ORB_SLAM2 是一款基于 ORB(Oriented FAST and Rotated BRIEF,快速特征點提取和描述算法)圖像特征的視覺SLAM(Simultaneous Localization and Mapping,同時定位與地圖構(gòu)建)系統(tǒng),是現(xiàn)代SLAM系統(tǒng)中做的非常完善和實用的系統(tǒng)之一,其在實時性和準確性上的優(yōu)勢得到了諸多研究者的關(guān)注和認可。本文首先對ORB_SLAM2系統(tǒng)的軟件流程和數(shù)學理論進行了分析和研究,然后以機器人Turetlebot2為實驗研究平臺,在機器人操作系統(tǒng)ROS中完成了對原有系統(tǒng)的改進:通過增加語義分割環(huán)節(jié)提高了系統(tǒng)動態(tài)場景下的穩(wěn)定性;增加了實時地圖構(gòu)建的功能,建立起適用于后期避障和導航的三維地圖。本文將改進系統(tǒng)在仿真環(huán)境和實際場景下分別進行了測試,測試結(jié)果證明了改進系統(tǒng)的優(yōu)越性。本文完成了以下研究工作:(1)分析了 ORB_SLAM2系統(tǒng)的軟件架構(gòu)和流程,并對其中的ORB特征算法,位姿估計,非線性優(yōu)化,回環(huán)檢測等理論和應用問題進行了分析和研究,同時對ORB_SLAM2...

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 SLAM領域研究現(xiàn)狀
        1.2.1 濾波器方法與非線性優(yōu)化方法
        1.2.2 特征點法與直接法
        1.2.3 典型的SLAM工程
    1.3 論文的主要研究內(nèi)容和章節(jié)安排
2 基于ORB特征點的視覺SLAM系統(tǒng)-ORB_SLAM2
    2.1 ORB_SLAM2中的非線性優(yōu)化問題
        2.1.1 非線性最小二乘問題的定義
        2.1.2 非線性最小二乘問題的求解
    2.2 ORB_SLAM2軟件系統(tǒng)框架
        2.2.1 ORB_SLAM2系統(tǒng)的軟件流程
        2.2.2 ORB特征點的原理
        2.2.3 相機位姿跟蹤
        2.2.4 局部地圖維護
        2.2.5 回環(huán)檢測與全局優(yōu)化后端
    2.3 本章小結(jié)
3 應用語義分割優(yōu)化的ORB_SLAM2
    3.1 傳統(tǒng)ORB_SLAM2的位姿估計
        3.1.1 位姿的估計與優(yōu)化
        3.1.2 傳統(tǒng)位姿估計的缺點
    3.2 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡SegNet
    3.3 SegNet優(yōu)化的ORB_SLAM2
        3.3.1 SegNet語義分割函數(shù)
        3.3.2 分割結(jié)果可視化
        3.3.3 完整數(shù)據(jù)集測試
    3.4 本章小結(jié)
4 基于OctoMap的三維地圖構(gòu)建
    4.1 OctoMap庫
        4.1.1 OctoMap庫簡介
        4.1.2 OctoMap的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及更新
    4.2 基于OctoMap的ORB_SLAM2三維地圖構(gòu)建
        4.2.1 OctoMap建圖功能流程
        4.2.2 建圖關(guān)鍵幀選擇策略
    4.3 公共數(shù)據(jù)集測試實驗
    4.4 本章小結(jié)
5 移動機器人平臺的測試及實驗結(jié)果
    5.1 TurtleBot2機器人實驗平臺
    5.2 機器人操作系統(tǒng)
        5.2.1 ROS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本概念
        5.2.2 ROS的相關(guān)工具介紹
        5.2.3 ORB_SLAM2在TurtleBot2上的運行
    5.3 改進的ORB_SLAM2實驗
    5.4 增加建圖功能的系統(tǒng)實驗
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 研究工作總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
致謝
作者簡歷及攻讀碩士學位期間的科研成果



本文編號：3829937