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[论文笔记]ElasticFusion中的位姿估计部分

[论文笔记]ElasticFusion中的位姿估计部分

作者: liampayne_66d0 | 来源:发表于2019-07-17 09:30 被阅读0次

融合预测的跟踪

  • 场景用一个无序的surfel列表M表示(同文献[9]),其中每个表面M^{\hat s}具有下面这些属性:
    位置p\in R^3
    法线n\in R^3
    颜色c\in N^3
    权重w\in R (这里权重是什么???)
    半径r\in R 给定点周围的局部表面区域,同时最小化可见孔,计算如文献[17]/半径通过场景表面离相机光心的距离的求得,距离越大,面片的半径越大
    初始化时间戳t_0
    最后更新时间戳t
  • 表面处理初始化和深度图融合和文献[9]中一样,使用地图进行位姿估计时有两处不同
    • 不仅通过几何frame-to-model预测深度图,还通过frame-to-model预测了颜色
    • 我们定义了一个时间窗阈值\delta_t,它将M划分为活动和非活动的surfel。(仅标记为活动模型表面的部分被用于相机姿势估计和深度图融合。当自上次更新表面以来(即,具有与其相关联的原始深度测量用于融合)的时间大于时\delta_t,M中的表面被宣布为非活动状态。

A.几何位姿估计

当前帧深度图D_t(原文这里用的depth map)和来自上一帧的预测active模型深度图\hat D_{t-1}^a之间的运动参数\xi,通过最小化3D back-projected(反投影) 顶点之间的点到平面的成本误差函数得到:(2)
E_{icp}=\sum_k((v^k-exp(\hat\xi)Tv^k_t)\cdot n^k)^2

v_t^k是时间t这一帧深度图中第k个顶点在相机坐标系下的空间位置,v^kn^k是建立的地图中相关联的顶点和向量(第t-1步优化完毕得到)。T是从先前相机姿势到当前相机姿势的当前估计,并且exp(\xi)是将李代数se3映射到对应李群SE3中,代表的应该是前一帧在世界坐标系的位置。顶点之间用投影数据关联互相关联.

该公式表达的含义是用深度图像估计相机姿态变换。而优化的误差函数则是非常正常地将新一帧中对应的点(应该是表达在空间坐标系下),按照姿态变换投影到上一帧位置中去,然后计算它们之间在空间的距离。法向量的左右是计算距离(法向量方向的投影)
其中所谓上一帧的位置,实际上应该叫做当前model的位置。即v^kn^k都是与地图相关的量,因而不带下标t。

B.光度位姿估计

在当前的实时彩色图像c_t^l和最后一帧的预测活动模型颜色\hat c_{t-1}^a之间,目标是找到最小化像素之间光度误差(强度差异)成本的运动参数ξ:(3)
E_{rgb}=\sum_{u\in \Omega}(I(u,c_t^l)-I(\pi(Kexp(\hat\xi)Tp(u,D^l_t)),\hat c_{t-1}^a))^2

式中,T为从前一个相机姿态到当前相机姿态转换的当前估计值。注意,方程2和3省略了3维向量和对应的齐次4维向量之间的转换(与T相乘时需要),以简化符号。

\hat c^a_{t-1}这个值是从估计的active model部分的,而不是单纯的上一帧,所以这是个frame-model模型。c^l_t则是新来的一帧彩色图像。T和李群计算,则将其从通过深度取到的深度图坐标系下的空间点转化成,世界坐标系下。

C.联合优化

最小化联合成本函数:
E_{track}=E_{icp}+w_{rgb}E_{rgb}

这里设置w_{rgb}=0.01

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