VINS 估计器之外参初始化
为何初始化外参
当外参完全不知道的时候,VINS也可以在线对其进行估计(rotation),先在processImage内进行初步估计,然后在后续优化时,会在optimize函数中再次优化。
如何初始化外参
外参校准函数为:
if(ESTIMATE_EXTRINSIC == 2)
{
ROS_INFO("calibrating extrinsic par am, rotation movement is needed");
if (frame_count != 0)
{
vector<pair<Vector3d, Vector3d>> corres = f_manager.getCorresponding(frame_count - 1, frame_count);
Matrix3d calib_ric;
if (initial_ex_rotation.CalibrationExRotation(corres, pre_integrations[frame_count]->delta_q, calib_ric))
{
ROS_WARN("initial extrinsic rotation calib success");
ROS_WARN_STREAM("initial extrinsic rotation: " << endl << calib_ric);
//有几个相机,就有几个ric,目前单目情况下,ric内只有一个值
ric[0] = calib_ric;
RIC[0] = calib_ric;
//如果校准成功就设置flag为1
ESTIMATE_EXTRINSIC = 1;
}
}
}
核心函数在initial_ex_rotaion.cpp内
bool InitialEXRotation::CalibrationExRotation(vector<pair<Vector3d, Vector3d>> corres, Quaterniond delta_q_imu, Matrix3d &calib_ric_result)
{
frame_count++;
//计算前后两帧的旋转矩阵,加到Rc向量内,直到校准成功
Rc.push_back(solveRelativeR(corres));
Rimu.push_back(delta_q_imu.toRotationMatrix());
Rc_g.push_back(ric.inverse() * delta_q_imu * ric);
Eigen::MatrixXd A(frame_count * 4, 4);
A.setZero();
int sum_ok = 0;
for (int i = 1; i <= frame_count; i++)
{
Quaterniond r1(Rc[i]);
Quaterniond r2(Rc_g[i]);
double angular_distance = 180 / M_PI * r1.angularDistance(r2);
ROS_DEBUG(
"%d %f", i, angular_distance);
double huber = angular_distance > 5.0 ? 5.0 / angular_distance : 1.0;
++sum_ok;
Matrix4d L, R;
double w = Quaterniond(Rc[i]).w();
Vector3d q = Quaterniond(Rc[i]).vec();
L.block<3, 3>(0, 0) = w * Matrix3d::Identity() + Utility::skewSymmetric(q);
L.block<3, 1>(0, 3) = q;
L.block<1, 3>(3, 0) = -q.transpose();
L(3, 3) = w;
Quaterniond R_ij(Rimu[i]);
w = R_ij.w();
q = R_ij.vec();
R.block<3, 3>(0, 0) = w * Matrix3d::Identity() - Utility::skewSymmetric(q);
R.block<3, 1>(0, 3) = q;
R.block<1, 3>(3, 0) = -q.transpose();
R(3, 3) = w;
A.block<4, 4>((i - 1) * 4, 0) = huber * (L - R);
}
JacobiSVD<MatrixXd> svd(A, ComputeFullU | ComputeFullV);
Matrix<double, 4, 1> x = svd.matrixV().col(3);
Quaterniond estimated_R(x);
ric = estimated_R.toRotationMatrix().inverse();
//cout << svd.singularValues().transpose() << endl;
//cout << ric << endl;
Vector3d ric_cov;
ric_cov = svd.singularValues().tail<3>();
if (frame_count >= WINDOW_SIZE && ric_cov(1) > 0.25)
{
calib_ric_result = ric;
return true;
}
else
return false;
}
通过SVD解旋转外参原理如下:


SVD的原理与应用可参考博客。
通过计算匹配图像之间的的本质矩阵得到旋转矩阵
Matrix3d InitialEXRotation::solveRelativeR(const vector<pair<Vector3d, Vector3d>> &corres)
{
if (corres.size() >= 9)
{
vector<cv::Point2f> ll, rr;
for (int i = 0; i < int(corres.size()); i++)
{
ll.push_back(cv::Point2f(corres[i].first(0), corres[i].first(1)));
rr.push_back(cv::Point2f(corres[i].second(0), corres[i].second(1)));
}
cv::Mat E = cv::findFundamentalMat(ll, rr);
cv::Mat_<double> R1, R2, t1, t2;
decomposeE(E, R1, R2, t1, t2);
if (determinant(R1) + 1.0 < 1e-09)
{
E = -E;
decomposeE(E, R1, R2, t1, t2);
}
//选出合适的R和T
double ratio1 = max(testTriangulation(ll, rr, R1, t1), testTriangulation(ll, rr, R1, t2));
double ratio2 = max(testTriangulation(ll, rr, R2, t1), testTriangulation(ll, rr, R2, t2));
cv::Mat_<double> ans_R_cv = ratio1 > ratio2 ? R1 : R2;
Matrix3d ans_R_eigen;
for (int i = 0; i < 3; i++)
for (int j = 0; j < 3; j++)
ans_R_eigen(j, i) = ans_R_cv(i, j);
return ans_R_eigen;
}
return Matrix3d::Identity();
}
double InitialEXRotation::testTriangulation(const vector<cv::Point2f> &l,
const vector<cv::Point2f> &r,
cv::Mat_<double> R, cv::Mat_<double> t)
{
cv::Mat pointcloud;
cv::Matx34f P = cv::Matx34f(1, 0, 0, 0,
0, 1, 0, 0,
0, 0, 1, 0);
cv::Matx34f P1 = cv::Matx34f(R(0, 0), R(0, 1), R(0, 2), t(0),
R(1, 0), R(1, 1), R(1, 2), t(1),
R(2, 0), R(2, 1), R(2, 2), t(2));
cv::triangulatePoints(P, P1, l, r, pointcloud);
int front_count = 0;
for (int i = 0; i < pointcloud.cols; i++)
{
double normal_factor = pointcloud.col(i).at<float>(3);
cv::Mat_<double> p_3d_l = cv::Mat(P) * (pointcloud.col(i) / normal_factor);
cv::Mat_<double> p_3d_r = cv::Mat(P1) * (pointcloud.col(i) / normal_factor);
if (p_3d_l(2) > 0 && p_3d_r(2) > 0)
front_count++;
}
ROS_DEBUG("MotionEstimator: %f", 1.0 * front_count / pointcloud.cols);
return 1.0 * front_count / pointcloud.cols;
}
//请参考视觉slam14讲第145页
void InitialEXRotation::decomposeE(cv::Mat E,
cv::Mat_<double> &R1, cv::Mat_<double> &R2,
cv::Mat_<double> &t1, cv::Mat_<double> &t2)
{
cv::SVD svd(E, cv::SVD::MODIFY_A);
cv::Matx33d W(0, -1, 0,
1, 0, 0,
0, 0, 1);
cv::Matx33d Wt(0, 1, 0,
-1, 0, 0,
0, 0, 1);
R1 = svd.u * cv::Mat(W) * svd.vt;
R2 = svd.u * cv::Mat(Wt) * svd.vt;
t1 = svd.u.col(2);
t2 = -svd.u.col(2);
}
VINS 估计器之外参初始化的更多相关文章
- VINS 估计器之结构初始化
为什么要初始化 非线性VINS估计器的性能对于初始的速度,尺度,重力向量,空间点3D位置,以及外参等非常敏感.在很多场合中,能做到相机和IMU即插即用,线上自动校准与初始化,将会给用户带来极大的方便性 ...
- 关于map容器的元素被无参初始化
使用C++中的map容器定义一个mp,当你执行if语句判断mp[3]是否为1时,那么如果mp[3]以前不存在,此时mp[3]就会被无参初始化,second赋值为0. 以下的程序可以证明这一点.执行了第 ...
- VINS(四)初始化与相机IMU外参标定
和单目纯视觉的初始化只需要获取R,t和feature的深度不同,VIO的初始化话通常需要标定出所有的关键参数,包括速度,重力方向,feature深度,以及相机IMU外参$R_{c}^{b}$和$p_{ ...
- VINS(八)初始化
首先通过imu预积分陀螺仪和视觉特征匹配分解Fundamental矩阵获取rotationMatrix之间的约束关系,联立方程组可以求得外参旋转矩阵: 接下来会检测当前frame_count是否达到W ...
- [VINS]IMU与相机之间旋转量的标定
VINS-Mono[1]中IMU-Camera外参旋转量\(R_b^c\)的计算方法在他们实验室发的之前的论文有详细讲解[2].视觉利用匹配特征点中的基础矩阵求出相机坐标系下两帧的旋转量\(R_{c_ ...
- Objective-C对象初始化 、 实例方法和参数 、 类方法 、 工厂方法 、 单例模式
1 重构Point2类 1.1 问题 本案例使用初始化方法重构Point2类,类中有横坐标x.纵坐标y两个属性,并且有一个能显示位置show方法.在主程序中创建两个Point2类的对象,设置其横纵坐标 ...
- Objective-c初始化和便利构造
1.创建一个Student这个类 2.声明和实现 1).在Studnet.h文件中对属性和方法的声明 其中这个方法是带参初始化 而这个方法是便利构造.注意与上边的区别 2.在Studnet.m中实现 ...
- WMS—启动过程
基于Android 6.0源码, 分析WMS的启动过程. 一. 概述 Surface:代表画布 WMS: 添加window的过程主要功能是添加Surface,管理所有的Surface布局,以及Z轴排序 ...
- JavaScript概述.pdf
第1章 JavaScript概述 第2章 使用JavaScript 第3章 语法.关键保留字及变量 第4章 数据类型 第5章 运算符 第6章 流程控制语句 第7章 函数 //没有参数的函数 funct ...
随机推荐
- layui数据表格排序图标被超出的表头挤出去
如果表头过长,会出现超出显示三个省略号,然后把排序图标挤出去,看不到了, 效果如下 解决办法就是给图标加定位,过长的时候加上 .show-sort{ position: absolute; right ...
- React Native 中 跨页面间通信解决方案之 react-native-event-bus
https://github.com/crazycodeboy/react-native-event-bus 用法: A页面和B页面中都有相同的列表,点击B页面中的收藏按钮,A页面会跟着更新 impo ...
- Xcode 代码注释
/** * 生成二维码 * * @param data 二维码数据 * @param size 二维码大小 * @param color 二维码颜色 * @param backgroundColor ...
- PHP入门培训教程 php中的时间处理
php中的时间处理 PHP入门培训教程 兄弟连PHP培训 小编整理的 php中的时间处理: <? /** * 转换为UNIX时间戳 */ function gettime($d) { if(is ...
- Java——package与import
[package] <1>为了解决类的命名冲突问题,Java引入包(package)机制,提供类的多重类命名空间. <2>package作为源文件的第一条语句(缺省时指定为 ...
- 关联规则挖掘--Eclat算法
- (3.3)狄泰软件学院C++课程学习剖析四
对课程前面40课的详细回顾分析(二) 1.一个类的成员变量是对于每个对象专有的,但是成员函数是共享的. 2.构造函数只是决定一个对象的初始化状态,而不能决定对象的诞生.二阶构造人为的将初始化过程分为了 ...
- [洛谷P5106]dkw的lcm:欧拉函数+容斥原理+扩展欧拉定理
分析 考虑使用欧拉函数的计算公式化简原式,因为有: \[lcm(i_1,i_2,...,i_k)=p_1^{q_{1\ max}} \times p_2^{q_{2\ max}} \times ... ...
- Spring Cloud架构教程 (五)服务网关(过滤器)
过滤器的作用 通过上面所述的两篇我们,我们已经能够实现请求的路由功能,所以我们的微服务应用提供的接口就可以通过统一的API网关入口被客户端访问到了.但是,每个客户端用户请求微服务应用提供的接口时,它们 ...
- lambda匿名函数和内置函数
对于简单的函数,也存在一种简便的表示方式,即:lambda表达式 定义函数(普通方式) def func(arg): return arg + 1 执行函数 result = fun ...