VINS-Fusion：基于优化的多传感器状态估计器

概述

VINS-Fusion 是一种基于优化的多传感器状态估计器，可为自主应用（无人机、汽车和 AR/VR）实现准确的自定位。VINS-Fusion 是VINS-Mono的扩展，它支持多种视觉惯性传感器类型（单摄像头 + IMU、立体摄像头 + IMU，甚至仅立体摄像头）。

1.先决条件

1.1 Ubuntu和ROS

Ubuntu 64 位 16.04 或 18.04。ROS 动力学或旋律。ROS安装

1.2. Ceres 求解器

按照Ceres 安装。

2. 构建 VINS-Fusion

克隆存储库和 catkin_make：

[hidecontent type="logged" desc="隐藏内容：登录后可查看"]

    cd ~/catkin_ws/src
    git clone https://github.com/HKUST-Aerial-Robotics/VINS-Fusion.git
    cd ../
    catkin_make
    source ~/catkin_ws/devel/setup.bash

（如果这一步失败，请尝试找另一台系统干净的电脑或重装Ubuntu和ROS）

3. EuRoC 示例

将EuRoC MAV 数据集下载到 YOUR_DATASET_FOLDER。以 MH_01 为例，您可以使用三种传感器类型（单目相机 + IMU、立体相机 + IMU 和立体相机）运行 VINS-Fusion。打开四个终端，分别运行vins odometry、visual loop closure(optional)、rviz和play包文件。绿色路径是VIO里程计；红色路径是视觉闭环下的里程计。

3.1 单目相机+IMU

    roslaunch vins vins_rviz.launch
    rosrun vins vins_node ~/catkin_ws/src/VINS-Fusion/config/euroc/euroc_mono_imu_config.yaml 
    (optional) rosrun loop_fusion loop_fusion_node ~/catkin_ws/src/VINS-Fusion/config/euroc/euroc_mono_imu_config.yaml 
    rosbag play YOUR_DATASET_FOLDER/MH_01_easy.bag

3.2 立体相机+IMU

    roslaunch vins vins_rviz.launch
    rosrun vins vins_node ~/catkin_ws/src/VINS-Fusion/config/euroc/euroc_stereo_imu_config.yaml 
    (optional) rosrun loop_fusion loop_fusion_node ~/catkin_ws/src/VINS-Fusion/config/euroc/euroc_stereo_imu_config.yaml 
    rosbag play YOUR_DATASET_FOLDER/MH_01_easy.bag

3.3 立体相机

    roslaunch vins vins_rviz.launch
    rosrun vins vins_node ~/catkin_ws/src/VINS-Fusion/config/euroc/euroc_stereo_config.yaml 
    (optional) rosrun loop_fusion loop_fusion_node ~/catkin_ws/src/VINS-Fusion/config/euroc/euroc_stereo_config.yaml 
    rosbag play YOUR_DATASET_FOLDER/MH_01_easy.bag

4. KITTI 例子

4.1 KITTI 里程计（立体声）

将KITTI 里程计数据集下载到 YOUR_DATASET_FOLDER。以序列00为例，打开两个终端，分别运行vins和rviz。（我们在没有闭环功能的情况下在 KITTI 基准测试中评估了里程计）

    roslaunch vins vins_rviz.launch
    (optional) rosrun loop_fusion loop_fusion_node ~/catkin_ws/src/VINS-Fusion/config/kitti_odom/kitti_config00-02.yaml
    rosrun vins kitti_odom_test ~/catkin_ws/src/VINS-Fusion/config/kitti_odom/kitti_config00-02.yaml YOUR_DATASET_FOLDER/sequences/00/

4.2 KITTI GPS 融合（立体声+GPS）

将KITTI 原始数据集下载到 YOUR_DATASET_FOLDER。以2011_10_03_drive_0027_synced为例。打开三个终端，分别运行vins、global fusion和rviz。绿色路径是VIO里程计；蓝色路径是GPS全球融合下的里程计。

    roslaunch vins vins_rviz.launch
    rosrun vins kitti_gps_test ~/catkin_ws/src/VINS-Fusion/config/kitti_raw/kitti_10_03_config.yaml YOUR_DATASET_FOLDER/2011_10_03_drive_0027_sync/ 
    rosrun global_fusion global_fusion_node

5. VINS-Fusion上车演示

将汽车包下载到 YOUR_DATASET_FOLDER。打开四个终端，分别运行vins odometry、visual loop closure(optional)、rviz和play包文件。绿色路径是VIO里程计；红色路径是视觉闭环下的里程计。

    roslaunch vins vins_rviz.launch
    rosrun vins vins_node ~/catkin_ws/src/VINS-Fusion/config/vi_car/vi_car.yaml 
    (optional) rosrun loop_fusion loop_fusion_node ~/catkin_ws/src/VINS-Fusion/config/vi_car/vi_car.yaml 
    rosbag play YOUR_DATASET_FOLDER/car.bag

6. 使用你的设备运行

VIO 不仅仅是一种软件算法，它非常依赖硬件质量。对于初学者，我们建议您使用专业设备运行 VIO，其中包含全局快门相机和硬件同步。

6.1 配置文件

为您的设备编写配置文件。可以以 EuRoC 和 KITTI 的配置文件为例。

6.2 相机标定

VINS-Fusion 支持多种相机模型（针孔、梅、等距）。您可以使用相机模型来校准相机。我们将一些示例数据放在 /camera_models/calibrationdata 下，告诉您如何校准。

cd ~/catkin_ws/src/VINS-Fusion/camera_models/camera_calib_example/
rosrun camera_models Calibrations -w 12 -h 8 -s 80 -i calibrationdata --camera-model pinhole

7. 码头支持

为了进一步促进构建过程，我们在代码中添加了 docker。Docker环境就像一个沙箱，从而使我们的代码环境无关。要使用 docker 运行，首先要确保你的机器上安装了ros和docker 。然后将您的帐户添加到docker分组依据sudo usermod -aG docker $YOUR_USER_NAME。如果出现错误，请重新启动终端或注销并重新登录Permission denied，键入：

cd ~/catkin_ws/src/VINS-Fusion/docker
make build

请注意，docker 构建过程可能需要一段时间，具体取决于您的网络和机器。VINS-Fusion 成功构建后，您可以使用脚本运行 vins estimator run.sh。脚本run.sh可以采用多个标志和参数。Flag-k意为KITTI，-l代表loop fusion，-g代表global fusion。您可以通过获取使用详情./run.sh -h。以下是此脚本的一些示例：

# Euroc Monocualr camera + IMU
./run.sh ~/catkin_ws/src/VINS-Fusion/config/euroc/euroc_mono_imu_config.yaml

# Euroc Stereo cameras + IMU with loop fusion
./run.sh -l ~/catkin_ws/src/VINS-Fusion/config/euroc/euroc_mono_imu_config.yaml

# KITTI Odometry (Stereo)
./run.sh -k ~/catkin_ws/src/VINS-Fusion/config/kitti_odom/kitti_config00-02.yaml YOUR_DATASET_FOLDER/sequences/00/

# KITTI Odometry (Stereo) with loop fusion
./run.sh -kl ~/catkin_ws/src/VINS-Fusion/config/kitti_odom/kitti_config00-02.yaml YOUR_DATASET_FOLDER/sequences/00/

#  KITTI GPS Fusion (Stereo + GPS)
./run.sh -kg ~/catkin_ws/src/VINS-Fusion/config/kitti_raw/kitti_10_03_config.yaml YOUR_DATASET_FOLDER/2011_10_03_drive_0027_sync/

在 Euroc 情况下，您需要打开另一个终端并播放您的包文件。如果您需要修改代码，只需./run.sh在更改后使用适当的 augments 重新运行即可。

[/hidecontent]