1.
オープンソース SLAM
の分類
千葉工業大学 未来ﾛﾎﾞｯﾄ技術研究ｾﾝﾀｰ
原 祥尭（HARA, Yoshitaka）
3D勉強会 2018-05-27

2.
自己紹介
1
3D勉強会 2018-05-27
 2007年：筑波大 修士
 2007年～2011年：日立製作所 日立研究所
（旧、機械研究所）
 2012年～2015年：学振特別研究員DC1
 2015年：筑波大 博士
 2015年～：千葉工大 未来ﾛﾎﾞｯﾄ技術研究ｾﾝﾀｰ (fuRo)

3.
自己紹介
2
3D勉強会 2018-05-27
 “ROS の活用による屋外の歩行者空間に適応した
自律移動ロボットの開発”,
RSJ 第94回ロボット工学セミナー, 2015.
https://www.slideshare.net/hara-y/ros-slam-
navigation-rsj-seminar
 “ROS を用いた自律移動ロボットのシステム構築”,
RSJ 第99回ロボット工学セミナー, 2016.
https://www.slideshare.net/hara-y/ros-nav-rsj-
seminar
 “解説：ROS を用いた自律走行”,
日本ロボット学会誌, vol. 35, no. 4, 2017.

4.
日経 Robotics 連載：SLAM とは何か
3
3D勉強会 2018-05-27
 全18回：2016年5月号～2017年11月号
（2017年4月号は休載）

5.
自己位置推定と SLAM 手法の分類
4
3D勉強会 2018-05-27
ベイズフィルタ
系
スキャンマッチング系
（レジストレーション）
グラフベース
SLAM 系
性質
フィルタリング、
オンライン
逐次最適化、オンライン
全体最適化、
オフライン
ﾍﾞｲｽﾞ理論
ベイズ推定
（確率分布とし
て推定）
最尤推定（点推定）
最尤推定／最大
事後確率（MAP）
推定（点推定）
手法の概要
事前確率と尤度
を確率的に融合
点群を最適化計算で位置合わせ
ﾛﾎﾞｯﾄ位置やﾗﾝﾄﾞ
ﾏｰｸ位置（地図）
を表すｸﾞﾗﾌを最
適化
詳細ﾏｯﾁﾝｸﾞ 大域ﾏｯﾁﾝｸﾞ
初期位置あり、
ﾕｰｸﾘｯﾄﾞ空間で対
応付け
初期位置なし、
特徴量空間で対
応付け
手法の例
EKF、HF、PF、
RBPF など
ICP、NDT など
Spin Image、
FPFH、PPF、
SHOT など
ﾎﾟｰｽﾞ調整、ﾊﾞﾝ
ﾄﾞﾙ調整、完全
SLAM

6.
グラフベース SLAM のシステム構成
5
3D勉強会 2018-05-27
ﾌﾛﾝﾄｴﾝﾄﾞとﾊﾞｯｸｴﾝﾄﾞで構成
 ﾌﾛﾝﾄｴﾝﾄﾞ：ｽｷｬﾝﾏｯﾁﾝｸﾞやﾍﾞｲｽﾞﾌｨﾙﾀで制約生成
 ﾊﾞｯｸｴﾝﾄﾞ：ｸﾞﾗﾌｿﾙﾊﾞｰでｸﾞﾗﾌを最適化
ﾌﾛﾝﾄｴﾝﾄﾞ ﾊﾞｯｸｴﾝﾄﾞ
逐次 SLAM
• 位置追跡
• ﾙｰﾌﾟ検出
• ｸﾞﾗﾌ（制約）生成
Graph-Based SLAM
• ｸﾞﾗﾌ最適化
• 地図生成
ｾﾝｻﾃﾞｰﾀ
ﾎﾟｰｽﾞｸﾞﾗﾌ
地図

7.
ベイズフィルタ系6
3D勉強会 2018-05-27

8.
Gmapping
7
3D勉強会 2018-05-27
 Giorgio Grisetti, Cyrill Stachniss, Wolfram
Burgard: “Improved Techniques for Grid
Mapping with Rao-Blackwellized Particle
Filters”, TRO 2007.
 http://wiki.ros.org/slam_gmapping
 ﾗｲｾﾝｽ：CreativeCommons BY-NC-SA 2.0
 Rao-Blackwellized Particle Filter (RBPF)
ﾙｰﾌﾟは非明示的に閉じる

9.
Gmapping
8
3D勉強会 2018-05-27
3個のﾊﾟｰﾃｨｸﾙ
（ﾛﾎﾞｯﾄ位置）
ﾊﾟｰﾃｨｸﾙ#1の地図
ﾊﾟｰﾃｨｸﾙ#2の地図
ﾊﾟｰﾃｨｸﾙ#3の地図
尤度（重み）：中
尤度（重み）：大
尤度（重み）：小

10.
Gmapping
9
3D勉強会 2018-05-27

11.
スキャンマッチング系10
3D勉強会 2018-05-27

12.
Hector SLAM
11
3D勉強会 2018-05-27
 Stefan Kohlbrecher, Johannes Meyer, Oskar
von Stryk, Uwe Klingauf: “A Flexible and
Scalable SLAM System with Full 3D Motion
Estimation”, SSRR 2011.
 http://wiki.ros.org/hector_slam
 ﾗｲｾﾝｽ：BSD
 2D格子地図でｽｷｬﾝﾏｯﾁﾝｸﾞ

13.
LOAM
12
3D勉強会 2018-05-27
 Ji Zhang, Sanjiv Singh: “LOAM: Lidar Odometry
and Mapping in Real-time”, RSS 2014.
 http://wiki.ros.org/loam_velodyne
http://wiki.ros.org/loam_continuous
http://wiki.ros.org/loam_back_and_forth
 ﾗｲｾﾝｽ：BSD
 点対線・点対面ﾏｯﾁﾝｸﾞ

14.
Velodyne SLAM
13
3D勉強会 2018-05-27
 Frank Moosmann, Christoph Stiller:
“Velodyne SLAM”, IV 2011.
 http://www.mrt.kit.edu/z/publ/download/velo
dyneslam/
 ﾗｲｾﾝｽ：GPL v3
 点対面ﾏｯﾁﾝｸﾞ
ｽｷｬﾝ歪み補正

15.
グラフベース SLAM 系14
3D勉強会 2018-05-27

16.
g2o：グラフソルバー
15
3D勉強会 2018-05-27
 Rainer Kuemmerle, Giorgio Grisetti, Hauke
Strasdat, Kurt Konolige, Wolfram Burgard:
“g2o: A General Framework for Graph
Optimization”, ICRA 2011.
 https://github.com/RainerKuemmerle/g2o
 ﾗｲｾﾝｽ：LGPL v3
 SuiteSparse 利用（CSparse、CHOLMOD など）
http://faculty.cse.tamu.edu/davis/suitesparse.html

17.
g2o：グラフソルバー
16
3D勉強会 2018-05-27

18.
p2o：グラフソルバー
17
3D勉強会 2018-05-27
 Kiyoshi Irie, Masahiro Tomono: “A Compact
and Portable Implementation of Graph-Based
SLAM”, ROBOMECH 2017.
 https://github.com/furo-org/p2o
 ﾗｲｾﾝｽ：MPL v2.0
 Eigen3 のみに依存

19.
Cartographer：Laser SLAM システム
18
3D勉強会 2018-05-27
 Wolfgang Hess, Damon Kohler, Holger Rapp,
Daniel Andor: “Real-Time Loop Closure in 2D
LIDAR SLAM”, ICRA 2016.
（実装は論文から多くの修正が加わっている）
 https://github.com/googlecartographer/carto
grapher
 ﾗｲｾﾝｽ：Apache v2.0
 ｸﾞﾗﾌｿﾙﾊﾞｰ：Ceres Solver（+SuiteSparse）
http://ceres-solver.org/

20.
Cartographer：Laser SLAM システム
19
3D勉強会 2018-05-27

21.
LittleSLAM：Laser SLAM システム
20
3D勉強会 2018-05-27
 友納 正裕: “SLAM 入門”, ｵｰﾑ社（書籍）2018.
 https://github.com/furo-org/LittleSLAM
 ﾗｲｾﾝｽ：MPL v2.0
 ｸﾞﾗﾌｿﾙﾊﾞｰ：p2o

22.
Visual SLAM（カメラ SLAM）システム
21
3D勉強会 2018-05-27
各種の Visual SLAM もグラフベースが主流
 ORB-SLAM
 https://github.com/raulmur/ORB_SLAM2
 ﾗｲｾﾝｽ：GPL v3
 LSD-SLAM
 https://github.com/tum-vision/lsd_slam
 ﾗｲｾﾝｽ：GPL v3
 DSO
 https://github.com/JakobEngel/dso
 ﾗｲｾﾝｽ：GPL v3
 SVO
 https://github.com/uzh-rpg/rpg_svo
 ﾗｲｾﾝｽ：GPL v3

23.
ProSLAM：Visual SLAM システム
22
3D勉強会 2018-05-27
 Dominik Schlegel, Mirco Colosi, Giorgio
Grisetti: “ProSLAM: Graph SLAM from a
Programmer's Perspective”, ICRA 2018.
 https://gitlab.com/srrg-software/srrg_proslam
 ﾗｲｾﾝｽ：BSD 3-clause

24.
ライブラリ23
3D勉強会 2018-05-27

25.
PCL（Point Cloud Library）
24
3D勉強会 2018-05-27
 http://pointclouds.org/
https://github.com/PointCloudLibrary/pcl
 開発元：Open Perception
 ﾗｲｾﾝｽ：BSD 3-clause
 機能
 ﾏｯﾁﾝｸﾞ：◎
 ｸﾞﾗﾌﾍﾞｰｽ：△

26.
Open3D
25
3D勉強会 2018-05-27
 http://www.open3d.org/
https://github.com/IntelVCL/Open3D
 開発元：Intel
 ﾗｲｾﾝｽ：MIT
 機能
 ﾏｯﾁﾝｸﾞ：○
 ｸﾞﾗﾌﾍﾞｰｽ：○

27.
まとめ26
3D勉強会 2018-05-27

28.
まとめ
27
3D勉強会 2018-05-27
 オープンソース SLAM を分類して紹介
 ベイズフィルタ系
 スキャンマッチング系
 グラフベース SLAM 系（ソルバー／システム）
 ライブラリ
 現在の主流はグラフベース SLAM 系
 ﾌﾛﾝﾄｴﾝﾄﾞとﾊﾞｯｸｴﾝﾄﾞを統合してシステム構成
 ﾌﾛﾝﾄｴﾝﾄﾞに、ｽｷｬﾝﾏｯﾁﾝｸﾞやﾍﾞｲｽﾞﾌｨﾙﾀを利用

29.
RSJ ﾛﾎﾞｯﾄ工学ｾﾐﾅｰ 5月31日(木)
28
3D勉強会 2018-05-27
https://www.rsj.or.jp/seminar/s112/
10:00～17:20＠東大、会場150名／ﾈｯﾄ配信20名
1. SLAMとは何か：自己位置推定と地図構築の全体像
原 祥尭（千葉工大）
2. 3次元レジストレーション
玉木 徹（広島大）
3. 深層学習による画像認識技術
藤吉 弘亘（中部大）
4. 3次元物体認識技術
金崎 朝子（産総研）
5. GPU のロボティクス応用
梅本 将範（NVIDIA）