基于視覺(jué)的單目SLAM方法研究.pdf

1、定位與地圖構(gòu)建是自主移動(dòng)機(jī)器人的核心技術(shù),但由于單純碼盤(pán)、慣導(dǎo)等航跡推演的定位方法存在累積誤差,使得生成的地圖一致性遭到破壞,給機(jī)器人自主移動(dòng)帶來(lái)嚴(yán)重隱患。機(jī)器人的精確定位往往需要地圖尤其是路標(biāo)位置信息,而路標(biāo)的絕對(duì)位置與機(jī)器人軌跡又緊密相關(guān)。因此,機(jī)器人定位與地圖構(gòu)建變?yōu)橐换コ鈫?wèn)題。同時(shí)解決定位與地圖構(gòu)建(SLAM)是希望利用環(huán)境路標(biāo)的多次觀測(cè)具有高度相關(guān)性這一特點(diǎn),同時(shí)估計(jì)機(jī)器人狀態(tài)和路標(biāo)位置,以期獲得最小的一致性誤差,提高定位與地

2、圖構(gòu)建精度。視覺(jué)傳感器具有獲得信息量大、特征易于提取、價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì),在SLAM中得到廣泛研究與應(yīng)用。單目較雙目或多目視覺(jué)SLAM系統(tǒng)更易于實(shí)現(xiàn),且能夠更好的適應(yīng)不同環(huán)境,是目前機(jī)器人視覺(jué)SLAM研究的熱點(diǎn)。
　　 本文采用單攝像頭作為視覺(jué)傳感器來(lái)獲取環(huán)境信息,在擴(kuò)展卡爾曼濾波算法框架下進(jìn)行單目視覺(jué)SLAM方法的研究。主要研究工作分為:
　　 (1)基于擴(kuò)展卡爾曼濾波器(EKF)的視覺(jué)SLAM系統(tǒng)整體實(shí)現(xiàn)方案的研究,其中

3、包括運(yùn)動(dòng)模型及觀測(cè)模型的建立、狀態(tài)更新、環(huán)境路標(biāo)的增廣等。
　　 (2)基于視覺(jué)的特征點(diǎn)提取方法,分別介紹了Harris角點(diǎn)和SIFT特征點(diǎn)的兩種不同提取方法,并重點(diǎn)分析了用做SLAM路標(biāo)點(diǎn)的SIFT特征點(diǎn)的詳細(xì)提取方法,并結(jié)合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了特征分析。
　　 (3)幀間運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)部分是在立體幾何成像的理論基礎(chǔ)上,結(jié)合極線幾何來(lái)求解幀間運(yùn)動(dòng)參數(shù),恢復(fù)得出像機(jī)的旋轉(zhuǎn)和平移變化量。
　　 (4)最后一部分在SIFT特征點(diǎn)