ORB-SLAM3 IMU初始化相关理解

2021SC@SDUSC

文章目录

• ORB-SLAM3 IMU初始化相关理解
• 前言
• 一、IMU介绍
• 二、IMU初始化
• • 1.纯视觉的MAP估计
  • 2.纯IMU数据MAP估计
  • 3.视觉+惯导的MAP优化
• 三、 IMU初始化状态

前言

一、IMU介绍

IMU（英文Inertial measurement unit，简称 IMU），是测量物体三轴姿态角及加速度的装置。一般IMU包括三轴陀螺仪及三轴加速度计。陀螺仪能测量出X，Y ，Z三轴的角速度，加速度计能测量出三轴的加速度，无法求出水平方向的偏航角。

二、IMU初始化

初始化过程分为三个步骤：纯视觉的MAP估计，纯IMU数据MAP估计，视觉+惯导的MAP优化

1.纯视觉的MAP估计

视觉部分的初始化过程传统的ORB-SLAM2一致，即进行单目SLAM，唯一的区别在于 关键帧的插入更加频繁用于降低IMU误差带来的不确定性， 优化过程也是将关键帧以及其所包含的有效地图点送去参与BA优化

2.纯IMU数据MAP估计

这一步的目的是通过上一步中视觉计算出的位姿,获得IMU相关参数的优化结果，利用前述单目视觉SLAM初始化后稳定运行的数据（包含10个关键帧的地图），以及这些关键帧之间的IMU测量，包括：尺度因子、重力方向、IMU传感器偏置参数（bias，2个传感器各3个轴，共6个参数）、关键帧的无尺度速度。这些IMU测量，放在一起构成状态向量，构建优化问题求解。

3.视觉+惯导的MAP优化

当视觉以及IMU有了较好的估计后，进行一个VI联合优化进一步对这些参数进行精化

三、 IMU初始化状态

1.定义
在ORB-SLAM3中，IMU的初始化状态主要在Map类中被定义。在Map.h文件中定义了protected类型的mbImuInitialized变量用于记录IMU是否初始化成功

2.赋值
mbImuInitialized是Map类的成员变量，因此自然在Map的构造函数中会被赋初值。事实上也是如此，在ORB-SLAM3中Map有两个重载的构造函数，且默认都为false，也就对应IMU没有初始化的状态。
3.修改
主要是两个函数：clear()和SetImuInitialized()。这两个函数其实是对应的，一个是将其设为false，另一个则恰恰相反，将其设为true。
4.调用
Map类的isImuInitialized()函数，该函数会返回当前地图的IMU的初始化状态