高翔.视觉SLAM十四讲(第二版)读后总结

前言:写这个笔记一方面是复习,另一方面是看完之后想把这本书简单的复述出来。

在看的过程中觉得比较有用的资料:

【首先回答一个问题,从SLAM的数学模型的角度讲,SLAM要解决什么样的问题?】

定位和建图问题,我们已知上一时刻机器人的位置高翔.视觉SLAM十四讲(第二版)读后总结,和当前时刻控制输入高翔.视觉SLAM十四讲(第二版)读后总结,在噪声高翔.视觉SLAM十四讲(第二版)读后总结的影响下,我们得到了机器人当前的位置高翔.视觉SLAM十四讲(第二版)读后总结(定位问题),对应运动方程。此时我们知道机器人到达了高翔.视觉SLAM十四讲(第二版)读后总结位置,并在此处观测到了第j个路标高翔.视觉SLAM十四讲(第二版)读后总结,对应观测方程,在噪声高翔.视觉SLAM十四讲(第二版)读后总结的影响下,我们需要求解路标高翔.视觉SLAM十四讲(第二版)读后总结(建图问题)。

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【该问题的求解发展历程】

滤波器方法:      基于EKF的滤波器方法--->粒子滤波器等方法

非线性优化方法:---->位姿图

摘要:为了解决上面这个问题,全书分两个部分展开,第一部分(第2-6讲)讲数学基础知识;第二部分(第7-13讲)讲实践应用,对应经典的视觉SLAM框架展开。

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1. 传感器信息读取。在视觉 SLAM 中主要为相机图像信息的读取和预处理。如果在机器人中,还可能有码盘、惯性传感器等信息的读取和同步。

2. 视觉里程计 (VisualOdometry, VO)视觉里程计任务是估算相邻图像间相机的运动(即相邻时刻相机的旋转和平移),以及局部地图的样子。VO 又称为前端(Front End)。

3. 后端优化(Optimization)。后端接受不同时刻视觉里程计测量的相机位姿,以及回环检测的信息,对它们进行优化(因为轨迹和地图含有噪声,消除累积误差),得到全局一致的轨迹和地图。由于接在 VO 之后,又称为后端(Back End)。

4. 回环检测(Loop Closing)。回环检测判断机器人是否曾经到达过先前的位置。如果检测到回环,它会把信息提供给后端进行处理。

5. 建图(Mapping)。它根据估计的轨迹,建立与任务要求对应的地图。

目录

一、数学基础

1.三维空间刚体运动

1.1 旋转矩阵(方向余弦矩阵)

1.2 变换矩阵

1.3 旋转向量和欧拉角

2.李群李代数

3.相机模型

4.非线性优化

二、实践应用

三、自我总结


一、数学基础

1.三维空间刚体运动

基本概念:内积、外积;反对称矩阵意义和性质;

三维空间刚体运动的描述方式有四种:旋转矩阵(Rotation Matrix)、变换矩阵(Transform Matrix)、四元数、欧拉角。

1.1 旋转矩阵(方向余弦矩阵)

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R是特殊的正交矩阵,它的逆或转置表示相反的旋转

1.2 变换矩阵

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它的逆表示相反的变换。

1.3 旋转向量和欧拉角

旋转向量(角轴/轴角,Axis-Angle),由旋转向量到旋转矩阵的过程由罗德里格斯公式(Rodrigues’s Formula )可得。

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1.4 四元数

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描述方式评价:R、T过于冗余,且自身约束会使其求解困难,欧拉角和四元数不存在冗余;欧拉角较为直观,但存在万向锁问题;四元数不存在奇异性,运算稍稍复杂。

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2.李群李代数

3.相机模型

4.非线性优化

二、实践应用

第三方库:

eigen:表示矩阵和向量

pangolin:三维可视化

三、自我总结

问题总结