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地图约束

与状态估计中视觉观测不同的是,在这里我们的landmark特征并不是由我们的里程计前端特征三角化后得到的,而是将maplab线程发布的特征点和landmark匹配结果作为观测。

观测模型:

zm,k=h(xk)+nk=hd(zn,k,ζ)+nk=hd(hp(Ckpf),ζ)+nk=hd(hp(ht(Wpf,WCkR,WpCk)),ζ)+nk=hd(hp(ht(hr(Mkpf,MWR,WpM),WCkR,WpCk)),ζ)+nk

zk=hd(zn,k,ζ):将归一化landmark作为输入,并将其映射到畸变的像素坐标中的畸变函数

zn,k=hp(Ckpf):将相机坐标系中的landmark作为输入,将其转换为归一化的像素坐标的投影函数

Ckpf=ht(Wpf,WCkR,WpCk):将世界坐标系中的landmark位置转换为当前相机坐标系中

Wpf=hr(Mkpf,MWR,WpM):将地图坐标系中的landmark换为世界坐标系中

其中,Mkpf是地图坐标系下的landmark;{MWR,WpM}是地图坐标系{M}到里程计全局坐标系{W}的坐标系转换。

雅可比矩阵:

通过链式求导法则可以计算出总的雅可比矩阵

∂zk∂x=∂hd(⋅)∂zn,k∂hp(⋅)∂Ckpf∂ht(⋅)∂x+∂hd(⋅)∂zn,k∂hp(⋅)∂Ckpf∂ht(⋅)∂Wpf∂hr(⋅)∂x

其中:

∂hd(⋅)∂zn,i=[fx∗((1+k1r2+k2r4)+(2k1xn2+4k2xn2(xn2+yn2))+2p1yn+(2p2xn+4p2xn))fx∗(2k1xnyn+4k2xnyn(xn2+yn2)+2p1xn+2p2yn)fy∗(2k1xnyn+4k2xnyn(xn2+yn2)+2p1xn+2p2yn)fy∗((1+k1r2+k2r4)+(2k1yn2+4k2yn2(xn2+yn2))+(2p1yn+4p1yn)+2p2xn)]∂hp(⋅)∂Ckpf=[1Cz0−Cx(Cz)201Cz−Cy(Cz)2]∂ht(⋅)∂x=[ICR|WIkR(Wpf−WpIk)|×−ICRWIkRICRWIkR]∂ht(⋅)∂Wpf=ICRWIkR∂hr(⋅)∂x=MWR

相机内参雅可比矩阵:

∂hd(⋅)∂ζ=[x010fx∗(xnr2)fx∗(xnr4)fx∗(2xnyn)fx∗(r2+2xn2)0y01fy∗(ynr2)fy∗(ynr4)fy∗(r2+2yn2)fy∗(2xnyn)]

相机外参雅可比矩阵:

∂ht(⋅)∂ICR=|ICRWIkR(Wpf−WpIk)|×∂ht(⋅)∂CpI=I3×3

地图外参雅可比矩阵:

∂f(⋅)∂MWR=|MWRMapf|×∂f(⋅)∂WpM=I3×3
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