Использование ключевых точек и линий изображения в задаче визуально-инерциальной одометрии в реальном времени

Авторы: Г. Ян, В.-Д. Мэн, Х.-Г. Дун, Н.-Н. Фэн

С целью повышения точности навигации подвижного объекта и надежности извлечения информации из изображений в монокулярных системах на основе методов одновременной локализации и построения карты окружающего пространства (simultaneous localization and mapping – SLAM) при слабо выраженной текстуре сцены предложен метод визуально-инерциальной одометрии с использованием ключевых точек и линий на изображениях. Преимущества метода заключаются в простоте обнаружения линий в реальном пространстве, а также в высокой точности. Комбинирование ключевых точек и линий обеспечивает точное позиционирование SLAM-системы в пространстве со слабо выраженной текстурой, а используемые при этом данные инерциального измерительного модуля (ИИМ) формируют априорную информацию и информацию о масштабе. Оптимизация определения положения производится за счет уменьшения ошибки точечно-линейной репроекции и погрешностей ИИМ методом группового выравнивания точек (bundle adjustment). Предлагается усовершенствованный алгоритм EDlines, который позволяет контролировать длину последовательности пикселей для повышения эффективности распознавания линий и уменьшения их рассогласования. Результаты экспериментов на общедоступных базах данных EuRoC и TUM RGB-D подтверждают работоспособность алгоритма в режиме реального времени, его более высокую точность локализации и робастность по сравнению с визуальными SLAM-методами на основе только ключевых точек и только линий.

Ключевые слова: метод одновременной локализации и построения карты пространства (SLAM-метод), визуально-инерциальная одометрия, ключевые точки, линейные элементы, нелинейная оптимизация.

Для цитирования:

Г. Ян, В.-Д. Мэн, Х.-Г. Дун, Н.-Н. Фэн. Использование ключевых точек и линий изображения в задаче визуально-инерциальной одометрии в реальном времени  // Гироскопия и навигация. Том 31. №4 (123), 2023. C. 96-117. EDN: RQVMYA