视觉SLAM十四讲 第1-2讲 初识SLAM

  • 1. slam 是什么
  • 2. SLAM基本模块
  • 3. 相机的种类
  • 4. 视觉slam基本流程
  • 5. 非/线性系统、非/高斯系统
  • 6. CMake

1. slam 是什么

定义：SLAM是Simultaneous Localization And Mapping的缩写，即同时定位与地图构建（我在什么地方？周围环境是怎么样的？）。
​

它是指搭载特定传感器的主题，在没有环境先验信息的情况下，于运动过程中建立环境的模型，同时估计自己的运动。
​

梦想：在计算机视觉创立之初，人们就想象着有朝一日计算机将和人一样，通过眼睛去观察世界，理解周遭的物体，探索未知的领域——这是一个美妙而又浪漫的梦想，吸引了无数的科研人员日夜为之奋斗。
​

应用：在许多地方，我们都希望知道自身的位置。室内的扫地机和移动机器人需要定位，野外的自动驾驶汽车需要定位，空中的无人机需要定位，虚拟现实和增强现实的设备也需要定位。
​

作者的意见：再漂亮的数学理论，如果不能转化为可以运行的代码，就仍是可望不可即的空中阁楼，没有实际意义。
​

2. SLAM基本模块

SLAM主要分为几个模块：

  • 视觉里程计 （visual odometry，VO）
  • 后端优化
  • 建图
  • 回环检测

​

因为笔者是工科生，所以要勇敢地承认，某些做法只要经验上够用，没必要非得在数学上追求完备。
​

SLAM分类：​ 激光slam和视觉slam
相机分类： 单目相机monocular，双目相机stereo和深度相机RGB-D
​

3. 相机的种类

单目monocular：单目无法知道物体的深度，也无法知道尺度。所以，单目slam估计的轨迹和地图将于真是的轨迹和地图相差一个因子，也就是所谓的尺度（scale）。由于单目slam无法劲凭图像确定这个真是尺度，所以又称为尺度不确定性。
​

双目stereo：双目相机如人眼可通过图像的差距获取深度，两个相机之间的距离越远（基线），能够测量的物体越远。双目或多目相机的缺点是配置与标定都比较复杂，其深度量程和精度受双目的基线与分辨率首先，而且视差的计算非常消耗计算资源，需要GPU和FPGA的设备加速，才能实时输出每个像素即整张图像的深度信息。因此，在现有条件下，计算量是双目的主要问题之一。
​

深度RGB-D：深度相机不是通过软件计算来解决深度问题，而是通过物理的测量手段，这可以大大节约计算资源。但是目前深度相机有测量范围窄、噪声大、视野小、光照干扰等缺点，在slam方面主要用于室内。
​

4. 视觉slam基本流程

视觉slam流程主要包括以下步骤：

  1. 传感器信息读取
  2. 前端视觉里程计（visual odometry， vo）。
    视觉里程计的任务是估算相邻图像间相机的运动，以及局部地图的样子。VO又称为前端（front end）。由于视觉里程计存在误差，不免出现累计漂移（accumulating drift），所以需要后端优化和回环检测。
  3. 后端（非线性）优化（optimization）
    后端优化要考虑的问题，是如何从有噪声的数据中估计整个系统的状态，以及这个状态的不确定性有多大——这称为最大后验概率估计（maximum-a-posteriori， MAP）。这里的状态既包括机器人自身的轨迹，也包含地图。
    在视觉SLAM中，前端和计算机视觉研究领域更为相关，比如图像的特征提取与匹配等，后端则主要是滤波与非线性优化算法。早期的SLAM问题是一个状态估计问题——正是后端优化要解决的。SLAM问题的本质是：对运动主体自身和周围环境空间不确定性的估计。
  4. 回环检测（loop closure detection）
    简单来说就是消除漂移。可以通过环境中的传感器（二维码等），但我们更希望机器人能使用携带的传感器——也就是图像本身，来完成这一任务。比如利用图像的相似性来完成回环检测。
  5. 建图（mapping）

​

5. 非/线性系统、非/高斯系统

通过运动和观测方程是否为线性，可分为线性系统和非线性系统。
通过噪声是否为高斯分布，可分为高斯系统和非高斯系统。
​

最简单的线性高斯LG（linear gaussian），可使用卡尔曼滤波器（kalman filter， KF）
复杂的非线性非高斯NLNG，①可使用EKF扩展卡尔曼滤波器->粒子滤波器等；② 非线性优化、图优化。
​

6自由度的位姿（pose），包含了旋转rotation和平移translation
​

6. CMake

执行cmake的过程处理了工程文件之间的关系，而执行make过程实际调用了g++来编译程序。虽然这个过程多了cmake和make的步骤，但我们对项目的编译管理工作，从输入一串g++命令，变成了维护若干个比较直观的CMakeLists.txt文件，这将明显降低维护整个工程的难度。
​

Linux中，库文件分为静态库和共享库两种。静态库以.a作为后缀名，共享库以.so结尾。所有库都是一些函数打包后的集合，差别在于静态库每次被调用都会生成一个副本，而共享库则只有一个副本，更省空间。
​

带有main的源文件可编译成可执行程序。没有main就编译成库，或者一起添加到库执行文件列表里面
​

cmake自带一些编译相关的内部变量，它们可以对编译过程进行更精细的控制。对于编译类型，通常有调用的debug模式与发布用的release模式。在debug模式中，程序运行较慢，但可以进行断电调试，而release模式的运行速度较快，但没有调试信息。

视觉SLAM十四讲 第1-2讲 初识SLAM相关推荐

  1. 视觉SLAM总结——视觉SLAM十四讲笔记整理

    视觉SLAM总结--视觉SLAM十四讲笔记整理 说明 基础知识点 1. 特征提取.特征匹配 (1)Harris (2)SIFT (3)SUFT (4)ORB (5)特征匹配 2. 2D-2D:对极约束 ...

  2. 浅读《视觉SLAM十四讲：从理论到实践》--操作1--初识SLAM

    浅读<视觉SLAM十四讲:从理论到实践>--操作1--初识SLAM 下载<视觉SLAM十四讲:从理论到实践>源码:https://github.com/gaoxiang12/s ...

  3. 视觉SLAM十四讲（3）：三维空间刚体运动

    本章需要掌握的知识点有:旋转矩阵,变换矩阵,四元数,欧拉角定义和数学表达:同时也要掌握Eigen库关于矩阵.几何模块的使用方法. 文章目录 3.1 旋转矩阵 3.1.1 点,向量和矩阵的关系 3.1. ...

  4. 视觉SLAM十四讲（2）：初识SLAM

    这一讲主要介绍视觉SLAM的结构,并完成第一个SLAM程序:HelloSLAM. 目录 2.1 小萝卜的例子 单目相机 双目相机 深度相机 2.2 经典视觉SLAM框架 2.3 SLAM问题的数学表述 ...

  5. 视觉SLAM十四讲（1）：预备知识

    最近在学习高翔博士的<视觉SLAM十四讲>(第二版),算是初学本书,配套资源还算蛮丰富的,有代码(第一版和第二版都有),B站上也有高翔博士对第一版录制的讲解视频,真的是很贴心. 来吧,让我 ...

  6. 视觉slam十四讲 pdf_视觉SLAM十四讲|第12讲 回环检测

    1. 什么是回环检测 前面有说过累积误差的问题,前一时刻的误差会积累到后面,导致画不成圈圈,如图12-1所示,而画圈圈(全局一致性)很重要,所以需要有一个步骤来纠正当前的计算偏差. 回环检测通过判断相 ...

  7. 视觉SLAM十四讲学习笔记-第七讲-视觉里程计-三角测量和实践

     专栏汇总 视觉SLAM十四讲学习笔记-第一讲_goldqiu的博客-CSDN博客 视觉SLAM十四讲学习笔记-第二讲-初识SLAM_goldqiu的博客-CSDN博客 视觉SLAM十四讲学习笔记-第 ...

  8. 视觉SLAM十四讲学习笔记-第七讲-视觉里程计-对极几何和对极约束、本质矩阵、基础矩阵

    专栏系列文章如下:  专栏汇总 视觉SLAM十四讲学习笔记-第一讲_goldqiu的博客-CSDN博客 视觉SLAM十四讲学习笔记-第二讲-初识SLAM_goldqiu的博客-CSDN博客 视觉SLA ...

  9. 视觉SLAM十四讲学习笔记-第六讲学习笔记总结（1）---非线性优化原理

    第六讲学习笔记如下: 视觉SLAM十四讲学习笔记-第六讲-非线性优化的状态估计问题_goldqiu的博客-CSDN博客 ​​​​​​视觉SLAM十四讲学习笔记-第六讲-非线性优化的非线性最小二乘问题_ ...

  10. 视觉SLAM十四讲学习笔记-第四讲---第五讲学习笔记总结---李群和李代数、相机

    第四讲---第五讲学习笔记如下: 视觉SLAM十四讲学习笔记-第四讲-李群与李代数基础和定义.指数和对数映射_goldqiu的博客-CSDN博客 视觉SLAM十四讲学习笔记-第四讲-李代数求导与扰动模 ...

最新文章

  1. Anchor-free应用一览：目标检测、实例分割、多目标跟踪
  2. XML DOM – 访问节点概述
  3. 解决img标签间距问题
  4. Qt 控件渐变隐藏消失
  5. docker构建容器服务
  6. Visual Studio 2022 Preview 3和2019 16.11发布
  7. Git命令：常用Git命令集合
  8. 51单片机之中断系统
  9. ClickHouse 为何如此快？
  10. 浅聊信创投资研究框架| 信创
  11. 离散数学（第二版） 第一章、第二章习题
  12. idea 使用中文汉化包教程
  13. 腾讯云服务器安全组8080端口开放教程
  14. python常用图形绘图（matplotlib,pyecharts）
  15. MOOS-ivp 实验四 MOOS编程入门（2）MOOS类讲解
  16. gnuplot 使用示例
  17. WebSocket 实时监控
  18. python字符串截取规则_Python字符串截取
  19. 腰肌劳损患者自我保健方法
  20. stm32 多通道AD和单通道AD的差别

热门文章

  1. 安装zookeeper看我就行了
  2. 【GD32L233C-START】1、初识GD32L233C-START板卡
  3. html5 自动失去焦点,js input失去焦点事件
  4. 「BUG记录」关于在安装AD9910 Evaluation Software过程中遇到的问题
  5. Matlab GUI编程技巧（十三）：checkbox创建复选框
  6. a标签和阻止事件冒泡
  7. 用dos2unix批量转换文件
  8. 结构体内容引用自非结构体数组对象axes(handles.axes1)
  9. z怎么查看mysql的用户名_怎么查看mysql的用户名和密码
  10. MySQL审核神器Inception