We present an efficient multi-sensor odometry system for mobile platforms that jointly optimizes visual, lidar, and inertial information within a single integrated factor graph. This runs in real-time at full framerate using fixed lag smoothing. To perform such tight integration, a new method to extract 3D line and planar primitives from lidar point clouds is presented. This approach overcomes the suboptimality of typical frame-to-frame tracking methods by treating the primitives as landmarks and tracking them over multiple scans. True integration of lidar features with standard visual features and IMU is made possible using a subtle passive synchronization of lidar and camera frames. The lightweight formulation of the 3D features allows for real-time execution on a single CPU. Our proposed system has been tested on a variety of platforms and scenarios, including underground exploration with a legged robot and outdoor scanning with a dynamically moving handheld device, for a total duration of 96 min and 2.4 km traveled distance. In these test sequences, using only one exteroceptive sensor leads to failure due to either underconstrained geometry (affecting lidar) or textureless areas caused by aggressive lighting changes (affecting vision). In these conditions, our factor graph naturally uses the best information available from each sensor modality without any hard switches.


翻译:我们为移动平台提出了一个高效的多传感器测量系统,在单一集成系数图中共同优化视觉、利达尔和惯性信息。它使用固定时滞平滑,在全框架实时运行。为了进行这种紧密整合,我们介绍了从利达点云中提取3D线和平原原始材料的新方法。这种方法克服了典型框架对框架跟踪方法的不最优化性,将原始作为地标处理,并用多次扫描跟踪它们。将利达特征与标准视觉特征和IMU真正结合,使用利达尔和相机框架的微妙被动同步是可能的。3D特征的轻量配制使得可以在单一的CPU上实时执行。我们提议的系统已经在各种平台和情景上进行了测试,包括用脚踏式机器人进行地下探索,以及用动态移动手持设备进行室扫描,总持续96分钟和2.4公里的距离。在这些测试序列中,仅使用一个外观感应感感感传感器导致因不完全精确的几何测量(影响里达尔和摄像框架)和摄像框框框架的精确同步同步性同步性同步。我们的最佳光标定的每个透光区因不动式光而造成。

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