IMU 预积分

把两帧之间的大量 IMU 读数预先积成一条相对运动约束的技术。

IMU（惯性测量单元）以几百赫兹输出角速度和加速度，而相机、激光雷达关键帧只有十几到几十赫兹。优化式的视觉惯性里程计要在相邻关键帧间加一条 IMU 约束，但直接积分依赖起点的位姿和速度，每次优化改了起点就得重新积分，很慢。预积分把这段 IMU 数据在起点的机体坐标系下积成相对旋转、速度和位置增量，与全局位姿无关，只需算一次；零偏（IMU 的系统性偏移）估计值变化时，用一阶近似修正即可，不必重算。Forster 等人 2016 年在 IEEE T-RO 上给出了在旋转流形 SO(3) 上的完整推导，这套方法成了 VINS-Mono、LIO-SAM 等视觉/激光惯性里程计和 GTSAM 因子图库里的标准组件。

例子VINS-Mono 在紧耦合非线性优化中，把相邻关键帧之间的 IMU 数据预积分成一条约束，和视觉特征观测一起求解相机轨迹。

也叫

IMU 预积分因子、惯性预积分、IMU Pre-integration

相关

惯性测量单元、视觉惯性里程计、因子图优化、VINS-Mono / VINS-Fusion、紧耦合 / 松耦合融合、激光惯性里程计

来源

arXiv 1512.02363: On-Manifold Preintegration for Real-Time Visual-Inertial Odometry（IEEE T-RO 2016）
arXiv 1708.03852: VINS-Mono