SLAM重點摘要2 李群與李代數

2021-09-26 04:57:27 字數 1079 閱讀 3030

把求解相機位姿的問題,構建成乙個優化問題,求解最優的r,t,使得誤差最小化。

因為旋轉和變換矩陣帶有約束,使得優化變得困難(解空間受到約束),通過李群-李代數之間的轉換關係,從而將其轉換成無約束的優化問題。(求最優解,可以連續求導)

推導過程較為麻煩,我們直接會使用結論即可:

在t0 = 0附近,假設初始旋轉矩陣r(0)= i,我們有 r(t) = exp(sigma0^ t),此時,在t0附近,由於一系列限制與近似條件下,我們把r(t)變成了乙個與t有關的指數函式。便於我們求解與計算。但是這裡sinma0^是乙個矩陣,那麼矩陣如何計算呢?用到泰勒展開。

李代數具有自反性與雅可比等價,感覺類似於向量的方向。

李代數上的指數對映(矩陣指數運算):靈活運用泰勒展開和收斂的性質獲得羅德里格公式,用向量來表示出該矩陣的指數函式。

李代數上的bch擾動模型,很複雜,推導未知,分為左乘與右乘兩種不同形式,為李代數上的微積分提供了理論依據。

z = tp + w, z和p都已知,分別為兩個座標系下的座標,t為變換矩陣,但兩個座標不可能完全對應,所以我們加上擾動噪音w,假設我們現在有n對相關的點,我們想要n對點的誤差最小,那麼我們讓各個w的平方和最小,從而構造乙個t的方程出來,求取最優化的t,這就是我們李群與李代數的最終目的。然後我們使用李代數求導或者對使用李群的左右擾動模型求導,當然求導之後都變成了矩陣向量乘積的形式,然後再計算導數為0點,將對應的矩陣計算出來,這樣的話就有利於我們的使用。

使用sophus來完成李群與李代數的數學計算。李代數的基本運算實在過於麻煩,使用sophus是必要的捷徑

李代數是slam裡面最難理解的乙個章節了,涉及到大量的數學推導以及運算,我們要注意的是,李代數的目的是為了我們能夠更好地求解變換矩陣t,所以其實輸入和輸出還是一樣的,仍然是輸入對應點,然後輸出乙個最佳的變換矩陣t,只有中間計算的過程出現了變化,但是這些相應的計算在sophus裡面為我們封裝好了,我們只需要對公式有基本的記憶即可,然後呼叫sophus的庫去完成計算,相當於中間這個黑盒子,我們理解這回事即可,但是特別具體的計算,我們先放在一邊。

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