基于5G边缘云与计算机视觉的AR室内定位解决方案.docx

?

?

基于5G边缘云与计算机视觉的AR室内定位解决方案

?

?

唐明钰

摘??要：随着信息化时代的发展，定位技术的实际落地能力一直被人们所关注。室外定位通常借助于GPS或北斗卫星等，其发展已十分成熟，定位准确且应用也较为丰富。室内定位的发展则相对较为缓慢，随着社会活动越来越多的发生在室内，如何提高室内定位的用户体验，成为很有意义地研究课题。基于5G边缘云与计算机视觉的AR室内定位解决方案，吸纳了计算机视觉定位的部署便利、精度高以及5G边缘云时延低、算力强等特点，用以提升用户体验。

关键词：5G边缘云;计算机视觉;室内定位

目前常见的用于室内定位的技术手段有射频识别、超宽带、蓝牙、红外线、超声波、WiFi，ZigBee等。其中，多数定位技术方案所使用的传感器感知信息量有限，鲁棒性差，如红外线、蓝牙等;或者部署成本大、场地改造性价比低，如UWB;又或者定位能力受限于终端类型，如WiFi。同时，室内定位对定位精度的要求也相对较高，往往需要达到分米级（甚至厘米级）定位精度。因此，如何快速部署准确度高的室内定位技术，也是业界较为关注的问题，基于5G边缘云与计算机视觉的增强现实（AugmentedReality，AR）其室内定位解决方案应运而生。

1??基于5G边缘云与计算机视觉的AR室内定位解决方案

1.1?5G边缘云

5G作为新型基础设施建设之首，可以与人工智能、云计算、大数据、物联网等技术相结合，快速赋能垂直行业。其最为显著的特点是大带宽、低时延以及海量连接，与之相应的应用场景有：高清4K/8K直播、AR/VR/全息实时业务播放与互动，无人机、车联网等对时延敏感的业务，智能家居、智慧工厂等海量物联网场景中物与物、人与物以及人与人之间的连接。

5G边缘云，相对于传统的2G，3G，4G网络，在5G核心网用户面下沉的基础上，又在网络边缘部署MEC边缘计算设备，使得业务部署更加灵活。各类边缘用户的终端数据处理直接在本地进行即可，不必一一通过核心网，再度降低了网络对用户响应的时延，也减少了网络拥塞的风险。各类创新业务应用可直接部署上云，充分利用5G边缘云技术的特点，从而满足垂直行业的不同业务需求。

1.2?增强现实及视觉SLAM

在计算机视觉中，机器人用摄像机代替眼睛，收集外部世界的图像;用算法代替神经，对输入的图像视频流进行运算;用处理器（CPU或者GPU）代替大脑，进行信息的存储和运算。随着人工智能的发展，计算机视觉领域还在不断深入研究，各分支的研究与应用也在不断突破，AR就是基于计算机视觉的人工智能的重要分支之一。

AR是指通过对外部世界信息的捕捉，叠加相应的视觉特效技术，把虚拟影像叠加在现实场景中并呈现于屏幕上。相对于一般的平面图像而言，它更加立体形象，并配以声音（未来甚至可配以味觉和嗅觉的感官体验），让人身临其境。

真正意义上的AR不仅能呈现简单的图像渲染及特效，还可以对环境进行深度检测，这种情况下，往往会应用到视觉定位与地图构建（SimultaneousLocalizationandMapping，SLAM）技术。SLAM是指在一个未知的环境里，放入一个机器人（或是带有传感装置的设备），让其自主估计自身的位置并建立环境地图，从而可以实现自动寻路等功能。在整个过程中，SLAM技术主要解决的是定位与周围环境模型的构建，如果传感设备使用的是摄像机，那么就称之为视觉SLAM。

1.3?室内定位解决方案

1.3.1?让AR上5G云是基础

近年来虽然增强现实的应用很受追捧，各行各业都纷纷投入开发并使用相关应用，但纵观其普及度，尚未能实现大众化，其依然面临许多挑战。在项目前期调研过程中，研究团队发现许多痛点，例如在智能手机上运行增强现实软件时，手机电量消耗過快;AR渲染效果要想较好呈现，需要下载APP，多数用户不愿意;在进行相关互动时，由于网络拥塞或时延，会让人有晕眩感或产生定位延迟等。因此，要想让AR定位方案得以普及，解决上述问题成了方案应用的基础。

让AR上5G云，则可以有效缓解上述问题。据相关对比研究测试显示，AR上5G云之后，其性能和成本等多方面都得到了明显改善。举个例子，在进行AR互动时，如果是本地AR，虽然无需考虑时延问题，但每一个本地AR都像一个“孤岛”，无法实现与外界的连接，并且对每一个本地AR的硬件要求较高，硬件设备也无法共享。通过4G网络，在云端部署AR应用，计算机视觉的计算和渲染在云端进行，终端需要处理的内容少了，那么对终端的配置要求也就降低了，但其代价就是增加了网络时延。虽然4G网络已是扁平化结构，但仍无法满足对AR互动的时延要求，在很多项目的实地考察中发现，用户在连网使用互动类AR应用时很容易出现晕眩。而5G的适时出现，正好弥补了这一缺陷，5G空口时延再度降低，配以云端高性能硬件设备，其