VINS紧耦合优化公式及代码解析
1.首先确定待优化的状态变量

对应代码,优化参数为:
Vector3d Ps[(WINDOW_SIZE + )];(平移向量)
Vector3d Vs[(WINDOW_SIZE + )];(速度)
Matrix3d Rs[(WINDOW_SIZE + )];(旋转矩阵)
Vector3d Bas[(WINDOW_SIZE + )];(加速度计偏置)
Vector3d Bgs[(WINDOW_SIZE + )];(陀螺仪重力偏置)
Matrix3d ric[NUM_OF_CAM]; (camera->IMU)
Vector3d tic[NUM_OF_CAM];
还需要转换成ceres可以接受的参数数组,转换如下(在函数 Estimator::Vector2double()中)
for (int i = ; i <= WINDOW_SIZE; i++)
{
para_Pose[i][] = Ps[i].x();
para_Pose[i][] = Ps[i].y();
para_Pose[i][] = Ps[i].z();
Quaterniond q{Rs[i]};
para_Pose[i][] = q.x();
para_Pose[i][] = q.y();
para_Pose[i][] = q.z();
para_Pose[i][] = q.w(); para_SpeedBias[i][] = Vs[i].x();
para_SpeedBias[i][] = Vs[i].y();
para_SpeedBias[i][] = Vs[i].z(); para_SpeedBias[i][] = Bas[i].x();
para_SpeedBias[i][] = Bas[i].y();
para_SpeedBias[i][] = Bas[i].z(); para_SpeedBias[i][] = Bgs[i].x();
para_SpeedBias[i][] = Bgs[i].y();
para_SpeedBias[i][] = Bgs[i].z();
}
for (int i = ; i < NUM_OF_CAM; i++)
{
para_Ex_Pose[i][] = tic[i].x();
para_Ex_Pose[i][] = tic[i].y();
para_Ex_Pose[i][] = tic[i].z();
Quaterniond q{ric[i]};
para_Ex_Pose[i][] = q.x();
para_Ex_Pose[i][] = q.y();
para_Ex_Pose[i][] = q.z();
para_Ex_Pose[i][] = q.w();
}
double para_Pose[WINDOW_SIZE + ][SIZE_POSE];
double para_SpeedBias[WINDOW_SIZE + ][SIZE_SPEEDBIAS];
double para_Ex_Pose[NUM_OF_CAM][SIZE_POSE];
2. 向ceres中添加优化变量
problem.AddParameterBlock(para_Pose[i], SIZE_POSE, local_parameterization);
problem.AddParameterBlock(para_SpeedBias[i], SIZE_SPEEDBIAS);
problem.AddParameterBlock(para_Ex_Pose[i], SIZE_POSE, local_parameterization);
3. 将优化量存入数组,代码如下,依次加入margin项,IMU项和视觉feature项. 每一项都是一个factor, 这是ceres的使用方法, 创建一个类继承ceres::CostFunction类, 重写Evaluate()函数定义residual的计算形式. 分别对应marginalization_factor.h, imu_factor.h, projection_factor.h中的MarginalizationInfo, IMUFactor, ProjectionFactor三个类.
a) 添加边缘化的残差项
MarginalizationFactor *marginalization_factor = new MarginalizationFactor(last_marginalization_info);
problem.AddResidualBlock(marginalization_factor, NULL,
last_marginalization_parameter_blocks);
b)添加IMU的residual
for (int i = ; i < WINDOW_SIZE; i++)
{
int j = i + ;
if (pre_integrations[j]->sum_dt > 10.0)
continue;
//!添加代价函数
IMUFactor* imu_factor = new IMUFactor(pre_integrations[j]);
//!注意在添加残差的组成部分,由前后两帧的[p,q,v,b]组成,在计算雅克比的时候[p,q](7),[v,b](9)分开计算
problem.AddResidualBlock(imu_factor, NULL, para_Pose[i], para_SpeedBias[i], para_Pose[j], para_SpeedBias[j]);
}
重点介绍IMUFactor类重写的Evaluate(),该函数定义了通过输入parameter计算residual。关键代码:
Eigen::Map<Eigen::Matrix<double, , >> residual(residuals);
residual = pre_integration->evaluate(Pi, Qi, Vi, Bai, Bgi,
Pj, Qj, Vj, Baj, Bgj);
主要计算在pre_integration->evaluate()函数中进行
Eigen::Matrix<double, , > residuals;
//! 对应参考文献[1]中的公式(12),求取α,β,θ的一阶近似
//! (3,9)
Eigen::Matrix3d dp_dba = jacobian.block<, >(O_P, O_BA);
Eigen::Matrix3d dp_dbg = jacobian.block<, >(O_P, O_BG);
Eigen::Matrix3d dq_dbg = jacobian.block<, >(O_R, O_BG);
Eigen::Matrix3d dv_dba = jacobian.block<, >(O_V, O_BA);
Eigen::Matrix3d dv_dbg = jacobian.block<, >(O_V, O_BG);
Eigen::Vector3d dba = Bai - linearized_ba;
Eigen::Vector3d dbg = Bgi - linearized_bg;
Eigen::Quaterniond corrected_delta_q = delta_q * Utility::deltaQ(dq_dbg * dbg);
Eigen::Vector3d corrected_delta_v = delta_v + dv_dba * dba + dv_dbg * dbg;
Eigen::Vector3d corrected_delta_p = delta_p + dp_dba * dba + dp_dbg * dbg;
//! 求取近似之后的残差,对应参考文献[1]中的公式(22),IMU Model
residuals.block<, >(O_P, ) = Qi.inverse() * (0.5 * G * sum_dt * sum_dt + Pj - Pi - Vi * sum_dt) - corrected_delta_p;
residuals.block<, >(O_R, ) = * (corrected_delta_q.inverse() * (Qi.inverse() * Qj)).vec();
residuals.block<, >(O_V, ) = Qi.inverse() * (G * sum_dt + Vj - Vi) - corrected_delta_v;
residuals.block<, >(O_BA, ) = Baj - Bai;
residuals.block<, >(O_BG, ) = Bgj - Bgi;
return residuals;
对应公式如下:

c)添加视觉的residual
for (auto &it_per_frame : it_per_id.feature_per_frame)
{
imu_j++;
if (imu_i == imu_j)
{
continue;
}
//!得到第二个特征点
Vector3d pts_j = it_per_frame.point;
ProjectionFactor *f = new ProjectionFactor(pts_i, pts_j);
problem.AddResidualBlock(f, loss_function, para_Pose[imu_i], para_Pose[imu_j], para_Ex_Pose[], para_Feature[feature_index]);
f_m_cnt++;
}
三个误差项的特点:
1)边缘化的residual:1个.
2)IMU的residual:WINDOW_SIZE个(总长度WINDOW_SIZE+1), 每相邻两个Pose之间一个IMU residual项.
3)视觉的residual:观测数大于2的特征, 首次观测与后面的每次观测之间各一个residual项.
VINS紧耦合优化公式及代码解析的更多相关文章
- JavaScript “跑马灯”抽奖活动代码解析与优化(二)
既然是要编写插件.那么叫做"插件"的东西肯定是具有的某些特征能够满足我们平时开发的需求或者是提高我们的开发效率.那么叫做插件的东西应该具有哪些基本特征呢?让我们来总结一下: 1.J ...
- 优化C/C++代码的小技巧
说明: 无意看到一篇小短文,猜测作者应该是一个图形学领域的程序员或专家,介绍了在光线(射线)追踪程序中是如何优化C/C++代码的.倒也有一些参考意义,当然有的地方我并不赞同或者说我也不完全理解,原文在 ...
- Kakfa揭秘 Day8 DirectKafkaStream代码解析
Kakfa揭秘 Day8 DirectKafkaStream代码解析 今天让我们进入SparkStreaming,看一下其中重要的Kafka模块DirectStream的具体实现. 构造Stream ...
- MYSQL常见出错mysql_errno()代码解析
如题,今天遇到怎么一个问题, 在理论上代码是不会有问题的,但是还是报了如上的错误,把sql打印出來放到DB中却可以正常执行.真是郁闷,在百度里面 渡 了很久没有相关的解释,到时找到几个没有人回复的 & ...
- 优化C/C++代码的小技巧(转)
源:http://www.cnblogs.com/lizhenghn/p/3969531.html 说明: 无意看到一篇小短文,猜测作者应该是一个图形学领域的程序员或专家,介绍了在光线(射线)追踪程序 ...
- [代码]解析nodejs的require,吃豆人的故事
最近在项目中需要对nodejs的require关键字做解析,并且替换require里的路径.一开始我希望nodejs既然作为脚本语言,内核提供一个官方的parser库应该是一个稳定可靠又灵活的渠道,然 ...
- 解析数学表达式 代码解析AST语法树
2019年2月20日09:18:22 AST语法树自己写代码解析的话就比较麻烦,有现成的库可以解析PHP,就像webpack就是自己解析js的语法代码,编译成各种版本的可用代码 github http ...
- java代码解析二维码
java代码解析二维码一般步骤 本文采用的是google的zxing技术进行解析二维码技术,解析二维码的一般步骤如下: 一.下载zxing-core的jar包: 二.创建一个BufferedImage ...
- Java生鲜电商平台-SpringCloud微服务架构中网络请求性能优化与源码解析
Java生鲜电商平台-SpringCloud微服务架构中网络请求性能优化与源码解析 说明:Java生鲜电商平台中,由于服务进行了拆分,很多的业务服务导致了请求的网络延迟与性能消耗,对应的这些问题,我们 ...
随机推荐
- Android Studio常用快捷键、Android Studio快捷键大全
Android Studio 是谷歌基于IntelliJ IDEA开发的安卓开发工具,有点类似 Eclipse ADT,Android Studio 提供了集成的 Android 开发工具用于开发和调 ...
- mongodb文档替换
对下面的文档做一个比较大的调整,将 friends.enemies两个字段移到 relationships子文档中. > db.people.insert({ "name" ...
- ACM-百度之星资格赛之Energy Conversion——hdu4823
版权声明:本文为博主原创文章,未经博主同意不得转载. https://blog.csdn.net/lx417147512/article/details/26400079 Energy Convers ...
- 【[HAOI2011]Problem c】
好题啊 先考虑一些如何判掉无解的情况 我们开一个桶,存一下每个编号有多少个人必须选,之后做一个后缀和,之后我们扫一遍,如果一旦有一个后缀和\(pre[i]\)超过\(n-i+1\)就不合法了,因为我们 ...
- Java中Thread类的join方法到底是如何实现等待
现在的场景是A线程执行:public void run(){ bThread.join(0);//把b线程加入到当前线程(a线程),等待b结束,当前a线程才会结束.}B线程执行public void ...
- Git使用(一)
声明: 第一次使用git,只能保证我的方法可以用,肯定不是最简最好的.以后需要用到更多的用法的时候再来这里更新. 说实话,记下来主要是因为自己记性不好,各种配置记不住,都是当备忘录用的,(囧囧囧囧囧) ...
- 调用jquery的resize方法改变div的宽度和高度在IE中不变,在谷歌中可以正常显示
1.jquery代码: 1.1问题的版本: $(function() { haituheight(); $(window).resize(function(){ haituheight(); }); ...
- Android学习笔记_29_样式和主题
一.简单样式定义和使用: android中的样式和CSS样式作用相似,都是用于为界面元素定义显示风格,它是一个包含一个或者多个view控件属性的集合.如:需要定义字体的颜色和大小. 在Android中 ...
- SpringBoot非官方教程 | 第十九篇: 验证表单信息
转载请标明出处: 原文首发于:https://www.fangzhipeng.com/springboot/2017/07/11/springboot19/ 本文出自方志朋的博客 这篇文篇主要简述如何 ...
- spring入门(八) spring mvc设置默认首页
1.web.xml配置如下 <!DOCTYPE web-app PUBLIC "-//Sun Microsystems, Inc.//DTD Web Application 2.3// ...