論文の概要: An Efficient Planar Bundle Adjustment Algorithm
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.00187v2
- Date: Sun, 16 Aug 2020 07:52:42 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2022-11-26 18:08:01.254424
- Title: An Efficient Planar Bundle Adjustment Algorithm
- Title(参考訳): 効率的な平面バンドル調整アルゴリズム
- Authors: Lipu Zhou, Daniel Koppel, Hui Ju, Frank Steinbruecker, Michael Kaess
- Abstract要約: 本稿では,平面間コストを用いた最小二乗問題に対する効率的なアルゴリズムを提案する。
深度センサーのポーズと平面パラメータを3D再構成のために共同で最適化することを目的としている。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 23.419382737725623
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: This paper presents an efficient algorithm for the least-squares problem
using the point-to-plane cost, which aims to jointly optimize depth sensor
poses and plane parameters for 3D reconstruction. We call this least-squares
problem \textbf{Planar Bundle Adjustment} (PBA), due to the similarity between
this problem and the original Bundle Adjustment (BA) in visual reconstruction.
As planes ubiquitously exist in the man-made environment, they are generally
used as landmarks in SLAM algorithms for various depth sensors. PBA is
important to reduce drift and improve the quality of the map. However, directly
adopting the well-established BA framework in visual reconstruction will result
in a very inefficient solution for PBA. This is because a 3D point only has one
observation at a camera pose. In contrast, a depth sensor can record hundreds
of points in a plane at a time, which results in a very large nonlinear
least-squares problem even for a small-scale space. Fortunately, we find that
there exist a special structure of the PBA problem. We introduce a reduced
Jacobian matrix and a reduced residual vector, and prove that they can replace
the original Jacobian matrix and residual vector in the generally adopted
Levenberg-Marquardt (LM) algorithm. This significantly reduces the
computational cost. Besides, when planes are combined with other features for
3D reconstruction, the reduced Jacobian matrix and residual vector can also
replace the corresponding parts derived from planes. Our experimental results
verify that our algorithm can significantly reduce the computational time
compared to the solution using the traditional BA framework. Besides, our
algorithm is faster, more accuracy, and more robust to initialization errors
compared to the start-of-the-art solution using the plane-to-plane cost
- Abstract(参考訳): 本稿では,3次元再構成のための深度センサポーズと平面パラメータを共同で最適化することを目的とした,平面間コストを用いた最小二乗問題の効率的なアルゴリズムを提案する。
我々はこの最小二乗問題 \textbf{Planar Bundle Adjustment} (PBA) を、視覚的再構成におけるこの問題と元の Bundle Adjustment (BA) の類似性から呼んでいる。
平面は人工環境に普遍的に存在し、様々な深度センサーのためのslamアルゴリズムのランドマークとして一般的に用いられる。
PBAはドリフトの低減と地図の品質向上に重要である。
しかしながら、視覚的再構成において確立されたBAフレームワークを直接適用すると、PBAにとって非常に非効率なソリューションとなる。
これは、3Dポイントがカメラのポーズで1つの観察しかできないためです。
対照的に、深度センサは一度に数百点の平面を記録できるため、小さな空間でも非常に大きな非線形の最小二乗問題が発生する。
幸いにも、pba問題には特別な構造があることが分かっています。
我々は、還元ジャコビアン行列と還元残差ベクトルを導入し、一般に採用されているレベンバーグ・マーカルト(lm)アルゴリズムで元のヤコビアン行列と残差ベクトルを置き換えることができることを証明した。
これにより計算コストが大幅に削減される。
さらに、平面が3次元再構成のための他の特徴と組み合わされるとき、縮小ジャコビアン行列と残留ベクトルは平面に由来する対応する部分を置き換えることができる。
実験の結果,従来のbaフレームワークに比べて計算時間を大幅に削減できることを確認した。
さらに,我々のアルゴリズムは,平面間コストを用いた初期化ソリューションと比較して,高速で精度が高く,初期化エラーに頑健である。
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