基于RGb-D圖像序列的實(shí)時(shí)相機(jī)定位與三維場景建圖方法.pdf

1、同步定位與場景構(gòu)建問題一直是多領(lǐng)域?qū)W科的研究熱點(diǎn)，近年來，隨著民用無人機(jī)，家庭服務(wù)型機(jī)器人的出現(xiàn)，以及谷歌的無人車，微軟的全息眼鏡等高新技術(shù)概念產(chǎn)品的提出，讓這個(gè)問題越來越受到各大高校以及企業(yè)的重視。而這其中，基于視覺的同步定位與場景構(gòu)建問題，由于采用了視覺傳感器作為感知場景環(huán)境的工具，具有精度高，消耗小等許多優(yōu)勢，特別是相對采用傳統(tǒng)傳感器的方法而言，利用視覺定位重建的算法不但能夠不受到場景和系統(tǒng)本身一些不利因素的影響，而且可以通過優(yōu)化

2、累積誤差的方式準(zhǔn)確地對傳感器當(dāng)前位置進(jìn)行定位。本文正是基于上述特性提出并設(shè)計(jì)了一個(gè)基于RGB-D圖像序列的實(shí)時(shí)相機(jī)定位與三維場景建圖方法，并針對系統(tǒng)實(shí)時(shí)性以及準(zhǔn)確性進(jìn)行了相關(guān)算法的分析與選擇。
　　本文采用RGB-D圖像序列作為視覺輸入，將實(shí)時(shí)同步定位與場景構(gòu)建問題分成兩個(gè)主要任務(wù)并行處理，其一是基于特征的視覺里程計(jì)，主要功能是對相機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行實(shí)時(shí)的估計(jì)，采用了視覺特征檢測與匹配算法對圖像幀間進(jìn)行特征跟蹤，保證了特征提取算法的

3、實(shí)時(shí)性，并采用一致性算法對圖像幀間添加運(yùn)動(dòng)約束以保證計(jì)算得到的運(yùn)動(dòng)軌跡足夠精確;另一個(gè)部分是基于深度圖生成的點(diǎn)云數(shù)據(jù)為場景進(jìn)行同步的三維地圖構(gòu)建，采用了關(guān)鍵幀篩選法來剔除構(gòu)建過程中的冗余信息，并利用基于概率估計(jì)的八叉樹結(jié)構(gòu)作為場景的表示方法，提高了系統(tǒng)的存儲(chǔ)效率。此外，在整個(gè)同步定位與場景構(gòu)建的過程中，采用了拓?fù)鋱D優(yōu)化的方式來降低系統(tǒng)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的累積誤差。最后，通過實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在同步定位與場景構(gòu)建問題上的有效性，實(shí)