Modern depth sensors can generate a huge number of 3D points in few seconds to be latter processed by Localization and Mapping algorithms. Ideally, these algorithms should handle efficiently large sizes of Point Clouds under the assumption that using more points implies more information available. The Eigen Factors (EF) is a new algorithm that solves SLAM by using planes as the main geometric primitive. To do so, EF exhaustively calculates the error of all points at complexity $O(1)$, thanks to the {\em Summation matrix} $S$ of homogeneous points. The solution of EF is highly efficient: i) the state variables are only the sensor poses -- trajectory, while the plane parameters are estimated previously in closed from and ii) EF alternating optimization uses a Newton-Raphson method by a direct analytical calculation of the gradient and the Hessian, which turns out to be a block diagonal matrix. Since we require to differentiate over eigenvalues and matrix elements, we have developed an intuitive methodology to calculate partial derivatives in the manifold of rigid body transformations $SE(3)$, which could be applied to unrelated problems that require analytical derivatives of certain complexity. We evaluate EF and other state-of-the-art plane SLAM back-end algorithms in a synthetic environment. The evaluation is extended to ICL dataset (RGBD) and LiDAR KITTI dataset. Code is publicly available at https://github.com/prime-slam/EF-plane-SLAM.


翻译:现代深度传感器可以在几秒钟内生成大量的 3D 点,供之后的定位和映射算法处理。理想情况下,这些算法应该能够高效地处理大规模点云数据,因为使用更多的点意味着更多的可用信息。Eigen-Factors(EF)是一种新的算法,它使用平面作为主要几何原语来解决 SLAM 问题。为此,EF 通过齐次点的「求和矩阵」 $S$ 耗尽地计算所有点的误差,时间复杂度为 $O(1)$。EF 的解决方案非常高效:(i) 状态变量仅为传感器位姿 -- 轨迹,而平面参数则在闭合形式下预先估计;(ii) EF 交替优化使用牛顿-拉夫逊法,通过直接的解析梯度和海森矩阵计算,这最终是一个分块对角矩阵。由于我们需要在特征值和矩阵元素上进行微分,我们开发了一种在刚体变换流形 $SE(3)$ 上计算偏导数的直观方法,这种方法可以应用于需要某种复杂度的解析导数的其他非关联问题。我们在合成环境中评估了 EF 和其他最先进的平面 SLAM 后端算法。此外,我们还在 ICL 数据集(RGBD)和 LiDAR KITTI 数据集上进行了评估。代码公开可用于 https://github.com/prime-slam/EF-plane-SLAM。

0
下载
关闭预览

相关内容

即时定位与地图构建(SLAM或Simultaneouslocalizationandmapping)是这样一种技术:使得机器人和自动驾驶汽车等设备能在未知环境(没有先验知识的前提下)建立地图,或者在已知环境(已给出该地图的先验知识)中能更新地图,并保证这些设备能在同时追踪它们的当前位置。
干货书!基于单调算子的大规模凸优化,348页pdf
专知会员服务
48+阅读 · 2022年7月24日
【CVPR2022】多视图聚合的大规模三维语义分割
专知会员服务
20+阅读 · 2022年4月20日
专知会员服务
25+阅读 · 2021年4月2日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
ORB-SLAM3来了!真有生之年!
CVer
10+阅读 · 2020年7月24日
【泡泡一分钟】DS-SLAM: 动态环境下的语义视觉SLAM
泡泡机器人SLAM
23+阅读 · 2019年1月18日
【泡泡一分钟】基于运动估计的激光雷达和相机标定方法
泡泡机器人SLAM
25+阅读 · 2019年1月17日
【泡泡一分钟】CVI-SLAM –协同视觉惯性SLAM
泡泡机器人SLAM
21+阅读 · 2018年12月18日
【泡泡一分钟】Matterport3D: 从室内RGBD数据集中训练 (3dv-22)
泡泡机器人SLAM
16+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月19日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月19日
VIP会员
相关VIP内容
干货书!基于单调算子的大规模凸优化,348页pdf
专知会员服务
48+阅读 · 2022年7月24日
【CVPR2022】多视图聚合的大规模三维语义分割
专知会员服务
20+阅读 · 2022年4月20日
专知会员服务
25+阅读 · 2021年4月2日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员