视觉SLAM十四讲(第二版)第九讲笔记

一、 后端优化概述
1. 后端模块的作用
前端估计得到:

  k 时刻相机的位姿,xk 

  地图中路标j jj的世界坐标,yj

​  前端估计只基于k 的前一时刻或前几时刻。后端优化所做的,则是根据到目前为止观测到的所有信息,优化之前的估计结果。

  后端优化中,把位姿x 和路标y 都看做服从某种概率分布的随机变量。已知相机运动数据u ,观测数据z,问题转化为确定其概率分布,进行最大似然估计。

后端优化主要有两种方法:

假设马尔科夫性,k 时刻状态只与k−1时刻有关。即本讲的EKF法。
假设k 时刻状态与之前所有状态有关,为基于非线性优化的方法。将在下一讲详细阐释。
2. 问题描述
变量:
xk:k 时刻下所有未知量,包含相机和此时刻m个可见路标。
已知:

 估计:

 根据所有已知,估计现在的位姿和路标的状态分布。

 二、卡尔曼滤波器

  1.线性系统和卡尔曼滤波器(KF)具体推导略

  

    卡尔曼滤波器依据线性系统,没有近似,是线性最优无偏估计。

   2.非线性系统和扩展卡尔曼滤波器

  实际SLAM系统存在问题:

  • 运动方程和观测方程非线性
  • 高斯分布经非线性变换后,不再是高斯分布

  因此需要进行近似,将非高斯分布近似成高斯分布。 在非线性系统中的KF即为EKF。其做法是:在某个点附近考虑运动方程和观测方程的 一阶泰勒展开,即其线性部分,然后按照KF进行

 

3).局限

  1. 马尔可夫性的局限
  2. 一阶近似的局限
  3. 需要存储均值和方差,因为路标量很大,因此协方差矩阵很大

三 BA与图优化

  BA(Bundle Adjustment):通过重投影不断优化估计的参数。由于其稀疏属性,能够实现在线运行。

  推导略

十月后改为原创
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