LIMO: Lidar-Monocular Visual Odometry

1.Introduction

相機對特征具有較強的追蹤性能蚕脏,但立體視覺對外參標定的依賴過強愿阐,對于有細小誤差的標定結(jié)果可能會導致較大的深度估計誤差,然而激光的深度估計誤差較小葡兑,并且獨立于外參估計誤差。
目前激光到相機的標定仍是一個活躍領域赞草,精度在幾個像素誤差之內(nèi)讹堤。
該paper不顯式使用任何LIDAR-SLAM算法,實現(xiàn)激光和相機的深度信息融合的里程計和BA房资,但沒有實現(xiàn)回環(huán)檢測蜕劝。

pipeline:
monocular image sequence(Camera)

  • Feature extraction
  • Feature preprocessing
  • Frame to frame motion estimation

scale information(LIDAR)

  • scale estimation

fusion

  • compute camera poses and 3d structure

2.Feature extraction and preprocessing

該paper使用了viso2實現(xiàn)了特征提取和匹配,viso2包含了非極大值抑制轰异、剔除離群值等功能岖沛,能在30-40ms能匹配2000個特征。作者還使用了深度學習來剔除在運動物體上的landmark


3.Scale estimation

思想:從LIDAR中獲得被檢測到的特征點的深度

A.方法概述

首先將LIDAR點云轉(zhuǎn)換到相機坐標系搭独,然后投影到圖像平面婴削,然后對每一個圖像特征點f執(zhí)行一下五步:

  • 選擇f周圍的ROI中的LIDAR點云集F(塊B)
  • 從F中分割除前景集F_seg(塊C)
  • 用前景集F_seg擬合平面p(塊D),如果f屬于地面牙肝,則使用一種特殊的擬合算法(塊E)
  • 將p和f對應的視線相交唉俗,得到f的深度
  • 對估計的深度執(zhí)行測試
B.選擇鄰域(即ROI)

用矩形框作為ROI,ROI中的激光點要能組成一個平面配椭,而不是一條直線上

C.前景分割

由于特征點通常都是角點虫溜,如果直接對點集F擬合一個平面,通常都會產(chǎn)生錯誤的估計股缸,因此需要將前景分割出來衡楞。
前景分割算法利用了深度直方圖,以深度跳變點作為前后景的分界點敦姻,分割后f可以看作是前景平面中的一條邊瘾境。

D.平面擬合

從F_seg中選擇三點張成一個能夠穩(wěn)定估計值的最大面積的三角形F_delta。如果F_delta過小镰惦,則不使用該深度估計

E.特例:地面上的點

F_seg擬合得到的平面是垂直于雷達的垂直軸(迷守?我認為是水平軸)的。但在地面上的點是不可以用該方法估計的旺入,因為激光雷達在垂直方向上的精度低于水平方向上的精度兑凿。但地面上的點是有價值的凯力,所以利用RANSAC算法對激光雷達點云提取出具有魯棒擬合特性的地面


4.Frame to frame odometry

用PnP估計相機運動,為了解決具有有效深度的特征點較少的問題礼华,該paper加入了極線約束沮协。為了減少離群值的影響,該paper使用了柯西核函數(shù)包裹損失函數(shù)和極線約束卓嫂。


5.后端

該paper提出了一個基于關鍵幀的BA框架,該框架從結(jié)構(gòu)和軟件上獨立于先驗估計聘殖。

A.選擇的重要性

衡量了準確率和花銷

B.關鍵幀的選擇
C.地標(Landmark)選擇

該paper將Landmark分成了三部分:近(Near)晨雳,中(Middle),遠(Far)

  • Near對平移估計較為重要
  • Middle對平移和旋轉(zhuǎn)都重要
  • Far對旋轉(zhuǎn)重要
    為了保證三維地標的均勻分布奸腺,該paper對三維地標采用了中值濾波的體素濾波器餐禁。對不同的部分使用了不同的選擇策略。
D.地標深度插入
E.健壯性和問題公式
?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者
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