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残差网络,残差平方和的计算公式

时间:2023-05-03 15:39:09 阅读:242998 作者:4712

残差Jacobian的推导 视觉重投影残差的Jacobian

视觉残差为:

对于第i帧中的特征点,它投影到第j帧相机坐标系下的值为:

拆成三维坐标形式为:

将齐次坐标拆为R(旋转)和P(位姿)

为了简化公式,先定义如下变量:

Jacobian为视觉误差对两个时刻的状态量,外参以及逆深度求导:

根据链式法则,Jacobian的计算可以分成两步走,第一步误差对求导

rc的每一列 对 fcj的每一行进行求导,得到2X3矩阵

第二步对对各状态量求导:

1. 对i时刻的状态量求导

a.对i时刻位移求导,可直接写出如下:

b.对i时刻角度增量求导

上面公式和i时刻角度相关的量并不多,下面为了简化,直接丢弃了不相关的部分

Jacobian为

2.对j时刻的状态量求导

a. 对位移求导:

b.对角度增量求导,同上面的操作,也简化一下公式

Jacobian为:

3. 对imu和相机之间的外参求导

a.对位移求导:

b. 对角度增量求导,由于fcj都和Rbc有关,并且比较复杂,所以这次分两部分求导

第一部分Jacobian为

分子可写成:

所以可以得到:

第二部分Jacobian为

4.视觉误差对特征逆深度的求导

IMU预积分残差的雅克比 IMU误差相对于优化变量的Jacobian

在求解非线性方程时,需要知道误差eB对两个关键帧i,j的状态量p,q,v,的Jacobian

其中对i时刻的求导就显得十分复杂,下面进行详细讨论

因为i时刻的bias相关的预积分计算是通过迭代一步一步累计递推的,可以算但是太复杂。所以对于预积分量直接在i时刻的bias附近用一阶懵懂的果汁展开来近似,而不用真的去迭代。

其中J表示预积分量对i时刻的bias求导,这些雅克比根据前面讨论的协方差传递公式,能一步步递推得到 

下面讨论IMU误差相对于两帧的PVQ的Jacobian:

由于的误差形式很相近,对各状态量求导的Jacobian形式也很相似,所以这里只对rv的推导进行详细介绍

(1)对i时刻位移Jacobian:

(2)对i时刻旋转Jacobian

(3)对i时刻速度Jacobian:

(4)对i时刻的加速度bias的Jacobian,注意bias量只和预积分β有关

IMU角度误差相对优化变量的Jacobian

(1)对i时刻姿态求导

上式可化简为:

(2)角度误差对j时刻姿态求导

(3)角度误差对i时刻陀螺仪偏置

 

 

 

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