IMU 사전적분 (IMU Preintegration)
한 줄 정의: 연속된 두 키프레임 사이의 많은 IMU 측정을 하나의 상대 운동 제약으로 미리 적분해 두는 기법입니다.
쉽게 풀면
IMU는 1초에 수백 번씩 측정하는데, 카메라 영상은 그보다 훨씬 드물게 들어옵니다. 최적화를 할 때마다 이 많은 IMU 값을 처음부터 다시 적분하면 계산이 너무 많아집니다. IMU 사전적분은 두 영상 사이의 IMU 값들을 미리 묶어 "이 구간 동안 이만큼 돌고 움직였다"는 요약 측정 하나로 만들어 둡니다.
왜 중요한가
최적화 기반 시각-관성 SLAM과 라이다-관성 SLAM에서 IMU를 효율적으로 넣기 위한 표준 기법입니다. 팩터 그래프 기반 시스템 대부분이 이 방법을 사용합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"연속된 키프레임 사이의 관성 측정은 IMU 사전적분 팩터로 표현하여 그래프 최적화에 포함하였다."
팩터 그래프와 결합한 서술입니다.
조금 더 깊게 보면
사전적분 값은 이전 키프레임 좌표계 기준의 상대 회전·속도·위치 변화로 정의되어, 최적화 중 전역 자세 추정이 바뀌어도 다시 적분할 필요가 없습니다. 가속도계·자이로 편향 추정이 바뀌면 1차 근사로 사전적분 값을 보정합니다. Lupton과 Sukkarieh의 초기 연구 이후, Forster 등이 회전을 다양체 위에서 다루는 정식화를 제시해 널리 쓰이게 되었습니다.
주의할 점
관성항법시스템이 IMU만으로 절대 위치를 계속 적분하는 것과 달리, 사전적분은 최적화에 넣기 위한 구간별 상대 제약을 만든다는 점이 다릅니다. 편향 변화가 크면 근사 보정 대신 재적분이 필요합니다.