2 了解cartographer算法原理,了解ceres非线性求解方法,cartographer后端优化流程
时间: 2023-08-31 11:07:07 浏览: 145
Cartographer是一种用于构建室内或室外三维地图的算法。它将传感器数据(如激光雷达、惯性测量单元和相机)与机器人的运动轨迹相结合,通过优化来估计环境的结构和机器人在其中的位置。
Cartographer的算法原理包括以下步骤:
1. 传感器数据处理:首先,激光雷达数据会通过滤波和去噪等预处理步骤进行处理,以减少数据噪声和异常点的影响。
2. 位姿估计:通过使用惯性测量单元(IMU)和里程计数据,估计机器人在每个时间步的位姿(位置和姿态)。这些位姿估计可以通过滤波器(如扩展卡尔曼滤波器)进行融合和优化。
3. 建图:使用激光雷达数据和位姿估计,将地图表示为一个稀疏或稠密的三维点云。这可以通过扫描匹配算法(例如,最近邻算法)来实现,将每个激光束与地图中的点进行匹配。
4. 后端优化:通过最小化误差函数来对地图和机器人位姿进行优化。这可以使用非线性优化方法,如ceres解算器进行求解。ceres是一个强大的C++库,用于求解非线性最小二乘问题。
Cartographer的后端优化流程大致如下:
1. 定义误差函数:将地图点和机器人位姿与实际测量数据进行比较,得到一个误差函数。
2. 优化问题建模:将误差函数转化为非线性最小二乘问题的形式,其中需要定义待优化的变量和约束条件。
3. 选择求解方法:使用ceres等非线性优化库选择适当的求解方法,如Levenberg-Marquardt算法。
4. 迭代求解:通过迭代优化过程,不断更新变量的估计值,直到达到收敛条件或达到最大迭代次数。
5. 结果评估:评估优化后的地图和机器人位姿与实际情况的吻合程度,可以使用重投影误差等指标进行评估。
通过这样的后端优化流程,Cartographer可以提高地图的准确性和机器人位姿的估计精度。
阅读全文