Vslam14講(複習六)

非線性優化

主要目標:

  1. 理解最小二乘法的含義和處理方式
  2. 理解高斯牛頓法(Gauss-Newton‘s Method)、列文伯格-馬夸爾特方法(Levenburg-Marquadt's Method)
  3. 學習ceres和g2o庫的基本用法

綜合之前的,我們熟悉了運動方程和觀測方程。方程中的位姿可以由變換矩陣來描述,然後用李代數進行優化。觀測方程由相機模型給出,其中內參是隨相機固定的,而外參則是相機的位姿。。我們大約弄清了SLAM在視覺模型下的具體表達。

然而,由於噪聲的存在沒運動方程和觀測方程肯定不是精確成立的,儘管相機可以非常好的符合針孔模型,但是很遺憾我們得到的數據經常受到各種噪聲的影響。即使有高精度 的相機,運動方程和觀測方程也只能是近似成立。

與其假設數據必須符合方程,不如討論如何在有噪聲的數據中進行準確的狀態估計。

基本的非線性優化方法,同時介紹ceres和g2o

6.1 狀態估計問題

6.1.1 批量狀態估計與最大近似後驗估計

接着前面雞哥博客的內容。回顧下第二講的經典SLAM模型,

xk是相機的位姿,可以用SE(3)來描述。觀測方程,即針孔模型,我們討論下具體參數化形式,首先位姿變量xk可以由Tk表達。其次,運動方程與輸入的人具體形式有關。觀測方程由針孔模型給出。假設在xk處對路標yj進行了一次觀測,對應到圖像上的像素位置zk,j,那麼觀測方程可以表示爲:

其中K爲相機內參,s爲像素點的距離,以是K(Rkyj+tk)的第三個分量。當然可以用變換矩陣來描述,這個時候就要用齊次座標了。回頭再轉爲非齊次座標。

現在,考慮數據受噪聲影響後會發生什麼改變。再運動和觀測兩個方程中,我們通常假設兩個噪聲項wk,vk,j滿足零均值的高斯分佈,像這樣:

6.1.2 最小二乘的引出

 6.2 非線性最小二乘

 

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