论文笔记_SLAM_VINS-Mono: A Robust and Versatile Monocular Visual-Inertial State Estimator

绝地灬酷狼 2023-07-18 12:52 76阅读 0赞

# **出处** #

*  【VINS论文翻译】VINS-Mono: A Robust and Versatile Monocular Visual-Inertial State Estimator [https://blog.csdn.net/qq\_41839222/article/details/85683373][https_blog.csdn.net_qq_41839222_article_details_85683373]
 *  解决方案的核心是一个鲁棒的基于紧耦合的滑动窗非线性优化的**单目**视觉**惯性**里程计(VIO)。

# 本文创新 #

*  鲁棒的初始化过程，它能够从未知的初始状态引导系统。
 *  基于优化的**单目**视觉**惯性**里程计，具有相机-IMU外部校准和IMU偏置估计
 *  四自由度全局位姿图优化
 *  **状态估计**
    
     *  提供精确的局部姿态、速度和方位估计，而且还以在线方式执行摄像机IMU外部校准和IMU偏置校正

# 零碎知识点 #

*  单目视觉系统无法恢复度量尺度
 *  视觉惯性系统高度非线性的事实
 *  由于对非线性系统迭代求解的计算要求很高，很少有基于图的非线性系统能够在资源受限的平台（如手机上）实现实时性能。
 *  视觉测量处理
    
     *  直接法\[2\]\[3\]\[21\]最小化光度误差，而间接法最小化几何位移。直接法因其吸引区域小，需要很好的初始估计，而间接法在提取和匹配特征时需要额外的计算资源。间接法由于其成熟性和鲁棒性，在实际工程部署中得到了广泛的应用。然而，直接法更容易扩展到稠密建图，因为它们是直接在像素级别上操作的。
 *  IMU预积分(IMU pre-integration)
    
     *  在图优化公式中，为了避免重复的IMU重复积分，提出了一种有效的方法，即IMU预积分(IMU pre-integration)。这种方法在\[22\]中首次提出的，它用欧拉角来参数化旋转误差。
 *  视觉测量残差
    
     *  与在广义图像平面上定义重投影误差的传统针孔相机模型相比，我们在单位球面上定义摄像机的测量残差。几乎所有类型相机的光学，包括广角、鱼眼或全向相机，都可以模拟为连接单位球体表面的单位射线。

# 视频讲解 #

*  [https://v.qq.com/x/page/f0512y3gti1.html][https_v.qq.com_x_page_f0512y3gti1.html]?
 *  SFM:不带尺度的三维重构是够的， 但要用于待尺度的导航和AR应用，还是不够用的

## IMU功能 ##

*  提供 角速度、加速度
 *  惯性测量单元（IMU）通常指由3个加速度计和3个陀螺仪组成的组合单元，加速度计和陀螺仪安装在互相垂直的测量轴上。
 *  通过抖动来测量加速度，对无人机的飞行效果不错，但对于一般匀速运动的汽车来说，加速度为0，就没什么测量值，尺度信息的估计就不容易知道了；而且在二维情况上，只有yow的motion，没有row/patch的motion,这个对IMU的bias（三个自由度）的观测也是非常的不利。
 *  积分 a->v ->s
 *  鲁棒性强的时候：快速旋转时，视觉挂掉时
 *  标定：IMU与IMU之间

## 初始化 ##

*  非线性要收敛，必须要一个初始值的
    
     *  初始化的不好，就很可能不会收敛到一个正确的值的。
 *  Pipeline:
    
     *  先使用SFM计算（不带尺度信息），会得到一个up-to-scale的平移信息，和一个未与重力对齐的相对比较准的旋转信息
     *  再使用IMU预积分得到的相对旋转，与相机的旋转组合起来，得到它们之间的相对旋转，即外场。
     *  把IMU预积分得到的位置速度，跟视觉的up-to-scale的平移信息，对齐起来。只要能对起来，就意味着尺度能修正了。
 *  关于IMU和相机之间的相对位置（距离）的标定：
    
     *  相对位置的值，相比空间中物体的距离，比较小，对系统误差影响较小，所有一般会假定一个值，然后再去优化它。
 *  滑动窗口的作用：运算复杂度保持在一个固定的状态下
 *  视觉惯导：其实就是视觉的测量值，和IMU的测量值进行加权平均，
    
     *  加的权，其实是一个协方差矩阵
 *  视觉模块：
    
     *  使用的是，球型相机模块，因为球形相机模块，可以建模任何其他的相机模型
     *  视差：从不同的视角拍一个点
        
         *  若是原地旋转的话，就没有时差了，因为这样只是图像特征点的平移，对深度估计是没有用的。

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