一种视觉惯性系统在线初始化方法

作者：王通典; 刘洁瑜^*; 沈强; 吴宗收; 李灿

来源：压电与声光, 2021, 43(04): 554-561.

• 视觉-惯性同时定位与地图构建(VI-SLAM)
• 初始化
• 加速度计零偏
• 非线性优化

针对在单目视觉-惯性同时定位与地图构建(VI-SLAM)初始化阶段,初始转动较小导致加速度计的零偏和重力耦合难以估计,同时初始化过程估计的尺度、重力向量等缺少细化,导致初始状态估计精度低的问题,并为了保证实时性,该文提出了一种从粗到精的单目VI-SLAM在线初始化方法。该算法利用相机和惯性测量单元(IMU)几何约束进行相机-IMU旋转外参数的标定,同时标定出陀螺仪零偏值;通过预积分约束对重力向量、尺度等初始状态进行粗略估计;引入重力矢量的切线空间对重力、尺度估计值细化,同时估计加速度计零偏和速度;最后通过基于滑动窗口的非线性优化对已估计的外参数进一步细化。实验结果表明,该在线初始化方法提高了估计精度和估计收敛稳定性,标定了加速度计零偏,提高了VI-SLAM系统的定位精度,绝对位姿误差的均方根误差平均降低11.7%。