基于OcTree的SLAM系統(tǒng)地圖算法的研究.pdf

1、隨著智能移動(dòng)機(jī)器人在社會(huì)生活中的廣泛應(yīng)用，其自主完成導(dǎo)航任務(wù)的能力變得尤為重要。為了能夠?qū)崿F(xiàn)智能機(jī)器人的自主導(dǎo)航，同步定位和地圖構(gòu)建(Simultaneous Localization and Mapping，SLAM)技術(shù)成為了首要的研究重點(diǎn)。
　　目前，SLAM系統(tǒng)已能夠達(dá)到實(shí)時(shí)對(duì)周圍空間環(huán)境進(jìn)行采集和構(gòu)建，并以點(diǎn)云數(shù)據(jù)集加以展示呈現(xiàn)。然而，很明顯的不足就是點(diǎn)云數(shù)據(jù)集的數(shù)量之大，難以讓目前能力相對(duì)有限的智能機(jī)器人完成實(shí)時(shí)處理。

2、因此，尋求一種簡(jiǎn)單且易于智能移動(dòng)機(jī)器人存儲(chǔ)、傳輸和處理的數(shù)據(jù)模型是亟待解決的問題。
　　基于OcTree的三維空間地圖OctoMap作為一個(gè)開源項(xiàng)目，提供了一種以柵格技術(shù)為前提，以O(shè)cTree數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的實(shí)現(xiàn)方案。它從Uniform Grid、Grid Based、BVH和Kd-Tree中尋求最優(yōu)提高射線相交測(cè)試的方法，將基于OcTree的三維空間地圖OctoMap實(shí)現(xiàn)成為便于智能移動(dòng)機(jī)器人自行導(dǎo)航的策略方案。
　　本文

3、針對(duì)基于OcTree的SLAM系統(tǒng)三維空間地圖算法進(jìn)行研究與實(shí)現(xiàn)。從以下三個(gè)部分分別闡述分析。它們分別是 SLAM系統(tǒng)生成點(diǎn)云數(shù)據(jù)集的處理算法優(yōu)化、三維空間光束遍歷體素算法重建和基于OcTree的節(jié)點(diǎn)三維空間更新算法改進(jìn)。SLAM系統(tǒng)生成點(diǎn)云數(shù)據(jù)集的處理算法優(yōu)化部分實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)集的集中優(yōu)化處理。其中，內(nèi)容包括基于離群噪聲點(diǎn)的移除濾波和基于物體形狀特征的降采樣濾波。三維空間光束遍歷體素算法重建部分采用全新的三維空間光束遍歷體素思想，提升

4、了執(zhí)行效率，同時(shí)，為了節(jié)省空間冗余，將算法過程生成的空間空閑拐點(diǎn)加以剔除?；?OcTree的節(jié)點(diǎn)三維空間更新算法改進(jìn)部分考慮到系統(tǒng)資源損耗和時(shí)間效率問題，將原始基于OcTree的遞歸調(diào)用更新方式改進(jìn)優(yōu)化為以循環(huán)迭代方式。
　　本文基于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集、室內(nèi)大廳和室外車輛三類點(diǎn)云數(shù)據(jù)集針對(duì)算法的各個(gè)實(shí)現(xiàn)階段加以分析評(píng)估。從 SLAM系統(tǒng)生成點(diǎn)云數(shù)據(jù)集的處理優(yōu)化算法、三維空間光束遍歷體素重建算法和基于OcTree的結(jié)點(diǎn)三維空間更新改進(jìn)算法