要約
この作業では、単眼カメラと超広帯域 (UWB) センサーを使用した同時ローカリゼーションとマッピング (SLAM) システムを提案します。
VRSLAM と呼ばれる当社のシステムは、各センサーの長所を活用し、短所を補う多段階のフレームワークです。
まず、UWB アンカーによって定義されたワールド フレームでビジュアル オドメトリー (VO) システムを初期化するために、UWB 支援の 7 自由度 (スケール ファクター、3D 位置、および 3D 方向) グローバル アライメント モジュールを導入します。
このモジュールは、二次制約付き二次計画法 (QCQP) または非線形最小二乗法 (NLS) アルゴリズムのいずれかを使用して、適切な初期推定が利用可能かどうかに基づいて、最大スケールの VO と測距データを大まかに融合します。
第二に、フィッシャー情報行列 (FIM) とその決定要因の導出と解釈を含む付随する理論的分析を提供します。
3 番目に、UWBaided バンドル調整 (UBA) および UWB 支援ポーズ グラフ最適化 (UPGO) モジュールを提示して、短期的なオドメトリ精度を向上させ、長期的なドリフトを減らし、アライメントとスケールのエラーを修正します。
広範なシミュレーションと実験により、当社のソリューションが UWB/カメラのみのアプローチや以前のアプローチよりも優れており、視覚的な再定位に頼らずに追跡の失敗から迅速に回復でき、ループ クロージャーがなくてもグローバル マップを簡単に取得できることが示されています。
要約(オリジナル)
In this work, we propose a simultaneous localization and mapping (SLAM) system using a monocular camera and Ultra-wideband (UWB) sensors. Our system, referred to as VRSLAM, is a multi-stage framework that leverages the strengths and compensates for the weaknesses of each sensor. Firstly, we introduce a UWB-aided 7 degree-of-freedom (scale factor, 3D position, and 3D orientation) global alignment module to initialize the visual odometry (VO) system in the world frame defined by the UWB anchors. This module loosely fuses up-to-scale VO and ranging data using either a quadratically constrained quadratic programming (QCQP) or nonlinear least squares (NLS) algorithm based on whether a good initial guess is available. Secondly, we provide an accompanied theoretical analysis that includes the derivation and interpretation of the Fisher Information Matrix (FIM) and its determinant. Thirdly, we present UWBaided bundle adjustment (UBA) and UWB-aided pose graph optimization (UPGO) modules to improve short-term odometry accuracy, reduce long-term drift as well as correct any alignment and scale errors. Extensive simulations and experiments show that our solution outperforms UWB/camera-only and previous approaches, can quickly recover from tracking failure without relying on visual relocalization, and can effortlessly obtain a global map even if there are no loop closures.
arxiv情報
| 著者 | Thien Hoang Nguyen,Shenghai Yuan,Lihua Xie |
| 発行日 | 2023-03-20 06:46:52+00:00 |
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