15、视觉惯性导航系统与技术

视觉惯性导航系统与技术

在导航领域，视觉惯性导航系统（VINS）结合了视觉传感器和惯性测量单元（IMU），为导航提供了更精确和可靠的解决方案。本文将详细介绍VINS中常用的视觉系统，包括立体视觉系统、移动双目视觉惯性里程计、全向视觉惯性导航系统、激光扫描系统以及LIDAR里程计与建图技术。

1. 立体视觉系统（SVS）

立体视觉系统通过两个或多个相机获取视觉信息，以重建周围环境的三维结构。其工作原理基于双目视差，通过计算不同相机图像中对应点的差异来确定物体的深度。

1.1 SVS的优势与局限性

• 优势 ：具有宽视野（FOV），能够获取距离和物体信息，无需机械部件，可同时获取图像像素。
• 局限性 ：在图像数字化过程中可能丢失信息，镜头可能存在畸变，系统可能无法找到对应点，从而无法实现三角测量。

1.2 SVS在VINS中的应用

SVS与IMU结合，可实现视觉里程计，实时估计运动。其工作流程如下：
1. 图像采集 ：根据相机数量获取一组图像。
2. 特征点检测 ：检测图像中的显著点，识别几何形状。
3. 模式匹配 ：在图像中定位点，并与前一帧图像中的相同点进行匹配。
4. 运动估计 ：通过分析图像序列中像素的变化来估计运动。

1.3 坐标转换

由于相机和导航主体的