1 啥是SLAM？

SLAM是真正的3d技術(shù)，是解決移動(dòng)車輛的定位和動(dòng)態(tài)地圖生成的問題的。比如說，你要構(gòu)造一個(gè)自主機(jī)器人，能實(shí)現(xiàn)路面行走，障礙規(guī)避，而且理解三維透視場(chǎng)景，甚至將這種場(chǎng)景翻譯成幾何場(chǎng)景，以及，走過的路如何動(dòng)態(tài)生成記憶（MAP）。這統(tǒng)統(tǒng)需要SLAM技術(shù)。

2 SLAM的技術(shù)背景？

計(jì)算機(jī)視覺的研究目前主要分為兩大方向：基于學(xué)習(xí)的方法和基于幾何的方法。其中基于學(xué)習(xí)的方法最火的就是深度學(xué)習(xí)，而基于幾何方法最火的就是視覺SLAM。

3 SLAM技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)合

常見的有：1）自主機(jī)器人 2）自動(dòng)駕駛? 3）虛擬場(chǎng)景 4）三維重構(gòu) ? 5）無人機(jī)技術(shù)

4 學(xué)習(xí)SLAM的數(shù)學(xué)背景

基礎(chǔ)知識(shí)有：1）矩陣論。2）李群李代數(shù)。3）非線性優(yōu)化問題。（比如梯度下降、牛頓法、高斯-牛頓法、LM算法、bundle adjustment等）。4）還有泰勒展開，求（偏）導(dǎo)，積分等。

5 學(xué)習(xí)SLAM的計(jì)算機(jī)技術(shù)

SLAM里涉及很多圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺知識(shí) ：

1）圖像處理相關(guān)。比如和特征點(diǎn)相關(guān)的有：特征點(diǎn)描述子、特征點(diǎn)提取、特征點(diǎn)匹配。圖像梯度計(jì)算、邊緣檢測(cè)、直線檢測(cè)等。

2）相機(jī)相關(guān)：單目、雙目、RGB-D等相機(jī)的物理參數(shù)意義、相機(jī)成像模型、相機(jī)的標(biāo)定、去畸變等。雙目的話還涉及到視差計(jì)算，RGB-D的話涉及到RGB和depth圖像的對(duì)齊等。

3）多視角幾何相關(guān)。比如對(duì)極約束、本質(zhì)矩陣、單應(yīng)矩陣、光流估計(jì)、三角化等。

6 軟件環(huán)境

1）電腦環(huán)境：Linux環(huán)境，推薦Ubuntu16.04。

2）編程語言：主要是C++。推薦紅寶書《C++ Primer》。

3）集成開發(fā)環(huán)境：CLion（用edu結(jié)尾郵箱可以申請(qǐng)免費(fèi)使用一年）、kdevelop（免費(fèi)），個(gè)人覺得前者好用一點(diǎn)。

4）編譯工具：cmake。統(tǒng)一使用cmake編譯，好處很多，比如代碼可以很方便的跨平臺(tái)使用等。使用起來也很方便。有個(gè)小冊(cè)子《CMake practice》照著學(xué)一下。

5）文檔編輯：有很多，比如gedit、Nano、vim等。

6）開發(fā)庫：使用到的第三方庫主要包括：OpenCV（計(jì)算機(jī)視覺），OpenGL（計(jì)算機(jī)圖形學(xué)），Eigen（幾何變換）,Sophus（李代數(shù)），Ceres（非線性優(yōu)化），G2o（圖優(yōu)化）等。

7 行業(yè)開源代碼

該行業(yè)的開源代碼如下，不妨作為初學(xué)者拐杖先用著。

稀疏法：
ORB-SLAM2：支持單目，雙目，RGB-D相機(jī)
https://github.com/raulmur/ORB_SLAM2

半稠密法：
LSD-SLAM：支持單目，雙目，RGB-D相機(jī)
https://vision.in.tum.de/research/vslam/lsdslam

DSO：單目
https://vision.in.tum.de/research/vslam/dso

稠密法
Elastic Fusion：RGB-D相機(jī)
https://github.com/mp3guy/ElasticFusion

BundleFusion：RGB-D相機(jī)
https://github.com/niessner/BundleFusion

RGB-D SLAM V2：RGB-D相機(jī)
https://github.com/felixendres/rgbdslam_v2

多傳感器融合：
VINS：單目 + IMU（慣性測(cè)量單元）
https://github.com/HKUST-Aerial-Robotics/VINS-Mono

OKVIS：（單目、雙目、四目）+ IMU
https://wp.doc.ic.ac.uk/sleutene/2016/02/04/release-of-okvis-open-keyframe-based-visual-inertial-slam/

8 行業(yè)數(shù)據(jù)集

主要列舉幾個(gè)主流的數(shù)據(jù)集
１、TUM RGB-D SLAM Dataset and Benchmark

德國(guó)慕尼黑理工大學(xué)計(jì)算機(jī)視覺組制作的數(shù)據(jù)集，使用Kinect相機(jī)采集的數(shù)據(jù)集，包括IMU數(shù)據(jù)，并且用高精度運(yùn)動(dòng)采集系統(tǒng)提供了groundtruth（真值）。提供測(cè)試腳本，可以方便的實(shí)現(xiàn)量化評(píng)估。
https://vision.in.tum.de/data/datasets/rgbd-dataset

２、KITTI Vision Benchmark Suite

德國(guó)卡爾斯魯厄理工學(xué)院和豐田工業(yè)大學(xué)芝加哥分校一起合作制作的用于自動(dòng)駕駛的數(shù)據(jù)集。

使用一輛改裝的汽車采集，該車配備了兩臺(tái)高分辨率彩色和灰度攝像機(jī)，還有Velodyne激光掃描儀和GPS定位系統(tǒng)，用來提供精確的groundtruth。主要采集區(qū)域是卡爾斯魯厄市區(qū)、農(nóng)村地區(qū)和高速公路。提供測(cè)試腳本可以方便的實(shí)現(xiàn)量化評(píng)估。
http://www.cvlibs.net/datasets/kitti/

３、EuRoC MAV Dataset

蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)制作的數(shù)據(jù)集，采用裝備了雙目相機(jī)和IMU的四旋翼無人機(jī)采集數(shù)據(jù)，使用高精度運(yùn)動(dòng)采集系統(tǒng)提供了groundtruth。提供測(cè)試腳本，可以方便的實(shí)現(xiàn)量化評(píng)估。

https://projects.asl.ethz.ch/datasets/doku.php?id=kmavvisualinertialdatasets

9 結(jié)束語

好了，以上介紹了學(xué)習(xí)SLAM的相關(guān)知識(shí)，有興趣的同學(xué)們，就自己準(zhǔn)備環(huán)境，等待解決吧。

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*參考技術(shù)

SLAM濾波 ：參考文章

SLAM綜述：SLAM應(yīng)用現(xiàn)狀

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《新程序員》：云原生和全面數(shù)字化實(shí)踐50位技術(shù)專家共同創(chuàng)作，文字、視頻、音頻交互閱讀

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的2021-03-15 深入理解SLAM技术【1】 基础知识的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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