發(fā)布時間：2018-04-02 14:26

  本文選題：同時定位與地圖創(chuàng)建　切入點(diǎn)：閉環(huán)檢測　出處：《機(jī)器人》2017年01期

【摘要】：針對移動機(jī)器人SLAM(同時定位與地圖創(chuàng)建)中的閉環(huán)檢測問題,提出了一種基于SURF(加速魯棒特征)和ORB(oriented FAST and rotated BRIEF)全局特征的快速閉環(huán)檢測算法.首先利用SURF與ORB分別提取查詢圖像的全局特征,實(shí)現(xiàn)對圖像的特征表征.在特征提取過程中,對查詢圖像進(jìn)行歸一化操作,并將歸一化的圖像中心直接作為SURF與ORB的特征點(diǎn)位置,從而避免了耗時的特征點(diǎn)定位過程.然后將歸一化的圖像直接作為特征點(diǎn)的鄰域區(qū)域,把計算的SURF與ORB局部特征描述符作為圖像的全局特征.為了融合SURF與ORB全局特征實(shí)現(xiàn)查詢圖像的位置識別,提出了H-KNN(混合K最近鄰)的改進(jìn)算法:WH-KNN(加權(quán)混合K最近鄰).最后通過跟蹤模型實(shí)現(xiàn)閉環(huán)檢測,其核心思想是利用之前閉環(huán)檢測的結(jié)果預(yù)測查詢圖像在地圖圖像中的位置范圍.實(shí)驗(yàn)中分別使用采集數(shù)據(jù)集和牛津大學(xué)公開數(shù)據(jù)集對本文算法進(jìn)行了驗(yàn)證,同時與傳統(tǒng)的BOW(詞袋)算法進(jìn)行了對比.本文算法在兩種數(shù)據(jù)集上分別達(dá)到了94.3%和94.5%的準(zhǔn)確率,并且查詢圖像位置識別與全局特征提取的平均時間不到3 ms.其準(zhǔn)確性及計算速度都超過了BOW算法,可以準(zhǔn)確快速地實(shí)現(xiàn)實(shí)時閉環(huán)檢測.
[Abstract]:Aiming at the closed-loop detection problem of mobile robot slam (simultaneous location and map creation), a fast closed-loop detection algorithm based on the global features of surf (accelerated robust feature) and ORB(oriented FAST and rotated (BRIEF) is proposed.Firstly, SURF and ORB are used to extract the global feature of the query image, and the feature representation of the image is realized.In the process of feature extraction, the query image is normalized, and the normalized image center is taken as the feature point position of SURF and ORB directly, thus avoiding the time-consuming feature point localization process.Then the normalized image is directly regarded as the neighborhood region of the feature points, and the computed SURF and ORB local feature descriptors are taken as the global features of the image.In order to combine the global features of SURF and ORB to realize the location recognition of queried images, an improved algorithm of H-KNN (mixed K-nearest neighbor), called weighted mixed K-nearest neighbor (WHH-KNN), is proposed.Finally, the closed-loop detection is realized by tracking model. The core idea is to predict the location range of the query image in the map image by using the results of the previous closed-loop detection.In the experiment, we use the collected data set and Oxford University open data set to verify the algorithm, and compare it with the traditional word bag algorithm.The algorithm achieves the accuracy of 94.3% and 94.5% respectively on the two data sets, and the average time of querying image location recognition and global feature extraction is less than 3 Ms.The accuracy and computing speed of the algorithm are higher than that of BOW algorithm, which can accurately and quickly realize the real-time closed-loop detection.
【作者單位】： 河北工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院;武漢理工大學(xué)智能交通系統(tǒng)研究中心;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(51679181,51208168) 河北省普通高等院校青年拔尖人才計劃(BJ2014-013) 湖北省技術(shù)創(chuàng)新專項(xiàng)重大項(xiàng)目(2016AAA007) 湖北省自然科學(xué)基金(2015CFB252)
【分類號】：TP242;TP391.41

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本文編號：1700810