ORBSLAM总结
orb_slam2的工作流程__概述及解释说明
orb_slam2的工作流程概述及解释说明1. 引言1.1 概述orb_slam2是一种基于单目、双目或RGB-D摄像头的实时定位与建图系统。
它的主要目标是通过使用轻量化的ORB特征描述子来同时进行相机跟踪和三维重建。
通过对相机运动和环境地图的估计，orb_slam2可以在实时环境下进行精确地定位和建立稠密的地图。
1.2 文章结构本文将详细介绍orb_slam2的工作流程和关键技术。
首先，在“引言”部分我们将对该系统进行概述，并说明文章接下来的结构安排。
然后，在“orb_slam2的工作流程”部分将详细解释ORB特征描述子、建图初始化和跟踪过程解析这三个主要步骤。
紧接着，在“示例与说明”部分我们将以一个具体场景为例，展示orb_slam2在实际应用中的效果，并解释其工作流程中的关键点。
最后，在“结论和展望”部分我们将总结orb_slam2的工作流程及其主要特点，并讨论其优化和扩展方向。
1.3 目的本文旨在给读者提供一个全面且深入理解orb_slam2工作流程的指南。
通过阅读本文，读者将对ORB特征描述子的原理和应用、建图初始化的方法以及跟踪过程中的关键步骤有一个清晰的了解。
同时，通过示例场景和实际应用的分析，读者可以更好地理解orb_slam2在实践中的效果和优势。
最后，我们希望能够为读者提供一些建议和展望，以便进一步优化和扩展orb_slam2系统。
2. orb_slam2的工作流程:orb_slam2是一个基于特征点的单目、双目和RGB-D相机的实时稠密SLAM系统。
它可以同时定位相机并构建地图。
在这个部分，我们将详细介绍orb_slam2的工作流程。
2.1 ORB特征描述子:ORB是一种既具有角点检测能力，又能够高效计算的特征描述子。
ORB特征描述子由两个部分组成：ORB提取器和ORB描述子生成器。
在orb_slam2中，利用ORB特征描述子来提取图像的关键点，并生成用于匹配和跟踪的描述子。
orbslam用到的算法与公式
orbslam用到的算法与公式ORB-SLAM（Oriented Fast and Rotated Brief-SLAM）是一种基于特征点的实时单目视觉SLAM系统。
它结合了FAST角点检测与描述子BRIEF描述子，利用这两种特征来进行地图构建、相机跟踪和定位。
ORB-SLAM主要分为三个模块：定位追踪，建图和回环检测。
下面将具体介绍这三个模块的相关算法与公式。
1. 定位追踪：ORB-SLAM利用特征点来追踪相机的运动。
在某一帧中提取到的特征点经过特征点跟踪算法获得其在连续帧中的匹配点，进而计算相机的运动。
ORB-SLAM采用光流法将特征点在连续帧之间进行跟踪，具体算法如下：- 特征点提取：ORB-SLAM利用FAST算法检测候选角点，并根据Harris角点响应进行精确定位。
- 描述子计算：对于检测到的候选角点，ORB-SLAM使用BRIEF描述子对其进行描述，通过矩形区域采样得到二进制描述子。
- 最小二乘法：ORB-SLAM采用最小二乘法对当前帧和上一帧之间的特征点进行匹配，得到2D-2D匹配点对。
- 位姿估计：利用匹配点对通过PnP算法（Perspective-n-Point）估计相机的位姿（旋转和平移）。
- 三角化：对于2D-2D匹配点对，ORB-SLAM通过三角化算法从而得到3D点云。
- 重定位：当相机丢失跟踪时，ORB-SLAM采用方向信息与重定位模型计算相机的位置，并利用特征点描述子进行重定位。
2. 建图：ORB-SLAM通过连续帧间的视觉里程计得到相机的运动轨迹，并同时构建地图。
主要使用几何和视差约束来进行地图构建，具体算法如下：- 初始化：ORB-SLAM从两个单独视野（例如初始的两帧）中进行初始化，同时计算两个视野中的匹配点，进行位姿计算和三角化重建。
- 回环检测：ORB-SLAM利用回环检测模块来发现已经访问过的位置，通过计算两个视野之间的相似性得到回环检测。
- 位姿优化：利用词袋模型和位姿图优化方法进行地图管理和位姿优化。
ORBSLAM总结
CV_EXPORTS_W double calibrateCamera( InputArrayOfArrays objectPoints, InputArrayOfArrays imagePoints, Size imageSize,CV_OUT
InputOutputArray cameraMatrix, CV_OUT InputOutputArray distCoeffs,OutputArrayOfArrays rvecs, OutputArrayOfArrays tvecs,int flags=0, TermCriteria criteria = TermCriteria( TermCriteria::COUNT+TermCriteria::EPS, 30, DBL_EPSILON) );
ORBSLAM
——杨肖寒——
目录
01 ORB-SLAM介绍 02 相机标定
01 Part One ORB-SLAM介绍
介绍
ORB-SLAM是由Raul Mur-Artal，J. M. M. Montiel和Juan D. Tardos于2015年发表在IEEE Transactions on Robotics。项目主页网址为：http://webdiis.unizar.es/~raulmur/orbslam/。
相机标定
4.在棋盘标定图上绘制找到的内角点（非必须，仅为了显示）
CV_EXPORTS_W void drawChessboardCorners( InputOutputArray image, Size patternSize, InputArray corners, bool patternWasFound );
orb slam原理
orb slam原理
ORB-SLAM是一个先进的SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）系统，它使用了特征点法进行环境的定位和构建。
以下是ORB-SLAM的主要原理：
1. 特征点提取：在图像中提取特征点，这些特征点包括角点、边缘等明显的视觉特征。
2. 特征点匹配：通过描述符对特征点进行匹配，以确定图像之间的对应关系。
3. 相机位姿估计：通过相邻图像之间的特征点匹配，使用非线性优化方法估计相机的位姿。
4. 地图构建：根据相机位姿和特征点信息，构建环境的地图。
5. 闭环检测：通过比较当前图像与之前构建的地图中的特征点，检测是否回到之前的位置，即闭环。
6. 地图优化：通过闭环检测的信息，对地图进行优化，以提高地图的精度和稳定性。
ORB-SLAM使用了FAST角点检测和ORB描述符生成算法，保证了高效率的同时也保持了较高的特征匹配精度。
其位姿估计使用了基于视觉里程计的方法，并结合IMU（惯性测量单元）数据以提高位姿估计的精度和鲁棒性。
地图构建使用了基于特征点的稀疏地图表示方法，并支持地图点云的稠密表
示方式以提高地图的精度和可视化效果。
此外，ORB-SLAM还采用了基于因子图（Factor Graph）的非线性优化方法进行图优化，以提高地图精度和位姿估计的准确性。
闭环检测算法使用了词袋模型（Bag-of-Words）和BoW树等技术，可以识别和处理闭环情况，避免地图漂移和重复建立。
通过这些步骤，ORB-SLAM能够实现实时的、高精度的环境定位和地图构建。
以上内容仅供参考，建议咨询计算机专业人士或查阅ORB-SLAM的专业书籍资料。
ORB-SLAM2学习总结.PPT
•.
•14 ORB-SLAM VS ORB-SLAM2
•使用双目和RGB-D相机可以仅仅从一帧中获得深度信息，我们不需要像单目情况中 那样做一个特殊的结构来进行运动初始化。 • 利用纯运动BA(motion-only) 优化跟踪线程中相机姿态； • 利用局部BA优化关键帧的局部窗口和局部建图线程的特征点; • 利用全BA（Full BA）在回环检测之后优化所有的关键帧和特征点，如果在优化运行 时检测到新循环，我们将中止优化并继续关闭循环，这将再次启动全BA优化。
•.
•4 双目SLAM（ Stereo ）
发展状况： •最早双目SLAM系统是Paz等人 ，基于条件独立分割和克服扩展卡尔曼滤波SLAM， 特点能够在大场景中运行，第一个使用近特征点和远特征点的双目SLAM系统，使用 逆深度参数化进行估计； • Strasdat等人采用在关键帧的内部窗口和外部窗口的姿态图上执行BA联合优化。 • Mei等人提出了（RSLAM），提出了在活跃区域执行BA相关优化，即使在全局一致 性没有被执行时，也能够进行闭环，同时也会扩大回环两侧的活跃区域
•.
•15 实验结果对比
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•.
•16 在 KITTI 08序列中估计轨迹
估计轨迹（黑 色）实际运动 轨迹（红色）
Monocular ORB-SLAM
stereo ORB-SLAM2
•.
•17 其他先进方法准确性比较
我们的方法是唯一一种基于 光束平差法的，并且在大多 数序列中比其他的方法都更 加优秀
•.
•18 实验结论
•ORB-SLAM2是第一个开源视觉SLAM系统，它可以使用单目、双目和RGB-D输入。 •系统重定位能力对已知环境产生了非常鲁棒性的、零漂移和轻量级的定位方法。 •BA比直接方法或ICP具有更好的性能，另外的优点是计算成本更低，不需要GPU处理 来实时地操作。 •与近年来蓬勃发展的双目视觉里程计方法相比，ORB-SLAM2在已建图的区域中实现 了零漂移定位。
orbslam3回环检测策略__概述说明以及解释
orbslam3回环检测策略概述说明以及解释1. 引言1.1 概述ORB-SLAM3是一种基于单目、双目和RGB-D相机的实时视觉SLAM系统。
回环检测作为SLAM系统中的重要组成部分，能够通过识别相机经过的先前轨迹来提高定位精度和地图一致性，并且在长时间运行的场景下起到关键作用。
本文将对ORB-SLAM3的回环检测策略进行详细介绍和解释。
1.2 文章结构本文共分为五个部分。
引言部分概述了整篇文章的主要内容和目标。
正文部分包括对ORB-SLAM3的简介以及回环检测在SLAM中的作用。
ORB-SLAM3回环检测策略说明部分详细介绍了其回环检测方法并给出了示意图。
在第三部分，我们会更深入地讨论ORB-SLAM3回环检测策略的原理和技术细节，包括基于特征点匹配的回环检测算法、使用词袋模型进行回环检测的方法以及重定位与闭环融合的机制与优化策略。
第四部分将展示实验结果，并对结果进行详细分析和评价，并讨论改进方向和未来的研究方向。
最后，第五部分对整篇文章的内容进行总结回顾并阐述实验结果及其意义，并展望未来的研究方向。
1.3 目的本文旨在全面介绍和解释ORB-SLAM3中的回环检测策略。
通过对ORB-SLAM3回环检测方法的详细说明和原理解析，读者将能够深入了解该方法在SLAM系统中的作用以及其技术实现。
实验结果分析和讨论部分将进一步验证ORB-SLAM3回环检测策略的有效性，并提出改进方向和未来的研究方向。
通过本文，读者将获得对ORB-SLAM3回环检测策略全面而深入的了解，为相关领域的研究者提供有益参考，并推动SLAM技术在实际应用中取得更好的性能和效果。
2. 正文:2.1 ORB-SLAM3简介ORB-SLAM3是一种基于视觉的同时定位与地图构建（SLAM）算法。
它通过使用特征提取和描述符匹配技术，结合运动估计和场景重建等方法实现实时定位和三维地图重建。
2.2 回环检测在SLAM中的作用回环检测在SLAM中起着至关重要的作用。
orbslam2 面试的知识考点
orbslam2面试的知识考点ORB-SLAM2（Oriented FAST and Rotated BRIEF Simultaneous Localization and Mapping）是一种基于特征点的单目相机SLAM系统。
在进行ORBSLAM2面试前，了解该系统的知识考点对于备考至关重要。
本文将介绍ORBSLAM2系统的关键知识点，帮助面试者全面准备。
1.ORBSLAM2系统概述ORB-SLAM2是一种稀疏特征点SLAM系统，它结合了特征点提取与描述子匹配、相机位姿估计、稀疏地图构建等功能。
该系统具有实时性能和鲁棒性，能够在没有GPS或其他导航信息的情况下，仅通过摄像头实现3D地图构建和定位。
2.特征点提取与描述子匹配ORB-SLAM2系统使用Oriented FAST角点检测算法提取关键点，并计算BRIEF描述子进行特征匹配。
FAST角点检测算法通过快速的计算方式选取关键点，而ORB描述子通过比较快速和旋转不变性的方式来匹配特征点。
3.相机位姿估计ORB-SLAM2系统通过对关键点的跟踪与匹配，利用RANSAC （Random Sample Consensus）算法进行相机位姿估计。
RANSAC算法通过随机抽样和模型拟合的方式，找到最佳的摄像头位姿，以最小化特征点之间的重投影误差。
4.稀疏地图构建ORB-SLAM2系统使用基于关键帧的方式构建稀疏地图。
它通过选择代表性的关键帧来表示场景，同时通过三角测量和重投影误差最小化来估计地图点的位置。
地图点的位置会被连续观测到的关键帧进行优化，以提高地图的准确性和稳定性。
5.闭环检测与回环优化ORB-SLAM2系统具备闭环检测和回环优化的功能。
闭环检测能够检测到场景中已经访问过的位置，并通过闭环优化来纠正位姿漂移。
具体而言，系统使用词袋模型和BoW（Bag of Words）进行地图检索，找到与当前观测帧相似的历史关键帧，并利用图优化算法来纠正轨迹。
一文详解ORB-SLAM3
⼀⽂详解ORB-SLAM3作者：Liam来源：公众号@链接：摘要ORB-SLAM3是⼀个⽀持视觉、视觉加惯导、混合地图的SLAM系统，可以在单⽬，双⽬和RGB-D相机上利⽤针孔或者鱼眼模型运⾏。
他是第⼀个基于特征的紧耦合的VIO系统，仅依赖于最⼤后验估计(包括IMU在初始化时)。
这样⼀个系统的效果就是：不管是在⼤场景还是⼩场景，室内还是室外都能鲁棒实时的运⾏，在精度上相⽐于上⼀版提升了2到5倍。
本⽂的第⼆个创新点是根据改进recall的新的重定位模块来构建的混合地图，因为这个模块他可以让ORB-SLAM3在特征不是很好的场景中长期运⾏：当⾥程计失败的时候，系统会重新构建地图并将这个地图和原来构建的地图对齐。
和那些仅利⽤最新的⼏帧数据的⾥程计相⽐，ORB-SLAM3是第⼀个能够在所有算法阶段重⽤所有先前信息的系统。
这样的机制就可以在BA的时候⽤有共视关系的关键帧，即使两帧在时间相差很远，或者来⾃原来的建图过程。
这个系统在EuRoC数据集上达到了平均3.6cm的精度，在TUM-VI这种利⽤⼿持设备快速移动的数据集(AR/VR场景)上达到了9mm的精度。
作者已经开源了代码：https:///UZ-SLAMLab/ORB_SLAM3⼀、介绍SLAM建图的最⼤优势在于，它允许在BA中匹配并使⽤执⾏三种数据关联的先前观测值：短期的数据关联：在最新的⼏秒中匹配地图元素。
就像是VO中做的⼀样，丢掉那些已经看不到的帧，这会导致有累计的漂移。
中期的数据关联：匹配相机累计误差⼩的地图，这也可以⽤在BA中，当系统在已经建好的地图中运⾏的时候可以达到零漂移。
长期的数据关联：利⽤场景重识别来匹配当前的观测和先前的观测，不⽤管累计误差⽽且即使跟踪失败也可以实现,长期的匹配可以利⽤位姿图优化重新设置漂移，为了更准确也可以利⽤BA。
这是SLAM在⼤场景中精度保证的关键。
这是第⼀个可能对短期、中期、长期数据进⾏数据关联的视和视觉惯导的系统。
orb_slam代码解析（2）Tracking线程
orb_slam代码解析（2）Tracking线程在这篇⽂章⾥我们主要开始对跟踪线程进⾏介绍：在中我们发现，Tracking线程的⼊⼝是TrackMonocular，其中GrabImageMonocular返回位姿。
FUNCTION1:Tracking的构造函数默认把跟踪状态设为NO_IMAGES_YET，定位跟踪模式，默认的其他参数，诸如字典，图像画布，地图画布，地图，关键帧数据库等都是类⾥定义的对象。
也从配置⽂件中传⼊了相机的内参，图像校正系数，帧率，图像⾦字塔和⾓点提取的基本参数，这些参数都是这个类的元素等。
tracking过程都会⽤到mpORBextractorLeft作为特征点提取器，在单⽬初始化的时候，会⽤mpIniORBextractor来作为特征点提取器，两者的区别是后者⽐前者最多提出的点数多⼀倍。
FUNCTION1.1:ORBextractor的构造函数是构造函数，传⼊features_num最多提取的特征点的数量，scale_factor⾦字塔图像之间的尺度参数，levels_num⾦字塔的层数，default_fast_threshold默认fast ⾓点检测的时候的阈值，为了防⽌⽤默认阈值fast⾓点检测检测的特征数过少，添加设置min_fast_threshold最⼩的fast特征检测阈值，以保证检测的特征数⽬。
每⼀层都有⼀些属性参数，⽐如mvScaleFactor、mvLevelSigma2、mvInvScaleFactor、mvInvLevelSigma2等，以及给每层分配待提取的特征数，具体通过等⽐数列求和的⽅式，求出每⼀层应该提取的特征数，把每⼀层的特征点数都放在mnFeaturesPerLevel中，值得注意的是第零层的特征点数是nfeatures×(1-1/scaleFactor)/(1-(1/scaleFactor)^nlevels)，然后下⼀层是上⼀层点数的1/scaleFactor倍。
orb slam原理 -回复
orb slam原理-回复什么是ORB-SLAM？ORB-SLAM（Oriented FAST and Rotated BRIEF Simultaneous Localization and Mapping）是一种先进的视觉定位和建图技术，能够在无人机、机器人和增强现实等领域提供准确的定位和3D环境地图。
ORB-SLAM是由Estradi等人于2015年在国际机器视觉最大的会议之一的CVPR上提出的。
其原理基于一个高效的特征检测器和描述器——ORB （Oriented Fast and Rotated BRIEF），在实时情况下同时估计相机的姿态和场景的三维结构。
ORB-SLAM的原理及步骤：1. 特征提取和匹配：ORB-SLAM首先在每个图像帧中提取ORB特征点。
ORB特征是一种结合了FAST（Features from Accelerated Segment Test）特征检测器和BRIEF（Binary Robust Independent Elementary Features）描述器的快速特征提取方法。
它具有旋转不变性和尺度不变性，并且适用于实时应用。
提取的特征点然后与先前的帧进行匹配，以跟踪相机的移动。
2. 初始化：通过检测到的ORB特征点的匹配，ORB-SLAM可以初始化相机姿态和场景的初始3D结构。
这是通过使用三角测量方法来估计视觉几何约束，并使用RANSAC算法去除错误的匹配。
3. 位置跟踪：一旦初始化完成，ORB-SLAM会使用几何技术（例如PnP 算法）来估计相机的位置和姿态。
这是通过匹配与地图中3D点相关联的2D特征点来实现的。
在这个过程中，ORB-SLAM还使用帧间的运动模型进行姿态预测，以提高跟踪的精度。
4. 地图更新：随着相机的移动，ORB-SLAM会持续地更新场景的3D地图。
这是通过将新的帧与之前的帧进行匹配，并使用bundle adjustment 技术来优化场景的3D结构和相机的位置。
orbslam 特征点坐标系
orbslam 特征点坐标系ORB-SLAM (Oriented FAST and Rotated BRIEF-Simultaneous Localization and Mapping)是一种基于特征点的视觉里程计和三维重建算法。
它利用计算机视觉技术，通过分析相机输入的连续图像流来实时估计相机的位置和姿态，并同时构建环境的三维模型。
ORB-SLAM的坐标系主要涉及相机坐标系、世界坐标系和相对坐标系。
相机坐标系是相机的本地坐标系，以相机为原点，相机的光轴为Z轴，图像平面上的X和Y轴分别与相机的水平和垂直轴对齐。
ORB-SLAM使用基于特征点的方法进行视觉里程计和三维重建。
它通过提取图像中的特征点，并在不同图像帧之间通过特征点的匹配来估计相机的运动。
ORB特征是一种在FAST关键点上使用旋转BRIEF描述子的特征，它具有旋转不变性和快速计算的特点。
特征点的坐标系在ORB-SLAM中起着重要的作用。
ORB特征点可以通过计算角点检测算法（如FAST）来提取，然后通过计算特征描述子（如BRIEF）来描述。
对于每个特征点，ORB-SLAM会计算它在相机坐标系中的3D坐标。
这些特征点的坐标可以表示为(X, Y, Z)。
另一个重要的坐标系是世界坐标系。
世界坐标系定义了ORB-SLAM中的整个场景的参考坐标系。
在建立初始地图时，ORB-SLAM会将第一帧的相机坐标系设置为世界坐标系的起点。
随后的帧会根据相机的运动更新世界坐标系。
在三维重建过程中，ORB-SLAM会将每个特征点的相对位置与世界坐标系中的位置相对应。
相对坐标系是ORB-SLAM中另一个重要的坐标系。
它主要用于描述相机之间的相对运动和特征点之间的相对位置。
ORB-SLAM通过估计两个相机之间的变换矩阵来计算相机之间的相对运动。
这个矩阵可以用来将两个相机的坐标系对齐。
特征点之间的相对位置通过计算特征点的描述子之间的相似性来得到。
由于ORB特征点的描述子是旋转不变的，所以可以通过计算描述子之间的距离来衡量特征点之间的相似度。
orbslam解读
orbslam解读ORB-SLAM（Oriented FAST and Rotated BRIEF Simultaneous Localization and Mapping）是一种视觉SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）系统，它通过使用ORB（Oriented FAST and Rotated BRIEF）特征描述符来提取图像特征并进行匹配，以实现机器人或无人驾驶车辆的自主定位和地图构建。
下面将详细解读ORB-SLAM的基本原理、系统框架、关键技术和应用场景。
一、基本原理ORB-SLAM基于视觉SLAM原理，通过在环境中提取特征点并建立特征点之间的对应关系，估计相机的姿态和位置，从而确定机器人在环境中的位置和方向。
它采用了ORB特征描述符来提取图像特征，该描述符具有速度快、尺度不变性、旋转不变性等优点，能够有效地提取图像中的关键点，并对其进行匹配。
二、系统框架ORB-SLAM系统框架包括三个主要模块：特征提取模块、特征匹配模块和位姿估计模块。
1.特征提取模块：该模块使用ORB特征描述符提取图像中的关键点，并计算每个关键点的描述符。
2.特征匹配模块：该模块根据提取的特征描述符，通过暴力匹配算法进行特征匹配，寻找图像之间的相似区域。
3.位姿估计模块：该模块根据匹配的特征点对，通过非线性优化方法估计相机的姿态和位置，从而确定机器人在环境中的位置和方向。
三、关键技术ORB-SLAM的关键技术包括ORB特征描述符、暴力匹配算法和非线性优化方法。
1.ORB特征描述符：ORB特征描述符通过使用FAST关键点和BRIEF描述符，能够在保证特征提取速度的同时，具有良好的尺度和旋转不变性。
2.暴力匹配算法：ORB-SLAM使用暴力匹配算法进行特征匹配，该算法通过比较每个特征点的描述符，寻找最相似的特征点对。
3.非线性优化方法：ORB-SLAM使用非线性优化方法对相机的姿态和位置进行估计，该方法能够考虑到所有匹配的特征点对之间的约束关系，从而得到更精确的位姿估计结果。
orbslam特征点坐标系
orbslam特征点坐标系ORB-SLAM是一种基于特征点的视觉SLAM（SimultaneousLocalization And Mapping）方法，是目前应用广泛并且性能优秀的SLAM方法之一、在ORB-SLAM中，特征点的坐标系对于整个系统的稳定性和精度至关重要。
ORB-SLAM使用的是基于关键点的特征提取方法，该方法通过在每个图像帧中检测和描述局部特征点来进行特征匹配和跟踪。
在ORB-SLAM中，每个特征点都有一个二维图像坐标和一个三维世界坐标。
特征点的二维图像坐标是通过图像采集设备（如相机）获取的，而特征点的三维世界坐标则是通过视觉三角测量方法计算得出的。
在ORB-SLAM中，特征点的坐标系主要有以下几个方面：1.图像坐标系：特征点的二维图像坐标是相对于图像的原点和坐标轴的。
它通常使用图像的左上角为原点，并且x轴和y轴方向分别与相机的水平和竖直方向相对应。
特征点的图像坐标可以通过相机内参矩阵将其转化为归一化坐标系。
2.世界坐标系：特征点的三维世界坐标是相对于世界的原点和坐标轴的。
在ORB-SLAM中，通常将相机的初始位置作为世界坐标系的原点。
特征点的世界坐标可以通过相机的外参矩阵将其与特征点的相对位姿相结合得到。
3.相机坐标系：相机坐标系是一个中间坐标系，它位于图像坐标系和世界坐标系之间。
特征点的相机坐标是相对于相机的原点和坐标轴的。
相机坐标系的原点通常与图像坐标系的原点重合，而其坐标轴与图像坐标系的坐标轴相同。
从图像坐标系到相机坐标系的转换可以通过相机内参矩阵来实现。
通过上述坐标系之间的转换，ORB-SLAM可以将特征点在图像空间和世界空间之间进行映射，并通过特征点的匹配和跟踪来实现相机的定位和地图的建立。
总之，ORB-SLAM运用特征点坐标系来实现相机的定位和地图的构建，这些坐标系包括图像坐标系、世界坐标系和相机坐标系。
特征点的坐标系是通过相机内参和外参矩阵进行转换的，在整个SLAM系统中起着至关重要的作用。
ORBSLAM总结 PPT
（ORB（Oriented FAST and Rotated BRIEF）是一种快速提取特征点和描述子的算法。其特征检测基于FAST，采用BRIEF描述子并加以改进。）
2.使用Covisibilty Graph，使跟踪和建图聚焦在局部共视区域
（Covisibility Graph是一个无向有权图(graph),每个node就是关键帧，edge的权重就是两个关键帧找到足够多的相同的 3d 点的数目。）
3.使用the Essential Graph来优化位姿实现回环检测
（为了在优化阶段减小计算量，能够连接所有的node，但是edge会减少很多。可以认为是Covisibity Graph的最小生成树（MST）。）
4.相机重定位，视点和光照改变都适用
5.根据对平面和非平面选择不同模型，实现自动初始化
6.舍弃多余的关键帧，提高跟踪鲁棒性，加强长时间操作
系统架构
系统架构
系统架构
（1）跟踪（Tracking） 前端位姿跟踪线程采用恒速模型，并通过优化重投影误差优化位姿。这一部分主要工作是从图像中提取ORB特征，
根据上一帧进行姿态估计，或者通过全局重定位初始化位姿，然后跟踪已经重建的局部地图，优化位姿，再根据一些规 则确定新的关键帧。
（2）建图（LocalMapping） 通过MapPoints维护关键帧之间的共视关系，通过局部BA优化共视关键帧位姿和MapPoints。这一部分主要完成
ORB-SLAM2源码中文详解
生成MapPoints MapPoints融合 Local BA 关键帧剔除
5
2016/10/9
LocalClosing线程(闭环检测):
mlploopKeyFrameQueue
(pKF,minscore)
找出与当前帧有公共单词的关键帧， 但不包括与当前帧相连的关键帧
lKFsharingwords
LoopConnections
mvpCurrentConnectedKFs
根据传播得到与当前帧相连 关键帧闭环后的Sim3
correctedSim3 NocorrectedSim3
Covisibility Graph： 共视关键帧及它们的连接关系构 成的图 Essential Graph（包含3部分）： a.扩展树连接关系 b.闭环连接关系 c.共视关系非常好的连接关系
SearchByBow
vvpMapPointMatches
处构造Sim3求解器，对匹配 成功的关键帧进行Sim3求解
mpCurrentKF,pKF Scm -->(R,t,s) vpMapPointMatches
SearchBySim3得到更多匹配
Scm -->gscm (mpCurrentKF,pKF) vpMapPointMatches
correctedSim3 mvpLoopMapPoints
共视关键帧： 有共同MapPoints观测的关键帧
得到与当前帧相连关键帧
mvpCurrentConnectedKFs (包括当前关键帧) mpCurrentKF的mg2oScw
将这些关键帧的MapPoints 与闭环MapPoints融合 更新关键帧连接关系
LocalClosing线程(Sim3计算):
orbslam用到的算法与公式
orbslam用到的算法与公式ORB-SLAM（Oriented FAST and Rotated BRIEF Simultaneous Localization and Mapping）是一种同时定位和建图（SLAM）的算法，可以在没有先验地图的情况下自主地构建稠密的、半稠密的或稀疏的3D环境模型。
ORB-SLAM算法结合了两个主要组件：特征提取和描述子生成以及基于特征匹配和几何约束的相机位姿估计。
以下是ORB-SLAM中使用的算法与公式的相关参考内容。
1. Feature Detection and Description:ORB-SLAM使用FAST（Features from Accelerated Segment Test）算法作为特征点检测器，FAST算法通过检测图像中像素点灰度值的快速变化来识别角点。
FAST算法在每个像素周围的圆周上选择一系列候选点，然后通过快速阈值测试来删除大多数候选点，最终选取稳定的角点作为特征点。
对于每个检测到的特征点，ORB-SLAM使用BRIEF（Binary Robust Independent Elementary Features）算法生成描述子。
BRIEF算法将特征点周围的像素对称二进制模式编码为一个二进制字符串，并使用哈希函数生成描述子。
2. Feature Matching:ORB-SLAM使用基于描述子的特征匹配来关联连续帧之间的特征点。
特征匹配的目标是找到两个帧中具有相似描述子的特征点对。
ORB-SLAM中采用了多种方法来提高特征匹配的鲁棒性和准确性，如基于汉明距离的匹配、近似最近邻搜索和双向匹配等。
3. Pose Estimation:ORB-SLAM通过特征点的匹配和几何约束来估计相机的位姿。
特征点匹配可以提供对应点对之间的2D-2D约束，而基于几何约束的位姿估计可以通过这些约束推断相机的运动。
ORB-SLAM使用RANSAC（Random Sample Consensus）算法来进一步筛选匹配点对，剔除错误匹配。
orbslam位姿计算
orbslam位姿计算（实用版）目录1.ORB-SLAM 简介2.ORB-SLAM 的位姿计算方法3.ORB-SLAM 的位姿计算优势4.ORB-SLAM 的位姿计算应用实例正文1.ORB-SLAM 简介ORB-SLAM（ORB-based Simultaneous Localization and Mapping）是一种基于 ORB 特征点的同时定位与地图构建方法。
它结合了 ORB 特征点检测、关键点匹配和位姿计算等技术，能够在实时性要求较高的场景下实现对环境的快速定位与地图构建。
相较于传统的 SLAM 方法，ORB-SLAM 具有计算速度快、鲁棒性强、精度高等优点。
2.ORB-SLAM 的位姿计算方法ORB-SLAM 的位姿计算方法主要包括以下几个步骤：(1) ORB 特征点检测：通过对图像进行 ORB 特征点检测，获取当前帧的 ORB 特征点集。
(2) 关键点匹配：将当前帧的 ORB 特征点与先前帧的 ORB 特征点进行匹配，找到一一对应的匹配点对。
(3) 位姿计算：根据匹配点对之间的距离和方向，计算相邻帧之间的位姿变换（旋转和平移矩阵）。
(4) 优化位姿：对累计的位姿误差进行优化，提高位姿计算的精度。
3.ORB-SLAM 的位姿计算优势ORB-SLAM 的位姿计算方法具有以下优势：(1) 计算速度快：ORB 特征点检测和匹配算法的计算速度较快，使得ORB-SLAM 在实时性要求较高的场景下具有优势。
(2) 鲁棒性强：ORB 特征点具有尺度不变性和旋转不变性，使得ORB-SLAM 在不同尺度和旋转情况下具有较强的鲁棒性。
(3) 精度高：ORB 特征点的特性使得 ORB-SLAM 在计算位姿时具有较高的精度。
4.ORB-SLAM 的位姿计算应用实例ORB-SLAM 的位姿计算在许多领域都有广泛应用，如无人驾驶、机器人导航、虚拟现实等。
ORB-SLAM 2学习总结
•跟踪模块：对相机的每一帧图像进行定位，寻找局部地图的特征匹配，应用纯运 动BA使重投影误差最小化；
•局部建图：运用局部BA管理局部地图并且优化它；
•闭环检测：执行姿态图的优化检测大回路和纠正累计漂移误差。
•在姿态图优化之后，会启动第四个线程来执行全BA（full BA），计算整个系统最 优结构和运动的结果。
• 利用纯运动BA(motion-only) 优化跟踪线程中相机姿态；
• 利用局部BA优化关键帧的局部窗口和局部建图线程的特征点; • 利用全BA（Full BA）在回环检测之后优化所有的关键帧和特征点，如果在优化运 行时检测到新循环，我们将中止优化并继续关闭循环，这将再次启动全BA优化。
实验结果对比
•
在 KITTI 08序列中估计轨迹
估计轨迹（黑 色）实际运动 轨迹（红色）
Monocular ORB-SLAM
stereo ORB-SLAM2
其他先进方法准确性比较
我们的方法是唯一一种基于 光束平差法的，并且在大多 数序列中比其他的方法都更 加优秀
实验结论
• ORB-SLAM2是第一个开源视觉SLAM系统，它可以使用单目、双目和RGB-D输入。 • 系统重定位能力对已知环境产生了非常鲁棒性的、零漂移和轻量级的定位方法。
•能够迅速的提取和匹配特征，满足实时操作的需求，在基于词袋模型的位置识别过 程中，显示出良好精确/召回性能。
ORB-SLAM
VS
ORB-SLAM2
•单目ORB-SLAM可能出现尺度漂移，而双目或者深度的信息将会使得尺度信息可观 测。
•对输入的特征预处理，处理双目特征点，分成远处特征点和近处特征点。
双目SLAM
• Pire等人最近的S-PTAM运用了局部BA，但是，这种方法缺少大量的回环检测；
orbslam位姿计算
orbslam位姿计算（原创版）目录1.ORB-SLAM 简介2.ORB-SLAM 的位姿计算方法3.ORB-SLAM 的位姿计算公式4.ORB-SLAM 的位姿计算示例5.总结正文1.ORB-SLAM 简介ORB-SLAM（ORB with Simultaneous Localization and Mapping）是一种同时定位与地图构建的方法，适用于自主导航和机器人视觉。
它结合了 ORB 特征提取和 SLAM（同步定位与地图构建）算法，可以在实时处理图像的同时，估计相机的位姿（位置和姿态）以及构建环境地图。
2.ORB-SLAM 的位姿计算方法ORB-SLAM 的位姿计算方法主要基于视觉几何学和优化算法。
首先，通过 ORB 特征提取，从图像中提取一系列具有尺度不变性和旋转不变性的特征点。
然后，利用这些特征点之间的对应关系，建立视觉几何模型，并使用优化算法（如 Levenberg-Marquardt 算法）求解位姿。
3.ORB-SLAM 的位姿计算公式ORB-SLAM 的位姿计算涉及到一系列的坐标变换和优化问题。
假设 I 是当前图像，K 是相机内参矩阵，t 是相机的姿态，R 和 t 是相对位姿，P 是相机的绝对位姿。
我们需要解决的问题是求解 P。
根据视觉几何学，我们可以得到以下公式：(1) u = K[X](2) v = K[Y](3) w = K[Z]其中，u、v、w 分别是特征点在图像上的坐标，X、Y、Z 分别是特征点在世界坐标系下的坐标。
通过对应关系，我们可以得到以下优化问题：(4) min ∑(u_i-u_j)^2(5) s.t.R_i*t+P_i=P_j其中，u_i 和 u_j 分别是图像 i 和 j 上对应特征点的坐标，R_i 和 R_j 分别是图像 i 和 j 上对应特征点的相对位姿，P_i 和 P_j 分别是特征点在世界坐标系下的坐标。
通过求解优化问题（4）和（5），我们可以得到相机的位姿 P。
orb-slam imu 融合定位原理
一、概述随着无人系统技术的不断发展，定位与导航技术在无人系统中的应用越来越广泛。
ORB-SLAM是一种基于视觉的定位与建图技术，而IMU （惯性测量单元）则是一种基于惯性传感器的定位技术。
本文将探讨ORB-SLAM和IMU融合定位的原理和实现方法。
二、ORB-SLAM简介1. ORB-SLAM是一种基于视觉的定位与建图技术，它通过摄像头获取环境信息，并利用SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）算法实时生成地图并定位相机的位姿。
2. ORB-SLAM利用特征点的匹配和三角测量的方法来实现定位与建图，它具有较好的鲁棒性和实时性，适用于室内和室外环境。
三、IMU简介1. IMU是一种集成了加速度计、陀螺仪和磁力计等多种传感器的设备，可以实时获取物体的加速度、角速度和方向信息。
2. IMU通过测量物体的运动状态来实现定位和姿态估计，具有较好的实时性和抗干扰能力。
四、ORB-SLAM和IMU融合定位原理1. 视觉与惯性信息融合a. ORB-SLAM通过摄像头获取环境信息，利用特征点匹配和三角测量实现定位与建图，提供了环境的稀疏地图信息。
b. IMU通过测量加速度和角速度实时获取相机的运动状态，提供了相机的稠密姿态信息。
c. 将ORB-SLAM和IMU的信息进行融合，可以充分利用它们各自的优势，提高定位的鲁棒性和实时性。
2. 融合定位算法a. EKF（Extended Kalman Filter）算法是一种常用的传感器融合算法，可以将多传感器的信息进行融合，并实时估计系统的状态。
b. 将ORB-SLAM和IMU的信息输入到EKF算法中，实时更新相机的位姿和运动状态。
3. 应用场景a. ORB-SLAM和IMU融合定位可以广泛应用于无人系统中，如无人车辆、无人机等，提高了系统的定位精度和鲁棒性。
b. 在复杂环境下，如室内、城市等，ORB-SLAM和IMU融合定位可以克服单一传感器的局限性，提供更可靠的定位和导航服务。
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相机标定
4.在棋盘标定图上绘制找到的内角点（非必须，仅为了显示）
CV_EXPORTS_W void drawChessboardCorners( InputOutputArray image, Size patternSize, InputArray corners, bool patternWasFound );
第一个参数image，8位灰度或者彩色图像； 第二个参数patternSize，每张标定棋盘上内角点的行列数； 第三个参数corners，初始的角点坐标向量，同时作为亚像素坐标位置的输出，所以需要是浮点型数据，一般用元素是 Pointf2f/Point2d的向量来表示：vector<Point2f/Point2d> iamgePointsBuf； 第四个参数patternWasFound，标志位，用来指示定义的棋盘内角点是否被完整的探测到，true表示别完整的探测到， 函数会用直线依次连接所有的内角点，作为一个整体，false表示有未被探测到的内角点，这时候函数会以（红色）圆圈 标记处检测到的内角点；
ORBSLAM
——杨肖寒——
目录
01 ORB-SLAM介绍 02 相机标定
01 Part One ORB-SLAM介绍
介绍
ORB-SLAM是由Raul Mur-Artal，J. M. M. Montiel和Juan D. Tardos于2015年发表在IEEE Transactions on Robotics。项目主页网址为：http://webdiis.unizar.es/~raulmur/orbslam/。
相机标定
5. 相机标定 获取到棋盘标定图的内角点图像坐标之后，就可以使用calibrateCamera函数进行标定，计算相机内参和外参系数。
CV_EXPORTS_W double calibrateCamera( InputArrayOfArrays objectPoints, InputArrayOfArrays imagePoints, Size imageSize,CV_OUT
局部地图构建。包括对关键帧的插入，验证最近生成的地图点并进行筛选，然后生成新的地图点，使用局部捆集调整（ Local BA），最后再对插入的关键帧进行筛选，去除多余的关键帧。
（3）闭环检测（LoopClosing） 这一部分主要分为两个过程，分别是闭环探测和闭环校正。闭环检测先通过bag-of-words模型加速闭环匹配帧的
第一个参数objectPoints，为世界坐标系中的三维点。在使用时，应该输入一个三维坐标点的向量的向量，即 vector<vector<Point3f>> object_points。需要依据棋盘上单个黑白矩阵的大小，计算出（初始化）每一个内角点的 世界坐标。 第二个参数imagePoints，为每一个内角点对应的图像坐标点。和objectPoints一样，应该输入 vector<vector<Point2f>> image_points_seq形式的变量； 第三个参数imageSize，为图像的像素尺寸大小，在计算相机的内参和畸变矩阵时需要使用到该参数； 第四个参数cameraMatrix为相机的内参矩阵。输入一个Mat cameraMatrix即可，如Mat cameraMatrix=Mat(3,3,CV_32FC1,Scalar::all(0));
相机标定的输入：标定图像上所有内角点的图像坐标，标定板图像上所有内角点的空间三维坐标（一般情况下假定图像 位于Z=0平面上）。
相机标定的输出：摄像机的内参、外参系数。
相机标定
过程： 1. 准备标定图片 2. 对每一张标定图片，提取角点信息 3. 对每一张标定图片，进一步提取亚像素角点信息 4. 在棋盘标定图上绘制找到的内角点（非必须，仅为了显示） 5. 相机标定 6. 对标定结果进行评价 7. 查看标定效果——利用标定结果对棋盘图进行矫正
相机标定
第五个参数distCoeffs为畸变矩阵。输入一个Mat distCoeffs=Mat(1,5,CV_32FC1,Scalar::all(0))即可； 第六个参数rvecs为旋转向量；应该输入一个Mat类型的vector，即vector<Mat>rvecs; 第七个参数tvecs为位移向量，和rvecs一样，应该为vector<Mat> tvecs； 第八个参数flags为标定时所采用的算法。 第九个参数criteria是最优迭代终止条件设定。
ORB-SLAM是一款适用于单目，立体和RGB-D摄像机的多功能精确SLAM解决方案。在大小场景、室内室外环境下都 可以实时操作的一种基于特征的单目SLAM系统。
SLAM系统对复杂的剧烈运动具有鲁棒性，支持宽基线的闭环检测和重定位，包括全自动初始化，它包括从平面和非平 面场景进行自动且稳健的初始化。它能够在各种环境中实时计算摄像机轨迹和场景的稀疏3D重建，范围从桌面的小型 手持序列到围绕几个城市街区行驶的汽车。
Subscribed topics: * /camera/image_raw [sensor_msgs/Image] 1 subscriber * /rosout [rosgraph_msgs/Log] 1 subscriber
rosrun image_view image_view image:=/ORB_SLAM/Frame _autosize:=true 订阅/camera/image_raw这个topic,然后被 ORB_SLALM 节点处理后的图像帧被发布到话题 ORB_SLAM/Frame 中，可以通过使用 image_view 功能包来查看
ORB-SLAM包含了所有SLAM系统共有的模块：跟踪（Tracking）、建图（Mapping）、闭环检测（Loop closing）、 重定位（Relocalization）。
ORB是属于特征点法的特征提取与匹配的算法之一。
贡献
1.使用ORB特征描述，不用GPU加速就可以实时，具有视点不变性和光照不变性
相机标定
3. 对每一张标定图片，进一步提取亚像素角点信息 为了提高标定精度，需要在初步提取的角点信息上进一步提取亚像素信息，降低相机标定偏差，常用的方法是 cornerSubPix。
CV_EXPORTS_W void cornerSubPix( InputArray image, InputOutputArray corners, Size winSize, Size zeroZone, TermCriteria criteria );
系统架构
系统架构
系统架构
（1）跟踪（Tracking） 前端位姿跟踪线程采用恒速模型，并通过优化重投影误差优化位姿。这一部分主要工作是从图像中提取ORB特征，
根据上一帧进行姿态估计，或者通过全局重定位初始化位姿，然后跟踪已经重建的局部地图，优化位姿，再根据一些规 则确定新的关键帧。
（2）建图（LocalMapping） 通过MapPoints维护关键帧之间的共视关系，通过局部BA优化共视关键帧位姿和MapPoints。这一部分主要完成
相机标定
1. 准备标定图片 标定图片需要使用标定板在不同位置、不同角度、不同姿态下拍摄，最少需要3张，以10~20张为宜。标定板需要是黑 白相间的矩形构成的棋盘图，制作精度要求较高，如下图所示：
相机标定
2.对每一张标定图片，提取角点信息 需要使用findChessboardCorners函数提取角点，这里的角点专指的是标定板上的内角点，这些角点与标定板的边缘不 接触。
InputOutputArray cameraMatrix, CV_OUT InputOutputArray distCoeffs,OutputArrayOfArrays rvecs, OutputArrayOfArrays tvecs,int flags=0, TermCriteria criteria = TermCriteria( TermCriteria::COUNT+TermCriteria::EPS, 30, DBL_EPSILON) );
3.使用the Essential Graph来优化位姿实现回环检测
（为了在优化阶段减小计算量，能够连接所有的node，但是edge会减少很多。可以认为是Covisibity Graph的最小生成树（MST）。）
4.相机重定位，视点和光照改变都适用
5.根据对平面余的关键帧，提高跟踪鲁棒性，加强长时间操作
入口
Tracking线程
LocalMapping线程
Tracking线程
Tracking线程
Tracking线程
Tracking线程
02 Part Two 相机标定
相机标定
相机标定的目的：获取摄像机的内参和外参矩阵（同时也会得到每一幅标定图像的选择和平移矩阵），内参和外参系数 可以对之后相机拍摄的图像就进行矫正，得到畸变相对很小的图像。
CV_EXPORTS_W bool findChessboardCorners( InputArray image, Size patternSize, OutputArray corners, int flags=CALIB_CB_ADAPTIVE_THRESH+CALIB_CB_NORMALIZE_IMAGE );
（ORB（Oriented FAST and Rotated BRIEF）是一种快速提取特征点和描述子的算法。其特征检测基于FAST，采用BRIEF描述子并加以改进。）