基于Kinect的室內(nèi)環(huán)境同時(shí)定位與建圖.pdf

1、同時(shí)定位與建圖(Simultaneous localization and mapping，SLAM)問(wèn)題一經(jīng)提出就受到了很多國(guó)內(nèi)外研究人員的關(guān)注，并逐漸成為移動(dòng)機(jī)器人研究領(lǐng)域的焦點(diǎn)問(wèn)題之一。SLAM的目的是解決機(jī)器人在未知環(huán)境中對(duì)環(huán)境的描述以及機(jī)器人的定位問(wèn)題。室內(nèi)場(chǎng)景是機(jī)器人應(yīng)用的一個(gè)最重要的場(chǎng)所，研究室內(nèi)環(huán)境的SLAM問(wèn)題具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。針對(duì)目前的SLAM方法依然存在的實(shí)時(shí)性以及環(huán)境表示形式等問(wèn)題，本文結(jié)合Kinec

2、t傳感器，設(shè)計(jì)了基于三維點(diǎn)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(duì)室內(nèi)環(huán)境的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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(diǎn)的法向量特征對(duì)掃描點(diǎn)進(jìn)行聚類，然后使用RANSAC算法在每類掃描點(diǎn)中擬合平面，完成從3D點(diǎn)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(jì)信息以及不同平面間的幾何關(guān)系作為特征來(lái)完成平面的匹配。針對(duì)不同的平面匹配結(jié)果（1對(duì)、2對(duì)或更多），分別給出

3、變換矩陣的計(jì)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(cè)任務(wù)創(chuàng)建了將抽取到的平面作為拓?fù)潼c(diǎn)，將平面幾何特征作為拓?fù)潼c(diǎn)特征的拓?fù)浜吞卣骰旌系貓D，并給出了使用拓?fù)浜吞卣骰旌系貓D進(jìn)行閉環(huán)檢測(cè)的方法，并使用索引樹(shù)重新組織地圖結(jié)構(gòu)，保證了閉環(huán)檢測(cè)的實(shí)時(shí)性。
　　通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了本文使用平面作為環(huán)境特征進(jìn)行建圖的有效性以及準(zhǔn)確性，驗(yàn)證了使用拓?fù)浜吞卣骰旌系貓D進(jìn)行閉環(huán)檢測(cè)的快速性及有效性。整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行速