关键概念
- VO与SLAM的区别 — VO是局部的(无回环检测)，SLAM包含全局地图+回环检测
- 尺度歧义 — 单目SLAM的根本局限；从传统几何方法本身无法恢复绝对尺度(学习型度量深度先验，如Metric3D或MASt3R，可提供近似尺度)
- 共视图(Covisibility graph) — 关键帧之间共享地图点可见性；ORB-SLAM的核心数据结构
- 视觉地点识别(VPR) — 识别曾到访过的地点，用于回环检测
- 自监督深度估计 — 在没有真值的情况下学习单目深度(Monodepth2, Godard 2019)
基于特征点的SLAM
| 系统 | 作者/年份 | 关键概念 |
|---|---|---|
| 视觉里程计(Visual Odometry) | Nistér 2004 | 五点法本质矩阵求解器、RANSAC、三角化、VO(仅局部、无回环检测) |
| MonoSLAM | Davison 2007 | 首个实时单目SLAM，基于EKF，单相机，稀疏3D地图，概率化特征初始化 |
| PTAM | Klein & Murray 2007 | FAST特征、跟踪、前端/后端分离、并行线程、关键帧、建图、光束法平差、手动初始化 |
| Visual-SLAM why filter? | Strasdat 2012 | 光束法平差、尺度感知BA、仅运动BA(motion-only BA) |
| ORB-SLAM | Mur-Artal 2015 | ORB特征点、自动初始化(单应矩阵与基础矩阵的选择)、跟踪线程、基于共视图的局部BA + 回环检测时的全局BA、局部建图、大规模场景、回环检测、视觉词袋、全局优化、共视图、地图点管理(剔除、合并) |
| Pop-up SLAM | Yang 2016 | 线特征/面特征 |
| PL-SLAM | Pumarola 2017 | 点特征/线特征 |
| ORB-SLAM2 | Mur-Artal 2017 | → 立体SLAM、→ RGB-D SLAM |
| CubeSLAM | Yang 2019 | 单目3D立方体检测+SLAM，9自由度物体表示 |
| OpenVSLAM | Sumikura 2019 | 基于ORB的SLAM框架，透视/鱼眼/全景相机模型，地图保存/加载+定位模式 |
| Stella-VSLAM | Community 2021 | OpenVSLAM的继任者，重新采用新许可证(→ 也见于第7级) |
| UcoSLAM | Muñoz-Salinas 2019 | 基准标记(Fiducial markers) |
| DeepFusion | Laidlow 2019 | 稠密单目重建，半稠密MVS+CNN深度/梯度预测，基于学习不确定性的概率融合 |
| ORB-SLAM3 | Campos 2020 | 单目+立体+VIO，多地图，IMU集成 |
| DXSLAM | Li 2020 | 用于SLAM的深度特征 |
| PyCuVSLAM | NVIDIA 2025 | Python+CUDA GPU加速VSLAM工具包(cuVSLAM封装；立体/多相机VIO) |
直接法SLAM
| 系统 | 作者/年份 | 关键概念 |
|---|---|---|
| DTAM | Newcombe 2011 | 稠密建图、关键帧建图、GPGPU |
| LSD-SLAM | Engel 2014 | 光度误差最小化、高梯度像素/边缘、大规模场景、回环检测、位姿图优化 |
| DSO | Engel 2016 | 光度光束法平差、滑动窗口BA、无回环检测/全局优化 |
| LDSO | Gao 2018 | DSO+回环检测(基于BoW)，弥补了DSO的主要短板 |
| CNN-SLAM | Tateno 2017 | 深度来自LSD-SLAM+深度网络预测、语义标签 |
| DVSO | Yang 2018 | 深度单图像深度估计、StackNet |
| D3VO | Yang 2020 | 深度单图像深度估计、深度位姿估计、深度不确定性(aleatoric uncertainty)建模 |
半直接法(混合方法)
| 系统 | 作者/年份 | 关键概念 |
|---|---|---|
| SVO | Forster 2014 | FAST特征检测、稀疏直接图像对齐、深度滤波器 |
| SVO2 | Forster 2017 | 多相机/鱼眼相机、概率深度估计、直接法收敛、稀疏方法、光束法平差 |
| Stereo DSO | Wang 2017 | → 立体SLAM |
| VI-DSO | von Stumberg 2018 | → VIO/VINS |
SfM工具
| 系统 | 作者/年份 | 关键概念 |
|---|---|---|
| COLMAP | Schönberger 2016 | 事实标准的增量式SfM+MVS流水线(C++/CUDA, pycolmap绑定) |
| GLOMAP | Pan 2024 | 重新审视全局SfM — 与COLMAP兼容，建图速度大幅提升 |
| InstantSfM | Zhong 2025 | GPU原生的稀疏感知SfM流水线，相比COLMAP大幅提速 |
动态环境SLAM
| 系统 | 作者/年份 | 关键概念 |
|---|---|---|
| DynaSLAM | Bescós 2018 | Mask R-CNN动态物体剔除+背景补全(inpainting)，基于ORB-SLAM2 |
| DS-SLAM | Yu 2018 | 语义分割(SegNet)+运动一致性检查 |
| MaskFusion | Rünz 2018 | RGB-D场景中多个运动物体的识别、跟踪与重建 |
| MID-Fusion | Xu 2019 | 基于八叉树的物体级多实例动态RGB-D SLAM |
| VDO-SLAM | Zhang 2020 | 动态物体感知SLAM，相机运动与物体运动联合估计 |
| DynaSLAM II | Bescós 2021 | 紧耦合的多物体跟踪与SLAM |
| MonST3R | Zhang 2024 | 在存在运动的场景下进行DUSt3R系列点图估计 |