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PL-VINS:重新定义视觉惯性里程计系统

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简介:
PL-VINS是一种先进的视觉惯性里程计技术,通过创新算法显著提高了定位精度和鲁棒性,为机器人导航领域设立了新标准。 PL-VINS:一种实时单眼视觉惯性SLAM系统,结合了点和线的功能,在低功耗CPU Intel Core i7-10710U @ 1.10 GHz上运行时,能够在相同的速度下比VINS-Mono(2018 IROS最佳论文及TRO荣誉提名)提供更高的精度。 感谢湖南大学机器人视觉感知与控制技术国家工程实验室的研究三团队成员的帮助,他们为这项工作做出了重要贡献。王先生对SLAM研究充满热情,并正在寻找相关的工作机会。 这是项目的初始版本,在未来几个月内将进行进一步改进和优化。有关如何使用该系统的演示,请参考相应的说明文档。 1. 先决条件 1.1 Ubuntu与ROS环境:建议使用Ubuntu 18.04及ROS Melodic,具体安装步骤请自行搜索相关资料。 1.2 依赖项:Eigen 3.3.4 + OpenCV 3.2+ Ceres-solver,请记得执行sudo make install命令进行安装。

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  • PL-VINS
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    PL-VINS是一种先进的视觉惯性里程计技术,通过创新算法显著提高了定位精度和鲁棒性,为机器人导航领域设立了新标准。 PL-VINS:一种实时单眼视觉惯性SLAM系统,结合了点和线的功能,在低功耗CPU Intel Core i7-10710U @ 1.10 GHz上运行时,能够在相同的速度下比VINS-Mono(2018 IROS最佳论文及TRO荣誉提名)提供更高的精度。 感谢湖南大学机器人视觉感知与控制技术国家工程实验室的研究三团队成员的帮助,他们为这项工作做出了重要贡献。王先生对SLAM研究充满热情,并正在寻找相关的工作机会。 这是项目的初始版本,在未来几个月内将进行进一步改进和优化。有关如何使用该系统的演示,请参考相应的说明文档。 1. 先决条件 1.1 Ubuntu与ROS环境:建议使用Ubuntu 18.04及ROS Melodic,具体安装步骤请自行搜索相关资料。 1.2 依赖项:Eigen 3.3.4 + OpenCV 3.2+ Ceres-solver,请记得执行sudo make install命令进行安装。
  • PL-VIO:融合点线特征的单目
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    PL-VIO是一款创新性的单目视觉惯性里程计系统,它通过融合点和线特征,显著提升了在各种环境下的定位精度与鲁棒性。 PL-VIO:结合点与线特征的单眼视觉惯性里程计 相比单纯使用点要素,线要素能够提供更多的环境几何结构信息。为此,我们提出了一种称为PL-VIO的新系统,它是一种紧密耦合了点和线特征的单目视觉惯性里程表(Visual-Inertial Odometry, VIO)方案。 ### 1. 先决条件 #### 1.1 Ubuntu与ROS - 系统需求:Ubuntu 16.04。 - ROS版本:Kinetic,需额外安装以下ROS包: ``` sudo apt-get install ros-YOUR_DISTRO-cv-bridge ros-YOUR_DISTRO-tf ros-YOUR_DISTRO-message-filters ros-YOUR_DISTRO-image-transport ``` 对于使用ROS Kinetic的用户,请确保更新到opencv3版本: ``` sudo apt-get install ros-kinetic-opencv3 ``` #### 1.2 Ceres Solver安装 接下来,按照官方文档进行Ceres Solver的安装步骤。
  • VINS-Mobile: 手机上的单目状态估器.zip
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    本项目为手机平台设计了一种高效的单目视觉惯性导航系统(VINS-Mobile),结合相机和IMU数据进行精确的状态估计,适用于资源受限环境下的自主定位与导航。 VINS-Mobile 是一款基于手机的单目视觉惯性状态估计器。为了提升性能,在前一版本的基础上,我们将姿态输出与AR渲染速率升级到了30赫兹,并在前端实现了3D跟踪功能,从而优化了循环关闭过程。2017年5月发布的 Vins-Mono 版本是一款鲁棒且通用的单目视觉惯性状态估计器。
  • 开放VINs:支持导航研究的开源平台
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    开放VINs是一款致力于促进视觉惯性导航系统研究和开发的开源软件平台。该平台提供全面的功能、灵活的架构以及丰富的文档资料,旨在帮助研究人员快速构建和测试高效能的定位与建图算法。 欢迎来到OpenVINS项目!该项目包含一些核心计算机视觉代码以及最先进的基于滤波器的视觉惯性估计器。其中的核心滤波器将惯性数据与稀疏视觉特征轨迹相结合,利用滑动窗口公式来融合这些轨迹,使3D特征能够更新状态估计而无需直接在滤波器中估算其状态。 该系统受到图优化方法的启发,并具有模块化设计,可方便地进行协方差管理。请查看下面的功能列表以获取有关支持系统的完整信息。 2021年7月19日:发布改进后的相机类、遮罩支持及对齐实用程序等更新和小修复,请参阅v2.4版本。 2020年12月1日:发布了内存管理优化,增加了活动功能点云的发布,并限制了更新中绑定计算的功能数量以及其他一些小修复。
  • 毕业设与课 - (VIO)的MATLAB仿真及可化车轮.zip
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    本项目为毕业设计作品,主要内容是基于MATLAB平台进行视觉惯性里程计(VIO)的仿真研究,并实现车轮里程计数据的可视化。通过该系统能够精确地估算出移动机器人在三维空间中的位置和姿态信息,具有重要的理论及应用价值。 这里提供了一系列经过严格测试的MATLAB算法及工具源码,非常适合毕业设计、课程作业使用。所有代码可以直接运行,您可以放心下载并使用它们。如果您在使用过程中遇到任何问题,欢迎随时与博主沟通,博主会第一时间给予解答和支持。
  • exp3.zip_IMU__导航组合
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    本项目提供一种基于IMU数据的惯导里程计算法,并探讨其与传统里程计结合以提升定位精度的方法。包含源代码和示例数据集。 车载惯性/卫星组合导航实验从车辆静止不动的状态开始,但车身存在一定的干扰晃动。10分钟后车辆启动行驶,并采集惯导系统IMU数据、车辆里程计数据以及GPS数据等信息。利用前2分钟的数据进行粗对准,后8分钟的数据用于精对准,从而分别得到惯性导航、惯性/GPS组合导航和惯性/里程计组合导航的导航结果。
  • 基于单目相机与IMU的:运动轨迹估-MATLAB实现
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    本项目采用MATLAB开发,结合单目相机和IMU数据,实现了视觉惯性里程计技术,有效进行运动轨迹估计。 视觉惯性里程表(Visual-Inertial Odometry, VIO)是一种结合了视觉传感器(如单眼相机)与惯性测量单元(IMU)数据的定位技术,用于实时估计设备在三维空间中的运动轨迹,在自动驾驶、无人机导航和增强现实等领域有着广泛应用。本项目是基于MATLAB开发的一个VIO实现方案,尽管目前仍处于实验阶段,但为理解和实践VIO算法提供了基础。 为了理解VIO的基本原理,我们需要了解视觉传感器如何捕捉图像并通过特征检测、匹配及三角几何方法计算相机的相对位姿变化;IMU则提供加速度和角速度信息,并通过积分运算得到姿态与速度。将两者融合后可以校正视觉漂移并增强IMU的短期稳定性,从而获得更准确的运动轨迹估计。 在MATLAB环境中实现VIO算法时,开发者通常会利用其强大的数学计算能力和可视化工具。`realDataExp.m`是项目的主入口文件,它可能包含了加载数据、初始化系统参数、预处理数据、特征检测与匹配、滤波器设计(如卡尔曼或互补滤波)、状态估计以及后处理等步骤。 运行该脚本可以看到VIO算法如何处理实际世界输入的数据,并输出相应的轨迹估算结果。对于视觉部分,常用的方法包括SIFT和ORB等特征检测技术,在不同视角下保持稳定并用于图像间的对应匹配;通过RANSAC方法去除错误的匹配以提高准确性。接下来使用PnP(Perspective-n-Point)算法来估计相机旋转和平移,并结合IMU数据得到更精确运动信息。 在惯性部分,IMU提供的加速度和角速率读数需要进行校准与融合处理,这可以通过扩展卡尔曼滤波器等方法在线更新状态估计并考虑视觉及IMU的不确定性因素。VIO的关键在于如何有效地整合这两种传感器的数据流;一种常见做法是通过一个包含相机姿态、IMU偏置以及未知运动参数在内的联合状态向量来实现。 实际应用中还需处理数据同步问题,因为来自不同源(如视觉与IMU)的信息往往是异步的,这可能需要硬件层面的支持或软件层面上的时间戳匹配及插值。综上所述,“Visual_Inertial_Odometry.zip”提供的MATLAB代码是一个研究和学习VIO的好材料,涵盖了从传感器数据处理到多传感器融合的全过程,并为进一步优化与扩展提供了可能性。
  • 单目_Visual Odometry_
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    简介:单目视觉里程计(Visual Odometry, VO)是一种通过分析从单一摄像头捕获的一系列图像来估计移动机器人或车辆位置与姿态变化的技术。它在计算摄影、自动驾驶及增强现实领域中发挥着关键作用,尤其适用于需要精确定位但成本敏感的应用场景。 单目视觉里程计(Monocular Visual Odometry, 简称Vo)是一种在计算机视觉领域广泛使用的技术,主要用于估算摄像头连续帧之间的运动变化。本项目重点关注的是基于OpenCV 3.1.0实现的单目视觉里程计算法类库。 该项目包括几个关键源文件:`visual_odometry.cpp`, `main.cpp`, 和 `pinhole_camera.cpp` 文件,以及相关的头文件如 `visual_odometry.h` 和 `pinhole_camera.h`. **视觉里程计**: 视觉里程计的主要任务是实时估计摄像头的六自由度位姿(即三维平移和旋转),通过分析连续图像中的特征来实现。它在机器人导航、自动驾驶车辆及无人机控制等领域有广泛应用。单目视觉里程计算法由于仅使用一个摄像头,存在无法直接获取深度信息的问题,因此算法设计需解决视差恢复与漂移等问题。 **OpenCV库**: OpenCV是一个强大的计算机视觉库,提供了丰富的图像处理和计算机视觉功能。在这个项目中,OpenCV用于处理图像数据、提取特征点并进行匹配及几何校正等操作,以实现视觉里程计的功能。 **`visual_odometry.cpph`:** 此文件是单目视觉里程计算法的核心代码所在位置。其中的 `visual_odometry.h` 文件定义了类,并可能包括初始化方法、特征检测与匹配方法、位姿估计和误差修正等功能声明;而 `visual_odometry.cpp` 则包含了这些功能的具体实现,通常涉及光流技术、特征点匹配算法以及利用RANSAC(随机样本一致)去除异常值的方法等。 **针孔相机模型 (`pinhole_camera.cpph`):** 这部分代码描述了计算机视觉中常用的针孔摄像机数学模型。它包含焦距、主点坐标和图像尺寸参数,用于将像素坐标转换为三维空间坐标或反之亦然,在视觉里程计计算过程中至关重要。 **`main.cpp`:** 这是项目的程序入口文件,负责读取视频流或图序列、实例化视觉里程计类并调用相应函数进行处理,并可能展示或记录结果。在这个文件中,用户需要提供输入数据路径设置参数以及定义输出格式等信息。 总结来说,该项目通过OpenCV库实现了单目视觉里程计算法的功能,利用连续图像帧来估算摄像头的运动变化。`visual_odometry.cpp` 和 `pinhole_camera.cpp` 文件分别封装了核心算法和相机模型实现细节;而 `main.cpp` 则是整个流程的主要驱动程序文件。此项目可以作为进一步研究与开发的基础,例如改进特征匹配策略、增加多传感器融合技术或应用于特定机器人系统等应用场景中。
  • 导航_导航_
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    惯性导航系统是一种自主式导航技术,通过测量物体加速度和角速率来计算位置、姿态等信息。广泛应用于航空、航海及陆地车辆等领域,提供高精度定位与导航解决方案。 利用惯性导航的基本方法进行解算,可以得到当前时刻的状态。
  • 经典入门教
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    本教程旨在为初学者提供经典视觉里程计技术的基础知识与实践指南,涵盖原理、算法实现及应用案例。 ### 视觉里程计经典入门教程知识点解析 #### 一、视觉里程计(VO)概述 “视觉里程计的经典入门教程”是苏黎世大学机器人与感知小组的Davide Scaramuzza教授撰写的一系列文章中的两篇,这两篇文章分别发表在IEEE Robotics and Automation Magazine上: - **第一部分**:《视觉里程计:第一部分——前三十年与基础》,2011年第四期。 - **第二部分**:《视觉里程计:第二部分——匹配、鲁棒性及应用》,2012年第一期。 这些文章旨在介绍视觉里程计的基本概念、发展历程以及最新的研究成果和技术进展。视觉里程计是一种通过分析车载相机拍摄的图像序列来估计移动载体位置的技术。 #### 二、视觉里程计的工作原理 视觉里程计(Visual Odometry, VO)是指通过分析图像序列或视频流中物体的变化来估计相机运动轨迹的过程。其基本流程包括: 1. **输入**:一系列图像或视频流,通常由安装在移动载体上的一个或多个相机捕获。 2. **处理步骤**: - **特征检测**:识别图像中的关键点。 - **特征匹配(跟踪)**:追踪这些特征在连续帧之间的变化。 - **运动估计**:基于特征的变化来估计相机的相对运动。 - **优化**:通过局部优化方法提高运动估计的准确性。 #### 三、视觉里程计的应用条件 为了使视觉里程计正常工作,环境需满足以下条件: - **充足的照明**:确保能够清晰地识别图像中的特征。 - **静态场景占主导地位**:减少移动物体对结果的影响。 - **足够的纹理**:有足够的细节让算法能够提取出明显的特征变化。 - **连续帧之间有足够的重叠**:确保可以追踪到特征点。 #### 四、视觉里程计的优势 相较于其他类型的里程计技术,如轮式里程计(wheel odometry),视觉里程计具有以下优势: - **不受轮滑影响**:即使在不平坦的地面上,视觉里程计也不受车轮打滑的影响。 - **更准确的位置估计**:相对位置误差通常在0.1%至2%之间,比轮式里程计更为精确。 - **多用途互补作用**:可以作为轮式里程计、全球定位系统(GPS)、惯性测量单元(IMU)和激光里程计等的补充。 - **适用于GPS受限环境**:例如水下和空中环境中,视觉里程计尤为重要。 #### 五、视觉里程计的局限性 尽管视觉里程计具有许多优点,但它也存在一些局限性: - **光照条件**:强光或暗光条件下可能无法正常工作。 - **缺乏纹理的环境**:如果环境中缺乏足够的纹理特征,则难以进行准确的特征匹配。 - **快速运动**:高速运动可能导致特征匹配困难,从而影响定位精度。 视觉里程计作为一种重要的移动载体定位技术,在机器人导航、无人驾驶车辆等领域有着广泛的应用前景。通过对上述内容的学习,我们可以了解到视觉里程计的基本原理、应用场景及其优势和局限性,这对于进一步研究和发展这一领域具有重要意义。