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ORB_SLAM2+IMU詳解

單目VIO學習

細節探讨:

PVR優化頂點:g2o::VertexNavStatePVR,定義在g2otypes.h中

Bias優化頂點:g2o::VertexNavStateBias

一:關于優化部分:Optimizer.cpp

1.      PoseOptimization(Frame *pFrame,Frame* pLastFrame, const IMUPreintegrator& imupreint, const cv::Mat&gw, const bool& bComputeMarg)

PoseOptimization(Frame *pFrame, KeyFrame* pLastKF, constIMUPreintegrator& imupreint, const cv::Mat& gw, const bool&bComputeMarg=false)

這部分主要用在TrackWithIMU(相當于相機跟蹤),TrackLocalMapWithIMU(相當于局部地圖跟蹤)中。跟純視覺的優化方式相同,這裡隻是優化目前幀的位姿。兩個方法的差別是選取的前一幀是關鍵幀還是一般幀。在TrackLocalMapWithIMU中,如果局部地圖更新成功,就選取關鍵幀,如果局部地圖未更新就選取一般幀。在TrackWithIMU中,局部地圖初始化成功或則地圖更新成功,就選取關鍵幀,否則選取一般幀。

(1)      首先設定幀的頂點,一共分為4個頂點,包括目前幀和前一幀PVR和Bias偏置(這裡的頂點模型定義在g2otypes.h中),

(2)      然後定義上面幀頂點連接配接的邊,如下圖所示:1代表前一幀PVR和Bias之間的邊,2代表前一幀PVR、Bias和目前幀PVR之間的邊,3代表前一幀和目前幀Bias之間的邊。

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(3)      最後是設定MapPoint對應的指向目前幀位姿頂點的自己的一進制邊,這裡和純視覺的優化位姿是一樣的,利用MapPoint的3d點和位姿關系将3d點投影到圖像中,和圖像中的位置作比較,這裡沒有定義MapPoint的頂點,隻定義了目前幀的位姿頂點,是以是一個一進制邊,如上圖中4所示,最後指向自己。

(4)      最後就是疊代優化,和純視覺的處理方式一樣

2.      OptimizeInitialGyroBias

這部分主要使用在Tracking和LocalMapping中,有三種模式,分别是針對一般幀和關鍵幀(關鍵幀中分為兩種參數輸入,但都是調用統一函數,是以歸為一類),Tracking中使用在相機跟蹤和局部地圖跟蹤之後(使用的是20幀一般幀),LocalMapping中使用在VIO聯合初始化中(使用的是關鍵幀序列)。這裡的頂點是陀螺儀偏置GyroBias,使用旋轉R來優化,邊是EdgeGyrBias自己定義繼承基本一進制邊,其誤差計算以及更新在g2otypes.cpp中完成。誤差計算的公式就是初始化中的公式,雅各比矩陣的更新還沒搞明白。

3.      LocalBundleAdjustmentNavState(KeyFrame*pKF, const std::list<KeyFrame*> &lLocalKeyFrames, bool* pbStopFlag,Map* pMap, cv::Mat& gw, LocalMapping* pLM=NULL)

主要在LocalMapping線程中使用,具體的使用地點是與純視覺相同,在所有的關鍵幀和MapPoint都處理好之後,判斷是否完成VIO初始化,完成就進行這一優化方法,否則按原視覺優化方法。

(1)      獲得和目前關鍵幀相連(共視)的所有關鍵幀,放到lLocalKeyFrames中;獲得能夠被lLocalKeyFrames關鍵幀(包含目前關鍵幀)觀測到的局部MapPoints,放到lLocalMapPoints中;獲得能夠觀測到lLocalMapPoints的其他不在局部地圖中的關鍵幀,這一部分關鍵幀放到lFixedCameras中,不參與下面的優化(也就是不優化其結果),但也可以起到限制的作用。

(2)      完成上面的與處理之後,就進行真正的優化,這裡優化1代表目前處理的關鍵幀的PVR和目前處理關鍵幀的前一關鍵幀的PVR、Bias的連接配接,2代表目前處理關鍵幀的Bias與前一關鍵幀的Bias的連接配接。3代表Local MapPoints與局部地圖中的關鍵幀和Fixed中的關鍵幀的連接配接。

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4.      GlobalBundleAdjustmentNavState(Map*pMap, const cv::Mat& gw, int nIterations, bool* pbStopFlag, const unsignedlong nLoopKF, const bool bRobust)

這部分主要使用在LoopClosing中,主要是優化所有的狀态量(PVR、Bias)以及MapPoints。