基于Kinect的室內(nèi)環(huán)境同時定位與建圖.pdf

1、同時定位與建圖(Simultaneous localization and mapping，SLAM)問題一經(jīng)提出就受到了很多國內(nèi)外研究人員的關(guān)注，并逐漸成為移動機器人研究領(lǐng)域的焦點問題之一。SLAM的目的是解決機器人在未知環(huán)境中對環(huán)境的描述以及機器人的定位問題。室內(nèi)場景是機器人應(yīng)用的一個最重要的場所，研究室內(nèi)環(huán)境的SLAM問題具有重要的理論價值和實際意義。針對目前的SLAM方法依然存在的實時性以及環(huán)境表示形式等問題，本文結(jié)合Kinec

2、t傳感器，設(shè)計了基于三維點云數(shù)據(jù)的面向室內(nèi)環(huán)境的SLAM算法，主要工作包括以下三方面。
　　1.針對室內(nèi)環(huán)境的結(jié)構(gòu)特點，提出了使用平面作為特征的匹配方法。首先根據(jù)Kinect掃描點的法向量特征對掃描點進行聚類，然后使用RANSAC算法在每類掃描點中擬合平面，完成從3D點云數(shù)據(jù)中抽取平面的任務(wù)。
　　2.使用平面的顏色統(tǒng)計信息以及不同平面間的幾何關(guān)系作為特征來完成平面的匹配。針對不同的平面匹配結(jié)果（1對、2對或更多），分別給出

3、變換矩陣的計算方法。
　　3.為適應(yīng)不同的任務(wù)需求創(chuàng)建了不同類型的環(huán)境地圖，特別是為閉環(huán)檢測任務(wù)創(chuàng)建了將抽取到的平面作為拓撲點，將平面幾何特征作為拓撲點特征的拓撲和特征混合地圖，并給出了使用拓撲和特征混合地圖進行閉環(huán)檢測的方法，并使用索引樹重新組織地圖結(jié)構(gòu)，保證了閉環(huán)檢測的實時性。
　　通過實驗證明了本文使用平面作為環(huán)境特征進行建圖的有效性以及準確性，驗證了使用拓撲和特征混合地圖進行閉環(huán)檢測的快速性及有效性。整個系統(tǒng)的運行速