Vision-based Simultaneous Localization And Mapping (VSLAM) is a mature problem in Robotics. Most VSLAM systems are feature based methods, which are robust and present high accuracy, but yield sparse maps with limited application for further navigation tasks. Most recently, direct methods which operate directly on image intensity have been introduced, capable of reconstructing richer maps at the cost of higher processing power. In this work, an edge-based monocular SLAM system (SE-SLAM) is proposed as a middle point: edges present good localization as point features, while enabling a structural semidense map reconstruction. However, edges are not easy to associate, track and optimize over time, as they lack descriptors and biunivocal correspondence, unlike point features. To tackle these issues, this paper presents a method to match edges between frames in a consistent manner; a feasible strategy to solve the optimization problem, since its size rapidly increases when working with edges; and the use of non-linear optimization techniques. The resulting system achieves comparable precision to state of the art feature-based and dense/semi-dense systems, while inherently building a structural semi-dense reconstruction of the environment, providing relevant structure data for further navigation algorithms. To achieve such accuracy, state of the art non-linear optimization is needed, over a continuous feed of 10000 edgepoints per frame, to optimize the full semi-dense output. Despite its heavy processing requirements, the system achieves near to real-time operation, thanks to a custom built solver and parallelization of its key stages. In order to encourage further development of edge-based SLAM systems, SE-SLAM source code will be released as open source.


翻译:以视觉为基础的同步本地化和映射系统(VSLAM)是机器人系统的一个成熟问题。 多数VSLAM系统都是基于特征的方法,这些方法既稳健又具有很高的准确性,但能产生有限的地图,用于进一步的导航任务。 最近,引入了直接在图像强度上运行的直接方法,能够以更高的处理能力为代价重建更丰富的地图。 在这项工作中,提出了一个中点: 边缘的单层SISAM系统(SES- SLAM)作为点特征显示良好的本地化,同时进行结构性半成份地图重建。 然而, 边缘并非易联结、跟踪和优化时间性方法,因为它们缺乏描述和双向通信功能,而与点特点不同。 为了解决这些问题,本文提出了一个方法,可以以一致的方式将各种框架之间的边缘相匹配; 一个解决优化问题的可行战略,因为边端的单层SISMM系统(SES-SSLAM)系统的规模随着边际优化而迅速增加; 以及使用非线优化技术。 由此形成的系统将更精确到基于艺术特征和密度/近端端端线的地图系统的状况。 然而, 边缘的边缘的精度系统将使得内部的精度运行系统得以实现一个内部的精度的精度运行, 的精度的精度的精度的精度的精度系统得以在不断的精度的精度的精度结构的精度结构的精度的精度系统得以在结构的精度的精确度系统,从而实现。

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