Underwater environments pose significant challenges for visual Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) systems due to limited visibility, inadequate illumination, and sporadic loss of structural features in images. Addressing these challenges, this paper introduces a novel, tightly-coupled Acoustic-Visual-Inertial SLAM approach, termed AQUA-SLAM, to fuse a Doppler Velocity Log (DVL), a stereo camera, and an Inertial Measurement Unit (IMU) within a graph optimization framework. Moreover, we propose an efficient sensor calibration technique, encompassing multi-sensor extrinsic calibration (among the DVL, camera and IMU) and DVL transducer misalignment calibration, with a fast linear approximation procedure for real-time online execution. The proposed methods are extensively evaluated in a tank environment with ground truth, and validated for offshore applications in the North Sea. The results demonstrate that our method surpasses current state-of-the-art underwater and visual-inertial SLAM systems in terms of localization accuracy and robustness. The proposed system will be made open-source for the community.


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即时定位与地图构建(SLAM或Simultaneouslocalizationandmapping)是这样一种技术:使得机器人和自动驾驶汽车等设备能在未知环境(没有先验知识的前提下)建立地图,或者在已知环境(已给出该地图的先验知识)中能更新地图,并保证这些设备能在同时追踪它们的当前位置。
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