SLAM優化位姿時,誤差函式的雅可比矩陣的推導。

2022-07-24 03:54:15 字數 2079 閱讀 2361

視覺slam的核心是求取相機的位姿並建圖。

在優化位姿時,其思想是構造乙個關於位姿變化的誤差函式,當這個誤差函式最小時,認為此時估計的位姿最優。

無論是直接法還是特徵點法,位姿的迭代優化都是是求解乙個最小二乘問題,

在優化位姿時

<1>直接法最小二乘的誤差函式是,前後幀所有參與求解位姿畫素塊的灰度差。通常這一步又稱之位影象對齊。

<2>特徵點法最小二乘的

誤差函式

,重投影誤差(pnp,地圖點到當前影象的投影點與匹配點的距離差和)

本篇部落格是介紹的是,slam優化位姿時,誤差函式對位姿雅可比矩陣的推導。

誤差函式對於位姿擾動的雅可比矩陣,決定著下一步最優迭代估計時,位姿增量的方向。因此十分重要。

下面我們先以直接法雅可比矩陣開始推導,特徵點法類似。

影象最後的雅可比矩陣可以由,所有參與直接法畫素點雅可比矩陣的疊加形成。

至此,我們推導出了直接法中,誤差函式對於李代數字姿的雅克比矩陣。

在特徵點法的slam中,在pnp優化位姿時,誤差函式是重投影誤差

pnp特徵點法與直接法的雅克比矩陣有什麼不同呢?還得從投影過程說起。pnp是什麼?

這個過程可用影象表示如下

pnp的過程可描述如下,一堆世界座標系下的三維地圖點p(x,y,z),

<1> 首先經過我們要優化的位姿

轉換至當前幀的座標系下

p』(x』,y』,z』)

<2> 然後透過相機內參投影至當前幀影象座標系下p』(x』,y』)

<3> 最後縮小地圖點在當前影象幀上投影點p』匹配點pmatch(xmatch,ymatch)距離誤差,

來優化位姿。

上述的過程就是pnp投影過程,實際的優化有若干次這樣的迭代

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