基於慣性傳感器Roll角和Pitch角的MonoSLAM方法

單目視覺同步定位與地圖創建MonoSLAM----誤差累積問題
         顧照鵬的論文《基於部分慣性傳感器信息的單目視覺同步定位與地圖創建方法》提出基於Roll角和Pitch角的MonoSLAM法:
        先利用慣性傳感器輸出的Roll角和Pitch角系統標定, 然後將慣性傳感器自身的Yaw作爲系統狀態向量的一個分量利用擴展卡爾曼濾波器(EKF)實時地估計狀態向量, 進而實現實時魯棒的SLAM。能夠有效抑制誤差累積問題。
慣性傳感器(分爲兩類:角速率陀螺;線加速度計) 三軸方向角輸出做輔助:

  • 橫滾角Roll-----精度高
  •  俯仰角Pitch----精度高
  •  偏航角Yaw-----精度低,不直接用


如何在未知環境中實時地確定用戶頭部位置和姿態?

        設計一個定位定姿模塊:由攝像機+3DM-GX1慣性傳感器組成。(3DM-GX1是陀螺儀姿態測量系統。)

       系統涉及世界座標系,攝像機座標系,固定在3DM-GX1上的3DM-GX1座標系,地磁座標系。他們之間的四個旋轉矩陣滿足一個式子。根據攝像機拍的圖像和輸出的Roll角和Pitch角可以標定兩個旋轉矩陣,基於它們,僅將Roll角和Pitch角作爲姿態基準量,將3DM-GX1座標系與地磁座標系之間的Raw角作爲未知狀態分量,引入EKF中以提高系統穩定性。
        攝像機的狀態向量定義爲一個8維向量,攝像機光心位置,三軸速度,3DM-GX1座標系與地磁座標系之間的Yaw角及相應的角速度。環境地圖特徵定義爲三維點特徵。因此,整個MonoSLAM系統的狀態向量x表示成一個(8+3N)維向量。通過不斷迭代更新數據關聯和狀態向量,修正得到穩定的系統。

        實驗用上述模塊安在一個電動轉檯上,控制轉檯在65°範圍內做往復圓周運動,同時拍一段視頻,實時計算攝像機運動軌跡,以此爲基準,論文中測試了所提出方法和另外三種方法,對比得到的3軸運動軌跡。驗證得到所提出方法在苛刻條件下的有效性後,再做另一虛擬現實實驗:在目標位置虛擬一坦克,將攝像機自由運動,計算出運動軌跡,初始目標位置不變,得證。

發佈了29 篇原創文章 · 獲贊 16 · 訪問量 13萬+
發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章