IMU预积分的过程详解

一、IMU和相机数据融合保证位姿的有效性:

  • 当运动过快时,相机会出现运动模糊,或者两帧之间重叠区域太少以至于无法进行特征匹配,所以纯视觉SLAM对快速的运动很敏感。而有了IMU,即使在相机数据无效的那段时间内,也能保持一个较好的位姿估计,这是纯视觉

    SLAM 无法做到的。

  • 当图像发生变化时,本质上我们没法知道是相机自身发生了运动,还是外界条件发生了变化,所以纯视觉SLAM难以处理动态的障碍物。而IMU能获取自己的运动信息,从某种程度上减轻动态物体的影响

  • IMU虽然可以测得角速度和加速度,但这些量都存在明显的漂移,使得积分两次得到的位姿数据非常不可靠。相比于IMU,相机数据基本不会有漂移,所以相机数据可以有效地估计并修正IMU读数中的漂移使得在慢速运动后的位姿估计依然有效。

二、IMU和Camera数据融合获取位姿的主要流程

1、利用相机和IMU分别进行图像采集和惯性数据采集,且IMU的采集频率大于相机的采集频率

2、提取相机获取的每一顿图像的特征点,然后提取特征点的描述子,匹配特征点计算相机位姿

3、对IMU得到的多组IMU数据进行预积分,计算出两图像对应的IMU的位姿和速度

4、IMU初始化,这一步的目的是获取IMU参数较好的初始值: 速度、重力以及Bias。

三、构建视觉残差惯性残差的统一损失函数进行联合优化

  • 视觉里程计VO通过最小化相关键帧的重投影误差,计算得到相机的位姿和地标的位置
  • IMU对相邻两帧的位姿之间添加约束,而且对每一帧添加了状态量:陀螺仪和加速度的偏差

四、IMU预积分过程

1、IMU测量模型

角速度是陀螺仪得到的, B是刚体,IMU与相机的物体坐标系,W是世界坐标系,与角速度和陀螺仪的偏置有关系,与陀螺仪存在的噪声有关,

加速度是由R旋转乘加速度减重力加速度的差,加速度计的偏置,噪声

2、IMU运动学模型

某一时刻的旋转乘角速度, 速度与加速度是有关系的,位姿也可以通过速度求解出来的

3、基于运动学模型,可得t和t+Δt时刻状态关系

相关推荐
无己心2 天前
面向多平台 AI 搜索引擎的适配层架构设计
前端·人工智能·搜索引擎·ai·1024程序员节
u0103055278 天前
AI驱动的安卓UI自动生成功能实现
人工智能·1024程序员节
u0103055278 天前
长株潭智能体赋能腾讯元器链接共享
1024程序员节
云贝贝贝10 天前
OceanBase认证体系介绍与备考指南
运维·服务器·oceanbase·1024程序员节
u01030552710 天前
Java图像处理实战指南
人工智能·1024程序员节
u01030552711 天前
Java AWT鼠标事件全解析
人工智能·1024程序员节
u01030552713 天前
Java实用类应用精讲
人工智能·1024程序员节
u01030552713 天前
Java I/O核心操作实战
人工智能·1024程序员节
u01030552714 天前
ArrayList操作详解与实战应用
人工智能·1024程序员节
u01030552715 天前
Java模块化编程实战指南
人工智能·笔记·1024程序员节