Ceres安装以及使用

优化库——ceres（一）快速概览_雨luo凡城的博客-CSDN博客_ceres优化

通过上面这篇博客了解，代价函数，残差块，损失函数，待优化变量的定义，以及求解的问题模型

网上说ceres的教程丰富,实际上说清楚的没什么。

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一. 安装

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二. 使用

2.1 cmake包含

find_package(Ceres REQUIRED)
include_directories(${CERES_INCLUDE_DIRS})
target_link_libraries(TestCeres ${CERES_LIBRARIES})

2.2 正式使用

添加待优化变量范围：

  // Set the lower/upper bound for the parameter with position "index".
  void SetParameterLowerBound(double* values, int index, double lower_bound);
  void SetParameterUpperBound(double* values, int index, double upper_bound);

具体的使用方法参加2.2.1节中的注释。不使用就是无约束。

2.2.1 自动求导

#include 
 
#include 
#include 
 
using namespace std;
 
 
//  target：求 y = 10 - x 的最小值
//  (1). 问题转换
//       min (10 - x)^2
//        x
 
//  (2). 提取出 代价函数，残差块，损失函数
//      代价函数：10 - x
//      残差块：(10-x)^2  （只有一个残差块，外面没有套核函数）
//      损失函数：(10-x)^2
 
//  [2]. 对于ceres，构造代价函数
//      [2.1] 找出代价函数的组成：待优化变量  和  其他数据（通过构造函数传入，不是必须有的）
//                                x            无
//      [2.2] 对于ceres，operator 有两个必备参数, 最后必须返回true
struct myFunctor
{
    myFunctor(){};
    template<typename T>
    bool operator()(const T* varsToBeOptimized, T* residual) const
    {
        residual[0] = varsToBeOptimized[0] - T(10.0);
        return true;
    }
};
 
 
 
int main()
{
    double x = 30;
 
    //  [1]. 构建优化问题
    ceres::Problem myProblem;
 
    //  [2]. 构造代价函数（仿函数）（见上）
 
    //  [3]. 实例化代价函数 , 自动求导
    //      第一个1是残差维数，第二个1是待优化变量维数
    ceres::CostFunction* myFun = new ceres::AutoDiffCostFunction1, 1>(new myFunctor());
 
    //  [4]. 添加残差块构造损失函数
    myProblem.AddResidualBlock(myFun, NULL, &x);
    myProblem.SetParameterLowerBound(&x, 0, 15);
    myProblem.SetParameterUpperBound(&x, 0, 40);
 
    //  [5]. 配置求解器
    ceres::Solver::Options options;
    //  用于求解A*dx=b，通过稠密QR分解进行
    options.linear_solver_type = ceres::DENSE_QR;
    options.minimizer_progress_to_stdout = true;
 
    ceres::Solver::Summary summary;
    chrono::steady_clock::time_point t1 = chrono::steady_clock::now();
    ceres::Solve(options, &myProblem, &summary);
    chrono::steady_clock::time_point t2 = chrono::steady_clock::now();
    chrono::duration<double> time_used = chrono::duration_castdouble>>(t2 - t1);
    cout << "cost: " << time_used.count() << "seconds" << endl;
 
    cout << summary.BriefReport() << endl;
    cout << "estimated x: " << x << endl;
 
 
    return 0;
}

注意cmake文件要包含如下内容才能正确编译，因为chrono输入c++11

cmake_minimum_required(VERSION 3.23)
 
set(CMAKE_CXX_FLAGS "-std=c++11")
 
project(TestCeres)
 
add_executable(TestCeres main.cpp)
 
find_package(Ceres REQUIRED)
include_directories(${CERES_INCLUDE_DIRS})
target_link_libraries(TestCeres ${CERES_LIBRARIES})

2.2.2 解析求导

#include"ceresPractice.h"
 
//  ""从当前文件搜索
//  <>从系统路径搜索
 
//TODO: public ceres::SizedCostFunction<4, 4> 这一部分要注意参数的意义
//  TODO:通过继承SizedCostFunction类，就显式地指定了残差的个数，和参数块的个数，以及参数块内参数的个数
class myAnalyCostFunctor: public ceres::SizedCostFunction<4, 4>
{
    // TODO: 在写完标题头之后，该写一个构造函数
public:
    myAnalyCostFunctor(){}
    // virtual ~myAnalyCostFunctor(){}
 
    //  TODO: 遵循行优先，c++， 一个参数块占一行，一个参数块对应的偏导占一行
    virtual bool Ev