Как сочетание Карт, Просмотра Улиц и ИИ поможет вам точно определять ваше местоположение

Использование Глобальной Локализации для улучшения навигации

Понедельник, 11 февраля 2019 г.

Автор: Тильман Рейнхардт (Tilman Reinhardt), инженер по программному обеспечению, Google Maps.

Одна из постоянных проблем при навигации в Google Картах заключается в определении правильного направления движения: конечно, приложение говорит вам, что нужно идти на север, но вы можете задаться вопросом «Где именно я нахожусь и вообще где тут север? »

На протяжении многих лет мы пытались улучшить точность синей точки с помощью таких инструментов, как GPS и компас, но обнаружили, что оба имеют физические ограничения, которые затрудняют решение этой проблемы, особенно в городских условиях. 

Мы экспериментируем со способом решения этой проблемы, используя технику, которую мы называем глобальной локализацией , которая объединяет службу визуального позиционирования (VPS), Просмотр Улиц и машинное обучение, для более точного определения положения и ориентации. Используя камеру смартфона в качестве датчика, эта технология обеспечивает более мощный и интуитивно понятный способ помочь людям быстро определить, какой путь выбрать.

Из-за ограничений по точности и ориентации, управление только по GPS не дает точного понимания местоположения в городских условиях. Используя VPS, Просмотр улиц, и машинное обучение, Глобальная Локализация может обеспечить лучший контекст вашего местоположения относительно того, куда вы идете.

В этом посте мы обсудим некоторые ограничения навигации в городских условиях и то, как Глобальная Локализация может помочь преодолеть их. 

Почему GPS не может дать точного местоположения

Процесс определения местоположения и ориентации устройства относительно некоторой контрольной точки называется локализацией . Различные методы подходят к локализации по-разному. GPS полагается на измерение задержки радиосигналов от нескольких выделенных спутников, чтобы определить точное местоположение. Однако в плотных городских условиях, таких как Нью-Йорк или Сан-Франциско, может быть невероятно трудно точно определить географическое местоположение из-за плохой видимости неба и сигналов, отражающихся от зданий. Это может привести к очень неточным местам размещения на карте, что означает, что ваше местоположение может появиться не с той стороны улицы или даже в нескольких кварталах от здания.

Сигналы GPS отражаются от фасадов в городской среде.

У GPS есть еще один технический недостаток: он может определять только местоположение устройства, а не ориентацию. Иногда датчики в вашем мобильном устройстве могут исправить ситуацию, измерив магнитное и гравитационное поле земли и относительное движение устройства, чтобы дать приблизительные оценки вашей ориентации. Но эти датчики легко искажаются магнитными объектами, такими как автомобили, трубы, здания и даже электрические провода внутри телефона, что приводит к ошибкам, которые могут быть неточными до 180 градусов. 

Новый подход к локализации

Для повышения точности положения и ориентации синей точки на карте необходима новая дополнительная технология. Идя по улице, вы ориентируетесь, сравнивая то, что видите, с тем, что ожидаете увидеть. Глобальная Локализация использует комбинацию методов, которые позволяют камере на вашем мобильном устройстве ориентироваться так, как вам бы хотелось. 

VPS определяет местоположение устройства на основе изображений, а не сигналов GPS. VPS сначала создает карту, беря серию изображений, которые имеют известное местоположение, и анализируя их на предмет ключевых визуальных особенностей, таких как контур зданий или мостов, чтобы создать крупномасштабный и быстрый поиск индекса этих визуальных функций. Чтобы локализовать устройство, VPS сравнивает функции изображений с телефона с функциями в индексе VPS. Тем не менее, точность локализации с помощью VPS сильно зависит от качества изображения и местоположения, связанного с ним. И это ставит другой вопрос: где найти обширный источник высококачественных глобальных образов?

Включение Просмотра Улиц в уточнение локализации

Более 10 лет назад мы запустили Просмотр Улиц  в Google Maps, чтобы помочь людям глубже исследовать мир. В то время Просмотр Улиц был в процессе расширения познания нашего мира, предоставляя людям возможность не только предварительно просматривать свой маршрут, но и виртуально заходить в знаменитые музеи и визуально посещать достопримечательности, где бы они ни находились. Чтобы обеспечить глобальную локализацию с помощью VPS, мы связали ее с данными Просмотра Улиц, используя информацию, собранную и зафиксированную в более чем 93 стран мира. Этот богатый набор данных предоставляет триллионы надежных опорных точек для применения триангуляции, помогая более точно определять положение устройства и направлять людей к месту их назначения.

Детали данной локации составлены из нескольких изображений.

Хотя этот подход хорошо работает в теории, заставить его работать на практике является сложной задачей. Проблема заключается в том, что изображения с телефона во время локализации могут отличаться от того, как выглядело то или иное место в тот период, когда  изображения были размещены в Просмотре Улиц , возможно, месяцами ранее. Например, у деревьев много богатых деталей, но они меняются в зависимости от времени года, и даже когда дует ветер. Чтобы получить хорошее соответствие, нам нужно отфильтровать временные части сцены и сосредоточиться на постоянной структуре, которая не меняется со временем. Вот почему основным компонентом этого нового подхода является применение машинного обучения для автоматического выбора функций, на которые следует обратить внимание, приоритизация функций, которые могут быть постоянными частями той или иной локации и игнорирование таких вещей, как деревья, динамическое движение света и конструкции, которые, вероятно, являются преходящими.

Объединение Глобальной Локализации с дополненной реальностью

Глобальная Локализация - это дополнительная опция, которую пользователи могут включить, когда им больше всего нужна точность. И эта повышенная точность позволила получить ряд новых впечатлений. Одной из новейших функций, которые мы тестируем, является возможность использовать ARCore , платформу Google для создания впечатлений от дополненной реальности, для наложения направлений прямо поверх Карт Google, когда кто-то находится в режиме ходьбы. С помощью этой функции быстрый взгляд на экран вашего телефона покажет вам, в каком именно направлении вам нужно двигаться.

Хотя первые результаты являются многообещающими, предстоит проделать значительную работу. Одна из выдающихся задач - заставить эту технологию работать везде, в любых условиях -  глубокой ночью, или во время снежной бури, или проливного дождя. Чтобы удостовериться, что мы создаем что-то действительно полезное, мы начинаем тестировать эту функцию с избранными Местными Экспертами Google Карт , небольшой группой энтузиастов развития сервиса Google Карт по всему миру, которые, как мы знаем, предложат нам отзывы о том, как этот подход может быть наиболее полезным и результативным.

Как и другие камеры с искусственным интеллектом, такие как Google Lens (которая использует объектив вашей камеры в телефоне, чтобы позволить вам найти информацию о том, что вы видите в данный момент), мы считаем, что способность накладывать направления на реальную среду предлагает захватывающий и полезный способ использовать технологию, которая уже существует в вашем кармане, внутри телефона. Мы с нетерпением ждем продолжения развития этой технологии, и расширения возможностей камер для смартфонов добавлять новые виды ценного опыта.

Источник : Google AI blog