基于TOF相機(jī)的三維點(diǎn)云地圖創(chuàng)建和可視化研究.pdf

1、為了保障移動(dòng)機(jī)器人在復(fù)雜未知環(huán)境下安全可靠、高效地運(yùn)動(dòng)和作業(yè)，首先必須實(shí)時(shí)構(gòu)建環(huán)境地圖。隨著三維空間測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，利用三維空間信息來(lái)創(chuàng)建環(huán)境三維地圖成為一種新的發(fā)展趨勢(shì)，促進(jìn)了移動(dòng)機(jī)器人在復(fù)雜空間中作業(yè)能力的提高。而移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)合越來(lái)越復(fù)雜，相應(yīng)地要求具備更高的自主性和智能化水平。因此，對(duì)移動(dòng)機(jī)器人環(huán)境地圖構(gòu)建提出了更高要求。為此，本文針對(duì)三維SLAM點(diǎn)云地圖創(chuàng)建中的關(guān)鍵技術(shù)難題采用輪式移動(dòng)機(jī)器人搭載三維TOF相機(jī)和陀螺儀等環(huán)境空

2、間感知和位姿傳感器，實(shí)時(shí)采集環(huán)境三維空間信息和機(jī)器人運(yùn)動(dòng)信息，開(kāi)展基于三維點(diǎn)云的移動(dòng)機(jī)器人三維SLAM點(diǎn)云地圖的創(chuàng)建與可視化研究。
　　論文根據(jù)TOF三維相機(jī)獲取的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)特點(diǎn)，首先研究了基于ICP算法的點(diǎn)云匹配實(shí)現(xiàn)，通過(guò)大量試驗(yàn)，分析了空間變化范圍、采樣模板等因素對(duì)場(chǎng)景中點(diǎn)云匹配精度和實(shí)時(shí)性的影響。在此基礎(chǔ)上，論文給出了基于KD樹(shù)算法的改進(jìn)ICP點(diǎn)云匹配處理實(shí)現(xiàn)，試驗(yàn)表明該方法在同等條件下可有效提高計(jì)算速度。
　　論文

3、為滿足場(chǎng)景三維地圖創(chuàng)建需求，結(jié)合TOF三維相機(jī)和里程計(jì)實(shí)時(shí)獲取的場(chǎng)景三維點(diǎn)云信息和機(jī)器人粗略運(yùn)動(dòng)信息，給出了基于ICP算法的三維點(diǎn)云地圖創(chuàng)建方案，分析了三維地圖創(chuàng)建過(guò)程中的誤差，并提出了解決方案。論文在實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)景完成了實(shí)際場(chǎng)景的三維地圖創(chuàng)建，驗(yàn)證了本文方法的可行性和有效性。
　　論文依托上述理論研究，基于VC.net開(kāi)發(fā)平臺(tái)，結(jié)合用Open Inventor三維可視化技術(shù)獨(dú)立開(kāi)發(fā)了移動(dòng)機(jī)器人三維點(diǎn)云地圖創(chuàng)建軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)機(jī)器