编写一段集束优化的代码,数据集自己造

时间: 2024-02-17 13:59:40 浏览: 22
好的,这里提供一个简单的集束优化代码示例,数据集随机生成,适用于学习和理解集束优化过程。这里使用了Ceres Solver库进行优化。 首先,我们需要生成一些随机的位姿和地图点云数据,用于后面的集束优化。代码如下: ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <random> #include <Eigen/Core> #include <Eigen/Geometry> struct Pose { Eigen::Quaterniond q; Eigen::Vector3d t; }; struct Point { Eigen::Vector3d p; }; std::vector<Pose> poses; std::vector<Point> points; void generateData() { std::default_random_engine engine(0); std::normal_distribution<double> noise(0.0, 0.1); // Generate 10 poses and 20 points for (int i = 0; i < 10; i++) { Eigen::Quaterniond q = Eigen::Quaterniond::UnitRandom(); Eigen::Vector3d t = Eigen::Vector3d::Random(); poses.push_back({q, t}); } for (int i = 0; i < 20; i++) { Eigen::Vector3d p = Eigen::Vector3d::Random(); points.push_back({p}); } // Add noise to poses and points for (auto& pose : poses) { pose.q.coeffs() += noise(engine) * Eigen::Vector4d::Random(); pose.t += noise(engine) * Eigen::Vector3d::Random(); } for (auto& point : points) { point.p += noise(engine) * Eigen::Vector3d::Random(); } } ``` 接下来,我们使用Ceres Solver进行集束优化。首先定义优化问题和误差项,代码如下: ```cpp #include <ceres/ceres.h> struct ReprojectionError { ReprojectionError(Eigen::Vector2d observed, Eigen::Matrix3d K, Eigen::Vector3d p) : observed_(observed), K_(K), p_(p) {} template<typename T> bool operator()(const T* const pose, const T* const point, T* residuals) const { T R[3], t[3]; for (int i = 0; i < 3; i++) { R[i] = pose[i]; t[i] = pose[3 + i]; } T X[3]; ceres::AngleAxisRotatePoint(R, point, X); X[0] += t[0]; X[1] += t[1]; X[2] += t[2]; T p[2]; p[0] = T(K_(0, 0)) * X[0] / X[2] + T(K_(0, 2)); p[1] = T(K_(1, 1)) * X[1] / X[2] + T(K_(1, 2)); residuals[0] = p[0] - T(observed_(0)); residuals[1] = p[1] - T(observed_(1)); return true; } static ceres::CostFunction* create(Eigen::Vector2d observed, Eigen::Matrix3d K, Eigen::Vector3d p) { return new ceres::AutoDiffCostFunction<ReprojectionError, 2, 7, 3>(new ReprojectionError(observed, K, p)); } Eigen::Vector2d observed_; Eigen::Matrix3d K_; Eigen::Vector3d p_; }; void bundleAdjustment(const std::vector<Pose>& poses, const std::vector<Point>& points, const std::vector<Eigen::Vector2d>& observed, const Eigen::Matrix3d& K) { ceres::Problem problem; // Add pose parameters for (int i = 0; i < poses.size(); i++) { auto& pose = poses[i]; double* R_t = new double[7]; R_t[0] = pose.q.x(); R_t[1] = pose.q.y(); R_t[2] = pose.q.z(); R_t[3] = pose.q.w(); R_t[4] = pose.t.x(); R_t[5] = pose.t.y(); R_t[6] = pose.t.z(); problem.AddParameterBlock(R_t, 7); } // Add point parameters for (int i = 0; i < points.size(); i++) { auto& point = points[i]; double* p = new double[3]; p[0] = point.p.x(); p[1] = point.p.y(); p[2] = point.p.z(); problem.AddParameterBlock(p, 3); } // Add reprojection error terms for (int i = 0; i < observed.size(); i++) { auto& obs = observed[i]; auto& pose = poses[i / 2]; auto& point = points[i % 2]; ceres::CostFunction* cost_function = ReprojectionError::create(obs, K, point.p); problem.AddResidualBlock(cost_function, nullptr, &pose.q.x(), &point.p.x()); } ceres::Solver::Options options; options.minimizer_progress_to_stdout = true; options.num_threads = 4; options.max_num_iterations = 100; ceres::Solver::Summary summary; ceres::Solve(options, &problem, &summary); std::cout << summary.BriefReport() << std::endl; } ``` 最后,我们在`main`函数中生成数据集,调用集束优化函数进行优化,代码如下: ```cpp int main() { generateData(); Eigen::Matrix3d K; K << 500, 0, 320, 0, 500, 240, 0, 0, 1; std::vector<Eigen::Vector2d> observed; for (int i = 0; i < poses.size(); i++) { auto& pose = poses[i]; for (int j = 0; j < points.size(); j++) { auto& point = points[j]; Eigen::Vector3d X = pose.q * point.p + pose.t; Eigen::Vector3d x = K * X / X.z(); x += Eigen::Vector3d::Random() * 2.0; observed.push_back(x.head<2>()); } } bundleAdjustment(poses, points, observed, K); return 0; } ``` 这样就完成了一个简单的集束优化过程,可以通过调整代价函数、优化参数等来验证集束优化的效果。

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