移動(dòng)機(jī)器人單目視覺(jué)同時(shí)定位與建圖技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、本文圍繞基于視覺(jué)的移動(dòng)機(jī)器人同時(shí)定位與建圖(Simultaneous Localizationand Mapping,SLAM)問(wèn)題展開(kāi)研究,以Pioneer3-DX移動(dòng)機(jī)器人為實(shí)驗(yàn)平臺(tái),利用碼盤(pán)、單目攝像機(jī)為傳感器,分析了移動(dòng)機(jī)器人單目視覺(jué)SLAM系統(tǒng)的組成及其各個(gè)部分的實(shí)現(xiàn)方案,構(gòu)建了一個(gè)完整的單目視覺(jué)SLAM系統(tǒng),取得了-些有意義的成果,具體研究工作包括以下幾個(gè)方面： 首先研究了視覺(jué)SLAM的系統(tǒng)框架,將復(fù)雜的視覺(jué)SLAM

2、過(guò)程劃分為幾個(gè)功能和處理方法相對(duì)獨(dú)立的模塊,方便了系統(tǒng)的研究和實(shí)現(xiàn)。重點(diǎn)研究了視覺(jué)SLAM實(shí)現(xiàn)所依賴(lài)的圖像特征提取技術(shù),在分析了SIFT點(diǎn)特征提取和匹配過(guò)程的基礎(chǔ)上,針對(duì)SIFT點(diǎn)特征在視覺(jué)SLAM中的應(yīng)用,討論了特征點(diǎn)性能的衡量方式,通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析確定了本文所使用的SIFT特征提取和匹配的參數(shù),并采用雙向匹配方法有效地減少了特征點(diǎn)的錯(cuò)誤匹配。 其次研究了一種適用于單目視覺(jué)SLAM的視覺(jué)陸標(biāo)系統(tǒng),該系統(tǒng)以多個(gè)特征點(diǎn)的集合為視覺(jué)

3、陸標(biāo),對(duì)系統(tǒng)組成、視覺(jué)陸標(biāo)生成以及視覺(jué)陸標(biāo)測(cè)量過(guò)程分別展開(kāi)研究。針對(duì)視覺(jué)陸標(biāo)生成過(guò)程提出了融合碼盤(pán)和圖像信息的陸標(biāo)三維重建方法,針對(duì)視覺(jué)陸標(biāo)測(cè)量過(guò)程,提出以基于圖像和物體幾何結(jié)構(gòu)的物體位姿估計(jì)算法為基礎(chǔ)的解決方案,該方案通過(guò)位姿冗余信息去除計(jì)算結(jié)果不合理的陸標(biāo)測(cè)量值,并對(duì)陸標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了不良陸標(biāo)的篩選,進(jìn)一步改善了視覺(jué)陸標(biāo)系統(tǒng)的性能。 接著對(duì)視覺(jué)SLAM系統(tǒng)的整體實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了研究,根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和陸標(biāo)觀測(cè)模型實(shí)現(xiàn)了基于擴(kuò)展