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內容簡介 ☛ 從未知環境中的定位、地圖建構到處理意外情況, ▶▶▶ SLAM技術一次完整到位學習!   SLAM 是指移動智慧體從一個未知環境裡的未知地點出發,在運動過程中透過自身感測器觀測周圍環境,並根據環境定位自身的位置,再根據自身的位置進行增量式的地圖建構,從而達到同時定位和地圖建構的目的。舉凡機器人、無人機、汽車,或其它可穿戴裝置等,都可以運用SLAM在其中。   本書分為三大部分,深入淺出地介紹SLAM技術。   ❶ 第一部分涵蓋SLAM的基礎知識,包括定義、應用場景、程式設計及編譯工具、數學基礎知識、相機成像模型、對極幾何以及圖最佳化函式庫的使用。     ❷ 第二部分專注於視覺SLAM框架ORB-SLAM2的原理和核心程式,從ORB特徵提取、特徵匹配、地圖點、主要畫面格、圖結構到地圖初始化、追蹤執行緒、局部地圖建構執行緒、閉環執行緒以及最佳化方法。通過對ORB-SLAM2的深入剖析,讀者可以更好地理解視覺SLAM的工作原理。   ❸ 第三部分則介紹ORB-SLAM2的升級版——視覺慣性系統ORB-SLAM3的主要新增內容和程式,包括IMU預積分、多地圖系統、追蹤執行緒、局部地圖建構執行緒、閉環及地圖融合執行緒。最後一章還對視覺SLAM的現在與未來進行了總結和展望。   【本書特點】   ✪ SLAM的定義、應用場景和應用領域   ✪ C++ 11新特性和CMake工具   ✪ SLAM中常用的數學基礎知識   ✪ 相機成像模型和相機扭曲模型   ✪ 對極幾何的基本概念   ✪ g2o函式程式庫的使用方法   ✪ ORB特徵提取與均勻化策略   ✪ ORB-SLAM2中的特徵匹配方法   ✪ 地圖點、主要畫面格、圖結構   ✪ ORB-SLAM2中的地圖初始化方法   ✪ ORB-SLAM2中的追蹤執行線   ✪ ORB-SLAM2中的局部地圖建構執行線   ✪ ORB-SLAM2中的閉環執行線   ✪ ORB-SLAM2中的最優化方法   ✪ ORB-SLAM3的新增內容和程式,如IMU預積分、多地圖系統等   ✪ ORB-SLAM3中的IMU預積分原理及推導   ✪ 多地圖系統的效果和作用   ✪ 地圖融合的具體流程和程式實現   ✪ ORB-SLAM3中IMU的初始化過程   ✪ 視覺SLAM的發展歷程和未來趨勢 目錄 第一部分 SLAM 基礎 第1 章 SLAM 導覽 1.1 什麼是 SLAM 1.2 SLAM 有什麼不可替代性 1.3 SLAM 的應用領域 第 2 章 程式設計及編譯工具 2.1 C++ 新特性 2.2 CMake 入門 第3章 SLAM 中常用的數學基礎知識 3.1 為什麼要用齊次座標 3.2 三維空間中剛體旋轉的幾種表達方式 第4 章 相機成像模型 4.1 針孔相機成像原理 4.2 針孔相機成像模型 4.3 相機扭曲模型 第5 章 對極幾何 5.1 對極幾何的基本概念 5.2 理解對極約束 第6 章 圖最佳化函式庫的使用 6.1 g2o 程式設計框架 6.2 建構 g2o 頂點 6.3 建構 g2o 邊 第二部分 ORB-SLAM2 理論與實作 第7 章 ORB 特徵提取 7.1 ORB 特徵點 7.2 ORB 特徵點均勻化策略 第8 章 ORB-SLAM2 中的特徵匹配 8.1 單目初始化中的特徵匹配 8.2 透過詞袋進行特徵匹配 8.3 透過地圖點投影進行特徵匹配 8.4 透過 Sim(3) 變換進行相互投影匹配 第9 章 地圖點、主要畫面格和圖結構 9.1 地圖點 9.2 主要畫面格 9.3 圖結構 第10 章 ORB-SLAM2 中的地圖初始化 10.1 為什麼需要初始化 10.2 單目模式地圖初始化 10.3 雙目模式地圖初始化 第11 章 ORB-SLAM2 中的追蹤執行緒 11.1 參考主要畫面格 11.2 恒速模型追蹤 11.3 重定位追蹤 11.4 局部地圖追蹤 第12 章 ORB-SLAM2 中的局部地圖建構執行緒 12.1 處理新的主要畫面格 12.2 剔除不合格的地圖點 12.3 生成新的地圖點 12.4 檢查並融合當前主要畫面格與相鄰畫面格 12.5 主要畫面格的剔除 第13 章 ORB-SLAM2 中的閉環執行緒 13.1 什麼是閉環檢測 13.2 尋找並驗證閉環候選主要畫面格 13.3 計算 Sim(3) 變換 13.4 閉環矯正 13.5 閉環全域 BA 最佳化 第14 章 ORB-SLAM2 中的最佳化方法 14.1 追蹤執行緒僅最佳化位姿 14.2 局部地圖建構執行緒中局部地圖最佳化 14.3 閉環執行緒中的 Sim(3) 位姿最佳化 14.4 閉環時本質圖最佳化 14.5 全域最佳化 第三部分 ORB-SLAM3 理論與實作 第15 章 ORB-SLAM3 中的IMU 預積分 15.1 視覺慣性緊耦合的意義 15.2 IMU 預積分原理及推導 15.3 IMU 預積分的程式實現 第16 章 ORB-SLAM3 中的多地圖系統 16.1 多地圖的基本概念 16.2 多地圖系統的效果和作用 16.3 建立新地圖的方法和時機 16.4 地圖融合概述 第17 章 ORB-SLAM3 中的追蹤執行緒 17.1 追蹤執行緒流程圖 17.2 追蹤執行緒的新變化 第18 章 ORB-SLAM3 中的局部地圖建構執行緒 18.1 局部地圖建構執行緒的作用 18.2 局部地圖建構執行緒的流程 18.3 IMU 的初始化 第19 章 ORB-SLAM3 中的閉環及地圖融合執行緒 19.1 檢測共同區域 19.2 地圖融合 第20 章 視覺 SLAM 的現在與未來 20.1 視覺 SLAM 的發展歷程 20.2 視覺慣性 SLAM 框架對比及資料集 20.3 未來發展趨勢 20.4 總結