景車)是一種很簡陋的,墨綠色的雪佛蘭旅行車,裡面裝著電腦,車頂上裝著攝像機和激光感應設備。車速不能超過每小時16公里,否則拍下來的圖像就會模糊,根本不堪使用。而且這套系統運行時功耗極大,燒保險絲是家常便飯。最終他們在車上多搭載了一臺汽油發動機來發電,才解決了問題。但系統本身仍然極不穩定,經常死機、重啟,每次出問題只能回公司重新調試。因此,街景車成了阻礙該項目發展的最主要的問題。

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最早的谷歌街景車

不過,在2007年,事情終於有了轉機。特龍團隊為谷歌街景項目帶來了新的研究思路,即利用SLAM技術(Simultaneous Localization and Mapping,同步定位與地圖構建)進行開發。而這正是特龍車隊奪得05年DARPA挑戰賽冠軍的秘籍,也是特龍教授最擅長的領域之一。於是,Thrun重啟了街景項目。但拉里佩奇給他們設定了一個相當激進的目標:一年之內街景項目必須覆蓋100萬英里道路。要知道當時美國道路總計才600萬英里。這樣苛刻的條件Thrun團隊都敢答應,真是藝(

No)高(Zuo)人(No)膽(Die)大呀。

他們做的第一件事就是,徹底重新設計了街景車。新的街景車放棄了那些專門定製的高精尖設備,直接採用現成的、消費級的攝像設備,放棄了激光傳感器,鏡頭也不需要活動部件。他們採用了一家日本公司Topcon Positioning Systems生產的相機。而該相機最關鍵的技術則是由一家美國的初創企業510 Systems提供的。510 Systems設計的一款數據處理主板,能夠接收數碼相機、高端GPS設備以及慣性傳感器輸入的信號,然後再將來自這些系統的數據整合,使得相機圖像可以使用位置數據進行編碼。事實證明,這種“簡易”設計相當有效。很快,Thrun就派出一隊新的街景車奔向了美國各個城市,結果只用了不到一年時間,佩奇設定的那個“激進”目標便已經提前完成了。

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2007年的街景車

此後,谷歌街景一年年持續改進,覆蓋的區域越來越廣。從2007年開始,10年的時間裡谷歌街景車的腳印已遍及每個大洲,83個國家,行走過1000多萬英里旅程。作為行走的記錄儀,街景車也跟著需要衍生出了不一樣形狀。

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各種各樣的街景車

在車輛無法到達之處,街景揹包就能派上用場。

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街景揹包

街景雪橇則可以讓我們領略到迷人的極地風光。

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街景雪橇

街景駱駝,讓我們看到了大漠風沙裡的雄壯。

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街景駱駝

還有海底探險的場景。

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街景潛水器

為什麼拉里佩奇把特龍團隊招到谷歌之後,乾的第一個項目是看上去跟無人駕駛汽車毫無關係的街景地圖?這裡面有沒有隱藏著什麼驚人的秘密呢?

我們明天再講!

我是科技Y強,一名熱愛汽車、熱愛AI、熱愛碼字的理工男!代表作包括,《風口上的互聯網+汽車》(電子工業出版社)、《節能與新能源汽車》(中國製造2025解讀)(山東科技出版社)等。

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