SLAM（スラム）とは？

SLAMとは、「Simultaneous Localization and Mapping」の頭文字をとってSLAM(スラム)と呼びます。これを日本語にすると”Simultaneous=同時に起こる”、”Localization=位置特定”、”and=と”、”Mapping=地図作成”となり、「位置特定と地図作成を同時に行う」という意味になります。「位置特定と地図作成を同時に行う」技術と言われても、イメージしにくいと思いますので、もう少しかみ砕いて説明します。

まずは下の図をご覧下さい。例えば、あなたが目隠しをした状態である場所まで連れて来られたとします。目隠しを外して、まずあなたは周辺に何があるのかを見て、記憶の中からあてはまる場所を探していくと思います。そして頭の中では、眼から得た周辺の情報をもとに地図を作成し、あなたの知っている場所と一致すれば、正確な位置を特定することができると思います。もし、あなたの全く知らない場所であった場合は、まっさらの状態から歩き回り、頭の中で地図を作りながら、知っている場所にたどり着くことで位置を特定することができると思います。
これをSLAMに置き換えると、地図の中で自分がどこにいるのか、どっちを向いているのかということを技術的に正確に認識する「位置特定」と、周りに何があるのか、色々な情報を収集して周辺環境を把握する「地図作成」を同時に行っているということになります。

一般的に「Localization =自己位置推定」、「Mapping=環境地図作成」と表現されることが多いことから、SLAMとは「自己位置推定と環境地図作成を同時に行う技術」の総称になります。

SLAMの活用

SLAM技術により自分がどこにいるのか、周辺がどうなっているのかを把握することができるため、自動運転、ドローン、AGV、ロボット、AR/VR/MRなど、様々なアプリケーションに適用することができます。いずれも自己位置と周辺地図を正確に把握することが非常に重要な分野となります。
自動運転やドローンであれば、SLAMによって自身と周辺にある障害物やランドマークなどとの正確な距離を算出し、その情報から障害物を回避するなど次にとる行動を判断することができます。また、AGVやロボットであれば、目的地まで移動する、取り付けられたアームで物を取るなどの目的を実行するために、自己位置と周辺地図を正確に把握する必要があります。このように、SLAMは「機械の眼」として、多くのユースケースにおいて活用することができます。

Visual SLAM

Visual SLAMは、カメラからの画像によって実現するSLAM技術です。カメラにはレンズがひとつしかない単眼カメラ、レンズが複数ある複眼のステレオカメラなどがあり、周辺に見える物体に対して距離を計測します。比較的に安価に入手できるカメラを使用することからコストメリットが大きく、また、Visual SLAMではIMUやToFといった他のセンサーと組み合わせるケースも多いです。

Visual SLAMの様子について、以下の動画にて紹介します。

こちらは単眼カメラを使って撮影していますが、カメラの入力をもとに、周辺にある物体を多数の特徴点として認識しています。カメラ画像の上に紫色の「×」印が見えると思います。これは物体の特徴点を認識して、カメラとの距離や角度が変わることによる映像の変化から、特徴点との距離を算出するということが行われています。そして同時に、画面左上のように、緑色の点群によって周辺環境の3次元地図が作られている様子がわかるかと思います。