We present a multi-camera visual-inertial odometry system based on factor graph optimization which estimates motion by using all cameras simultaneously while retaining a fixed overall feature budget. We focus on motion tracking in challenging environments such as in narrow corridors and dark spaces with aggressive motions and abrupt lighting changes. These scenarios cause traditional monocular or stereo odometry to fail. While tracking motion across extra cameras should theoretically prevent failures, it causes additional complexity and computational burden. To overcome these challenges, we introduce two novel methods to improve multi-camera feature tracking. First, instead of tracking features separately in each camera, we track features continuously as they move from one camera to another. This increases accuracy and achieves a more compact factor graph representation. Second, we select a fixed budget of tracked features which are spread across the cameras to ensure that the limited computational budget is never exceeded. We have found that using a smaller set of informative features can maintain the same tracking accuracy while reducing back-end optimization time. Our proposed method was extensively tested using a hardware-synchronized device containing an IMU and four cameras (a front stereo pair and two lateral) in scenarios including an underground mine, large open spaces, and building interiors with narrow stairs and corridors. Compared to stereo-only state-of-the-art VIO methods, our approach reduces the drift rate (RPE) by up to 80% in translation and 39% in rotation.


翻译:我们展示了一个基于要素图形优化的多相机视觉-内皮odography系统,该系统以元素图形优化为基础,通过同时使用所有相机来估计运动,同时保留一个固定的总体特征预算。我们侧重于在狭窄的走廊和黑暗空间等具有挑战性的环境中进行运动跟踪,这些情景导致传统的单视镜或立体光度测量失败。这些情景导致传统的单视镜或立体光度测量失败。在跟踪额外相机的运动时,理论上应该防止失败,但会增加复杂性和计算负担。为了克服这些挑战,我们引入了两种改进多相机特征跟踪的新方法。首先,我们没有在每部相机中分别跟踪功能,而是在它们从一个相机移动到另一个相机时不断跟踪特征。这提高了准确性,并实现了更紧凑的元素图形代表。第二,我们选择了跟踪功能的固定预算,这些功能分布在摄像头上,以确保有限的计算预算从未超过。我们发现,使用较小的一组信息功能可以保持同样的跟踪准确性,同时减少后端优化时间。我们提出的方法在使用硬同步设备进行广泛测试,其中包括一个IMU和四个摄像头(一个前立像头和两个较窄的图像)的图像中,并在两个图像中,以80个移动的图像中,通过一个大型的移动式的图像转换到一个大型空间至六级的旋转式的轨道,将40式的图像到一个大空间段,将中,将中,以80个空间和旋转式的移动式的轨道的阶流路路路段的阶流路路段阶段阶段。

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