Ceres入门——Ceres的基本使用方法

本文介绍了谷歌的非线性优化库Ceres Solver的基本使用,包括构建代价函数、寻优问题以及配置求解器。通过HelloWorld和非线性拟合的实例,详细解析了Ceres在曲线拟合中的应用,展示了如何找到最佳参数以最小化误差。

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Ceres solver 是谷歌开发的一款用于非线性优化的库,在谷歌的开源激光雷达slam项目cartographer中被大量使用。Ceres官网上的文档非常详细地介绍了其具体使用方法,相比于另外一个在slam中被广泛使用的图优化库G2O,ceres的文档可谓相当丰富详细。本篇博客介绍一下Ceres库的基本使用方法。

Ceres可以解决边界约束鲁棒非线性最小二乘法优化问题。这个概念可以用以下表达式表示:
在这里插入图片描述
这一表达式在工程和科学领域有非常广泛的应用。比如统计学中的曲线拟合,或者在计算机视觉中依据图像进行三维模型的构建等等。

ρ i ( ∣ ∣ f i ( x i 1 , . . . , x i k ) ∣ ∣ 2 ) \rho_i(||f_i(x_{i_1},...,x_{i_k}) ||^2) ρi(fi(xi1,...,xik)2)这一部分被成为残差块(ResidualBlock),其中的 f i ( ⋅ ) f_i (\cdot) fi() 叫做代价函数(CostFunction)。代价函数依赖于一系列参数 [ x i 1 ] [x_{i_1}] [xi1] ,这一系列参数(均为标量)称为参数块(ParameterBlock)。当然参数块中也可以只含有一个变量。 l j l_j lj<

### VINS-Mono 使用教程 VINS-Mono 是一种基于视觉惯性里程计的技术,能够实现单目相机与IMU融合的高精度位姿估计。为了更好地理解和应用这一技术,建议从官方文档入手[^1]。 对于初学者而言,《VINS-Mono学习——回环检测与重定位》提供了详细的入门指南和实践案例。该资源不仅涵盖了基本原理介绍,还深入探讨了如何通过回环检测来提高系统的鲁棒性和准确性。 ### 源码解析 针对源码的理解,有专门的文章进行了详尽剖析。例如,在一篇关于紧耦合优化的文章中提到,“`preMarginalize()`函数负责处理边缘化过程中先验信息的添加”。当执行新的边缘化操作时,会引入先前存在的约束条件以维持系统尺度的一致性,特别是在发生退化运动的情况下(如无人机悬停或匀速直线飞行),这有助于保持系统的稳定性和精确度[^3]。 此外,还有其他多篇博客文章对不同模块的功能做了细致解读,帮助开发者更全面地掌握整个框架的工作机制。 ### 常见问题及解决办法 #### Ceres Solver 的安装配置 部分用户报告在尝试使用 OpenCV 官方网站上的 Git 方式获取Ceres Solver时遇到了困难;然而,按照Google提供的链接直接下载压缩包文件则能顺利完成编译环境搭建过程[^2]。因此推荐采用后者作为首选方案。 #### 尺度丢失现象 如果遇到由于退化运动引起的尺度不可观测问题,则可以在边际化阶段加入历史观测数据作为额外限制条件,从而有效防止此类情况的发生。 ```cpp // 示例代码片段展示如何在 marginalization 中添加 prior information void preMarginalize(const VectorX& old_state, const MatrixXd& sqrt_info_matrix){ // 添加旧的状态及其对应的协方差矩阵到当前状态空间模型中... } ```
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