정합 결과를 궤적으로 누적한다
LiDAR Odometry는 연속 스캔 또는 현재 스캔과 국소 지도 사이의 상대 운동을 추정한다. M13.02의 정합은 이 추정의한 구성 요소이며 결과를 시간 순서로 누적하고 불확실성/지도 갱신을 관리하는 일은 더 넓은 문제다. 추정한 이동이 어느 프레임의 어떤 방향인지 먼저 고정한다. 정합 source→target 변환을 로봇 body의 이전 →현재 이동과 이름만으로 같다고 두지 않는다. 센서 장착 변환과 역변환이 필요할 수 있다.
이 단위에서는 회전이 고정된 1 차원 합성 정합으로 수치를 비교하고, 실제 3D의 점/평면·시간/기하 문제를 설명한다. 실제 PCL/SLAM 실행을 손 계산으로 대체했다고 주장하지 않는다. 스캔의 개별 점 취득 시각이 다르면 주행 중 점군은 한 순간의 강체 장면이 아니다. Deskew는 추정된 센서 운동과 점별 시각으로 한 기준 시각의 좌표에 맞추는 보정이다. 점별 시각/clock/운동 추정이 잘못 되면 보 정 자체도 틀릴 수 있다.
잔차의 방향과 정보량을 읽는다
Point-to-point 잔차는 변환한 source 점과 대응 target 점의 3 차원 차이다. Point-to-plane 잔차는 그 차이를 target 표면 법선 방향에 투영한 스칼라다. 법선은 길이 1로 정규화한 표면 수직 벡터이고, 평면 잔차 단위는 m다. 법선 방향을 뒤집으면 잔차 부호는 바뀌어도 제 곱은 같다.
그림 M16.02-1. 각 칸은 서로 다른 역할/근거다. 나란히 비교할 항목이며 위아래가 시간 순서를 뜻하지 않는다. 직접 제작한 개념도이며 본문의 조건과 함께 읽는다.
차이벡터(0.1,0.3,0)m와 법선(1,0,0)을 쓰면 평면 잔차 0.1m, 제곱 0.01m²다. 점 간 거리 제곱은 0.01+0.09=0.10m²다. 평면에 접하는 0.3m 이동이 평면 잔차에서 보이지 않는다. 복도처럼 비슷한 평면만 있으면 어떤 운동 방향을 잘 구별하지 못하는 기하 퇴화(degeneracy)가 발생할 수 있다. 점을 많이 늘려도 같은 방향의 제약만 반복되면 정보의 다양성이 늘지 않는다.
큰 잔차의 영향력을 제한한다
대응이 고정된 이동 요구 값 q−p가 1,1,7m라면 제곱 합을 최소화하는 이동은 평균 3m다. 정상 두 대응이 1m를 지지해도 하나의 큰 오차가 결과를 끌어간다. 중간값 1m는 이 작은 예제에서 이상치 영향을 줄이지만 모든 3D 정합을 중간값으로 푸는 알고리즘은 아니다. 대응기하·회전과 시간까지 고려해야 한다.
강건 손실은 큰 잔차가 목적 함수에 미치는 영향을 제곱보다 느리게 늘릴 수 있다. 자체 Huber 정의는 |r|≤δ에서 ρ=0.5r², 그 밖에서 ρ=δ(|r|−0.5δ)다. δ=1m일 때 r0.2m의 ρ0.02m², r3m의 ρ2.5m²다. 일반 0.5r² 는 각각 0.02/4.5m²다. 작은 잔차는 그대로 두고 큰 잔차의 영향이 줄었음을 비교한다. δ는 잡음/스케일에 맞게 정해야 하며 단위를 바꾸고 숫자만 유지하면 다른 규칙이 된다.
강건 손실이 틀린 대응을 정답으로 바꾸는 것은 아니다. 반복 기둥의 잘못된 대응들이 작은 잔차로 일치하면 이 손실만으로 검출하기 어렵다. 일정한 bias나 동적 차량의 다수 점도 단순 큰잔차 제거를 통과할 수 있다. 초기값·중첩·유효 범위·동적 점 처리·지도 갱신/제외 기준을 함께 확인한다.
스캔 시간과 보고 기준을 고정한다
자체 예제에서 스캔 시간 0.1s 동안 센서가 일정 2m/s로 이동하면 시작/끝 센서 위치는 0.2m 다르다. 한 pose로 전체 스캔을 취급하면 정적 벽도 휘어 보일 수 있다. 이 값은 센서 이동 량이며 모든 점의 좌표 오차가 정확히 0.2m라는 뜻은 아니다. 회전·관측 방향·기준 시각에 따라 차이가 달라진다.
평가에는 스캔/점 시각·clock·변환 방향·전처리/대응 수·법 선/손실/δ·정합잔차와 별도 궤적오차·실패/재초기화를 남긴다. 정합잔차는 사용한 대응에 대한 내부 지표다. 참조 궤적과의 상대/절대 오차는 별도 시각 대응과 좌표 정렬 규약이 필요하다. 가까운 점만 남겨 잔차를 줄인 실험은 원래 입력의 유지율/퇴화 여부도 함께 보고한다. 다음 M16.03에서는 관성 관측을 결합해 운동 추정과 시간 보 정을 다룬다.
회전하는 센서가 긴 스캔을 취득할 때는 단순한 선형 이동 보정만으로 모든 점을 맞출 수 없다. 각 점의 상대 시간과 보 간 한 회전/이동이 필요하다. 원본 스캔과 보정 스캔을 함께 보존하고, 적용한 기준 시각·운동 출처·유효 구간을 메타데이터로 기록한다. 보정할 자료가 부족하면 해당 구간의 품질을 낮추거나 재관측하며 조용히 정상 상태로 넘기지 않는다.