百年清华

周琨:视觉空间定位技术攀登者

2019-12-27 | 李姿漩 | 来源 《经理人》杂志2019年11月刊 |

在扫地机器人行业,科沃斯、小米、360等品牌企业的市场之争背后,是上游供应商的江湖风云。周琨专注计算机视觉技术近二十年,5年前,创办欢创科技,致力于高精度定位视觉传感器研发。技术商业化的过程道阻且艰,其“Camsense”系列的拳头产品现已实现规模化量产。进入人工智能应用落地的下半场,欢创更得“身提一口气”。

周琨, 欢创科技CEO,清华大学1996级精仪本、2000级自动化硕

1956年夏天的美国新罕步什尔州的汉诺威小镇,一批大师级人物在常春藤名校达特茅斯学院召开了两个月的人工智能研讨会,洛克菲勒基金会为会议提供了7500美元的资金支持,那年被认为是人工智能元年。而今,人工智能自2015年进入商业应用阶段后,已经逐步在众多行业落地开花。《中国人工智能行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》统计数据显示,2015年中国人工智能市场规模已突破100亿元,预测在2020年将达710亿元。

除了被频繁提及的机器学习、知识图谱、人机交互技术,计算机视觉的开发应用赋予了人工智能一双“慧眼”,是实现智能制造的关键技术之一。深圳市欢创科技有限公司(以下简称“欢创”)专注视觉空间定位技术,是国内首家拥有单目大空间亚毫米级定位精度能力的企业,从云端到落地,基于自主知识产权的红外光学定位算法,搭载高性能ASIC图像处理芯片,其设计制造的消费级激光雷达传感器Camsense® X1,已经在360、飞科等一线品牌落地商用,出货量达数十万台;专业级工业检测设备Camsense® M Pro在华测检测、海尔、美的、360的机器人实验室商用;可移动式高精度定位系统Camsense® S通过了中国商飞的验收。

锤炼技术

17年前,欢创的创始人周琨还在清华大学攻读图像处理与计算机视觉专业硕士学位,师从中国工程院院士、清华大学自动化系教授戴琼海。周琨学习这个专业不是奔着就业做的既定选择,当时和视觉相关的技术还不成熟,实际应用尚浅,业内公司很少,但有一点他看得很清楚:“比起听觉、触觉,视觉带给人的信息最为丰富,视觉技术一定和计算机一样是未来的大方向,只不过真正到来需要一定时间,但肯定要拥抱它。”

2005年,在美国芝加哥贝尔实验室工作两年后,周琨回国来到深圳,转行进入信息通信领域,就职中国移动旗下公司。当时深圳高校资源匮乏,遍地外企,而今天的行业巨头正在渡劫修身,2000年初,IT泡沫破裂,电信业基础设施投资大幅下降,华为业绩急剧下滑,忙于自救。2004年的腾讯虽在香港上市,但也面临内外吃紧的窘境。那时,还有一篇叫《天堂向左,深圳往右》的文章风靡人潮,爱恨情仇有尽处,宝马香车意难平,“有人觉得深圳正在走下坡路,我同学也很少来。”彼时深圳并非理想选择,但“妇唱夫随”,周琨最终落脚于此。这座城市的新陈代谢能力极强,往后至今,太平洋的海风源源不断吹来,技术密集型企业创业的火山口逐个喷发,吃蟹人的激情与失落都将如数上演。

最早触动周琨创业神经的是将计算机视觉应用在体感交互游戏领域。2006年底,日本任天堂推出了一款新主机“Wii”,Wii配套的新款游戏手柄第一次将体感动作引入了电视游戏主机,刷新了玩家对传统游戏的体验,产品一经面市,火爆异常。2007年周琨回归本行,手握一把硬核技术,开始追逐创业风口,和5个创始人创办东岳在线,主攻家庭体感游戏机。当时手机、无人机、可穿戴设备整个智能领域的定位技术普遍采用由加速度计和陀螺仪组成的惯性测量单元IMU,但在VR领域,IMU缺乏更多维度和更加精确的数据,天花板显而易见。周琨从底层做起,自主研发计算机视觉算法和芯片,专攻双目视觉定位技术,双目系统复杂,运算量大,可以单帧单目标点定位,对目标物体无几何约束,应用场合灵活,定位精准度更高。但落地后,产品销量相形见绌,深究其因,公司的游戏开发制作能力薄弱。

短板不补齐,规模化量产终难实现,2014年年初,周琨离开,创办欢创。做这个决定之前,他思考了很多,计算机视觉历经近60年积淀发展,应用领域呈爆炸性增长,除了电脑、手机,交通、医疗、机器人上应用多样。作为技术型上游零部件供应商,先天特点是可以向下游多个行业进行辐射,但基于此前的技术积累和实战经验,从电视行业切入之于欢创最易。

快播是欢创的第一个大东家,计划将手机、PAD等智能终端内容传输到电视等大屏幕上展现和互动,给用户带来更好的互联网娱乐体验,重振电视家庭娱乐C位。王欣作为天使投资人看好欢创的技术方案,想通过0TT机顶盒,结合欢创的摄像头,实现远距离遥控、体感游戏等智能操作。快播还给欢创在迈科龙大厦辟出一块办公用地,对于初创企业而言,好比晴天遇东风,然而不过三个月,快播出事了。

5年后,周琨回忆,当时事发突然,“谁也不知道怎么回事,面面相觑,全都懵了。”资金链断裂,办公场地和客户成了晨雾夕烟,“形势非常严峻,但兄弟们都在这里工作了,每天有十几张等着发工资的嘴,怎么办?”周琨开展紧急自救,2014年7月,欢创迎来真正意义上的第一个客户——创维,欢创需要为创维电视机提供摄像头,产品定在10月份上市,留给欢创的时间不多了。“我们团队战斗力还是比较强的,能在极端情况下迅速把自己捞上来,这不容易。做好业务,才能向别人证明自己,才有延续下去的能力。”

接着,欢创紧锣密鼓入局VR领域,其研发的基于Marker的单目定位摄像机Camsense® M2,性能对标Oculus星座系统,定位精度做到了2毫米以下,比Oculus的定位系统精度还要高10%。相比双目,单目视觉定位技术优势在于系统简单,运算量小,成本较低,适宜商用化普及,腾讯、爱奇艺、华为搭载欢创的技术产品在VR领域迎风冲浪。但VR头显实际应用中并未收获一片叫好声,机身厚重,穿戴会产生眩晕感,内容不够丰富,加之价格高,产品成熟度和用户体验距离消费者的期望值有一定差距。

VR行业会冷吗?2017年1月,美国拉斯维加斯CES上,Oculus、HTC、索尼几个行业大牛不见踪影,相比于2016年VR产品的满园春意,蜂飞蝶舞,参加这届展会的多是中小企业。周琨很敏感:“当时我们看到后就觉得有问题,新兴行业如果没有巨头教育引领,怎么会快速推进呢?”往后两年不少VR企业倒闭,潮未退先上岸,欢创的单目空间定位技术练成一身金甲银鳞,定位精度大幅提高,这也为之后业务拓展夯实了基础。

超级供应商

2017年4月,家庭服务机器人行业巨头科沃斯投资部门的一句话让周琨灵光闪烁‘你们的技术是不是可以应用到扫地机器人里面做激光雷达’。当下周琨组织团队,花了三个月时间,从市场、技术、竞争产品等方面进行前期调研,此次行动,周琨慎之又慎:“对我们来说是一个非常重要的决定,因为再选错方向,可能就没机会了。”欢创入局VR领域,实则是摸着石头过河,技术研发投入大,营收寥寥,主营业务收入还是来自电视行业,而电视行业业务增值困难,后劲不足。周琨对公司技术能否走到行业前列颇有信心,他担心的是选择的行业对不对,市场行不行。相比红海和蓝海,周琨更中意浅红色的海洋,即这个行业已经被市场证明,但竞争适度。接下来,不早不晚,欢创要做视觉传感器ODM供应商,在正确的时间点进入扫地机器人行业。

扫地机器人的主要功能是在无人干预下独立完成清洁任务,其完成清扫任务可以分为4个步骤,即定位、构图、规划、清扫。扫地机器人的清洁力度和智能程度集中体现在路径规划能力上,路径规划依赖于机器人的定位能力和地图构建能力,目前应用的主流技术是SLAM,可以描述为机器人在未知环境中,从一个未知位置开始移动,依据内置传感器来估计位置和地图构建进行自身定位,同时在此基础上建造增量式地图,实现自主定位和导航,而传感器就相当于扫地机器人的“眼睛”。

几番试炼,将从2007年开始积累的视觉定位算法、芯片集中整合,周琨发现欢创在激光雷达领域第二支技术方向——视觉定位技术测量,拥有明显优势。欢创独创的面阵式激光雷达传感器+专用ASIC芯片,采用了业界独创的面阵分区式图像处理算法,将一个面阵式区域自适应划分为多个不同的线性式感光子区域,垂直视野能达到3040度,帧率达到2000Hz以上,不再拘泥于昂贵的线性式激光雷达传感器,可为下游客户节约40%的成本。2017年11月,其消费级激光雷达Camesense®X1 在成都腾讯全球合作伙伴大会上亮相大众。

然而落实到应用层面,客户更关心能不能在保证产品高性能高质量的基础上,实现大规模量产。欢创的第一个厂家是360,360扫地机器人计划在2018“双十一”上市。为了找到最合适的生产商,周琨几乎跑遍了珠三角,与各个驻厂负责人交流,下厂看生产线,这时摆在周琨面前的头等难题是设定产品的生产检验标准和硬件制造过程中供应链管理问题。

激光雷达行业尚未形成统一标准,多数客户并不清楚所需激光雷达传感器的使用寿命、抗冲击性、抗高温低温性等参数具体设置在哪些阈值区间。欢创组织研发团队、测试团队、客户支持团队三方把关,采集信息,及时反馈处理,以最高要求为基础,进行拔高,经过实际量产过程中的反复检验和迭代,总结出一套完善的产品生产标准和管控流程,生产制造严守供应商导入流程和高标准质量保证协议,甚至对于螺丝的精度都要管控。技术创新和日臻成熟的制造能力使其产品同时兼顾了低成本和高性能,上市至今不断掠食市场份额,目前Camesense® X1出货量达数十万台,服务客户包括360、飞科等一线品牌。

多行业辐射

对于供应商来说,品牌商的一举一动都能对其订单量产生波及,为了增强公司综合实力和抗风险能力,周琨采取横向拓展策略,多行业辐射,自2014年成立以来,欢创相继布局了商用服务机器人、工业机器人、航空领域、智能家庭终端等系列产品和服务。

随着技术突破亚毫米级别的定位精度,欢创研究出一套专业级的工业检测设备Camsense® M Pro,能够为扫地机器人、无人机等可移动的机器人,提供包括路线规划,校准等功能在内的检测方案,获得了华测集团等头部企业的青睐。2018年,欢创联合上海大学共同研发了Camsense® S,对标业内领先企业NDI公司的OptoTrack系列产品,重点用于医疗、航空等领域。

这套系统的主体设备是一款大型的可移动式高精度光学定位摄像头,整套系统配备了高性能的CCD光学传感器以及高灵敏度的定位器,并结合欢创自主研发的多传感器融合技术,可以实现在大空间范围内亚毫米级别的精准定位,定位精度达到0.2mm,实时跟踪机械臂末端的六自由度状态,2019年3月27日,正式交付给中国商飞集团使用。

德勤研究显示,2018年智能制造融资总规模达到近年来峰值,达325.15亿美元,占全行业融资总规模的近15%。在工业4.0时代,深圳依托东莞、佛山强大的制造能力,借助粤港澳大湾区规划,拥有良好的创新生态系统和应用场景,未来可期。前景虽广,但周琨越来越觉得企业在国内生存壮大更为不易。美国的产品市场已经被行业巨头垄断,企业竞争的激烈程度和创新活跃度逐渐低于中国,而国内的高科技企业正处于活跃地震带。据深圳特区报报道,目前深圳AI企业总量约636家,5年内成立的企业超7成,近70%的企业集中在应用层领域。

“在核心零部件上,比如工业机器人用的减速器,日本做的要好,但在机器人应用方面,尤其是消费级家庭服务型机器人,中国已经走到了世界前列。国内的竞争程度远远胜于国外,打赢了,放到外面也是佼佼者。”而在激光雷达传感器行业,市场化程度越来越高,竞争越来越激烈,技术产品持续迭代,亚洲光学、韩国LG实力不俗。虽然Camsense已申请超过十件的高价值专利,布局在中欧美日4个国家和地区,建立了自己的专利壁垒,但还要时刻保持备战状态,通过研发制造不断垒壁。

在视觉定位技术领域攀爬近二十年,总归是苦多乐少,“大多数摆在面前的不是红地毯,是荆棘,是坑,是石头,你得是发动机。”周琨给公司起名欢创,很简单,就是“欢乐地创业”。创业者天生乐观,善于挑战困难,而坚强的意志是先天禀赋,周琨靠它走到现在。刚毕业的时候喜欢看创业名人的奋斗史,时至今日,觉得他们太遥远了,更喜欢向竞争对手亚洲光学学习。

周琨说自己不吸烟不喝酒,是个挺无趣的人。今天作为CEO代表公司谈合作,明天跑到东莞下厂当“监工”,为找到心仪人才开心,为某个同事离开难过,生活和工作有鱼水之情,悲欢尽在其中。接下来,有件事能让欢创团队尽开颜,公司有乔迁之喜,新办公地位于天安云谷,和华为比邻而居。


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