同步定位與建圖（Simultaneous Localization and Mapping,SLAM）近年來已成為熱門話題,研究者們也采用不同的傳感器作為圖像采集設(shè)備,如單目或雙目相機、RGB-D相機、慣性傳感器或激光雷達等。其中僅采用一個攝像頭作為唯一外部傳感器的被稱為單目視覺SLAM。由于攝像頭體積小、功耗低更適合于嵌入式設(shè)備,這也使得視覺SLAM技術(shù)越來越受關(guān)注。在本文中,對視覺SLAM查閱大量文獻進行研究分析后,針對目前傳統(tǒng)采用特征點法單目視覺SLAM在弱紋理場景或存在運動模糊時,無法準確估計相機位姿甚至失效情況,提出了一種結(jié)合點線特征信息的半直接法單目視覺SLAM。本文采用結(jié)合直接法與特征法的半直接法,并行運行直接法模塊和特征法模塊。在直接法模塊中利用直接法對弱紋理環(huán)境的魯棒性,快速且穩(wěn)健地跟蹤相機運動并構(gòu)建局部半稠密地圖,并將獲得信息提供給特征法模塊。在特征法模塊中根據(jù)直接法模塊提供的先驗信息初始化地圖,在傳統(tǒng)采用特征點的基礎(chǔ)上加入線段特征信息,結(jié)合點線特征聯(lián)合優(yōu)化相機位姿,并在后端優(yōu)化中利用點線特征構(gòu)建視覺詞典樹用于回環(huán)檢測,減小系統(tǒng)的軌跡漂移,提高定位精度,構(gòu)建全局一致... 

【文章來源】：遼寧大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

SLAM應(yīng)用機器人根據(jù)采用不同的傳感器作為圖像采集設(shè)備，如單目[5]

便是通過單個相機捕獲到的環(huán)境信息來實現(xiàn)這一過程。相機的運動過程可看做為在空間的剛體運動，如圖2-1 所示，其中W 為世界坐標系，C 為相機坐標系。利用相機采集圖像識別環(huán)境中路標點iX ，建立觀測方程來估計相機在世界坐標系下的位姿信息，其中位姿信息不僅包含相機在世界坐標系下的坐標位置，還包括相機的朝向信息。整個運動過程，既可看作相機在世界坐標系下的位姿變換過程。不過，相機捕獲的路標點iX ，在世界坐標系下的坐標和相機坐標系下的坐標是不同的。在相機初始化時，世界坐標系和相機坐標系重合，之后相機的運動過程需要用變換矩陣來表示相機坐標系與世界坐標系之間的關(guān)系。整個相機運動過程也可以看做是通過路標點求解變換矩陣的過程。與歐式坐標系中表示方式不同，在齊次坐標系下則需要用一個 n+1 維的向量來表示一個 n 維空間中的一點。其中 n 維空間到 n+1 維空間的映射是一對多映射，而 n+1 維空間到 n 維空間的“投影”是多對一的映射。如下公式（2.1）表示基本的相機運動之間的變換矩陣。 TSRPtttsrrrprrrprrrpHxyzzyx313233212223111213（2.1）

圖 2-2 小孔成像模型根據(jù)相似三角形原理，可得公式（2.2）：yyxxfz （2.2）由上式可得公式（2.3）： zyyfzxxf（2.3）以上均假設(shè)以圖像中心為原點。但在圖像坐標一般以左上角為坐標原點，且圖像在 x,y 方向有不同程度縮放。設(shè)xf ，yf 為焦距 f 乘以 x,y 方向的縮放因子，中心點 (,)xyp p為圖像像素坐標，則圖像上 x 的坐標(u,v)可表示為公式（2.4）： yyxxpzyvfpzxuf（2.4）

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于單目視覺的同時定位與地圖構(gòu)建方法綜述[J]. 劉浩敏,章國鋒,鮑虎軍.  計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報. 2016(06)

碩士論文
[1]基于點線綜合特征的雙目視覺SLAM方法[D]. 謝曉佳.浙江大學(xué) 2017
[2]基于結(jié)構(gòu)線條的視覺SLAM方法[D]. 周慧中.上海交通大學(xué) 2015



本文編號：3460462