【摘要】：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展,人們對(duì)機(jī)器人的智能化程度要求越來(lái)越高,而利用移動(dòng)機(jī)器人對(duì)未知環(huán)境的感知?jiǎng)t是機(jī)器人智能化研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。移動(dòng)機(jī)器人的即時(shí)定位與地圖創(chuàng)建(SLAM,Simultaneous Localization and Mapping)則是其中一個(gè)重要的基本問(wèn)題,有效地解決SLAM問(wèn)題被認(rèn)為是真正實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人智能化的關(guān)鍵技術(shù)之一。近些年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究的發(fā)展,視覺(jué)傳感器逐漸地被應(yīng)用到SLAM問(wèn)題中去,因此,視覺(jué)SLAM逐漸興起成為了SLAM研究領(lǐng)域中的重要研究方向。本文利用新型視覺(jué)傳感器Kinect作為深度視覺(jué)傳感器,對(duì)于室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人視覺(jué)SLAM算法進(jìn)行相關(guān)研究,針對(duì)傳統(tǒng)激光掃描儀在地圖創(chuàng)建中的缺點(diǎn),提出了基于Kinect深度數(shù)據(jù)模擬激光掃描的二維SLAM算法;同時(shí)為了彌補(bǔ)單純的二維地圖應(yīng)用范圍較窄的問(wèn)題,提出了一種基于Kinect的移動(dòng)機(jī)器人三維SLAM方法,以便與二維地圖相結(jié)合而大大擴(kuò)展其應(yīng)用范圍。本文主要研究?jī)?nèi)容包括*:首先,介紹了本課題研究中所使用的Kinect傳感器的主要結(jié)構(gòu)及其相關(guān)工作原理,同時(shí)結(jié)合Power BotTM型移動(dòng)機(jī)器人搭建了統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)平臺(tái);同時(shí)定義了移動(dòng)機(jī)器人SLAM問(wèn)題中的坐標(biāo)系統(tǒng)模型以及環(huán)境地圖模型,并說(shuō)明了本文創(chuàng)建二維地圖時(shí)采用的柵格地圖表示方法,為文章后續(xù)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比設(shè)定了統(tǒng)一的移動(dòng)機(jī)器人坐標(biāo)系統(tǒng)模型以及地圖表示方式。其次,針對(duì)傳統(tǒng)激光掃描儀在進(jìn)行地圖創(chuàng)建過(guò)程中僅能檢測(cè)特定平面中的障礙物的問(wèn)題,提出了一種基于Kinect深度數(shù)據(jù)模擬激光掃描數(shù)據(jù)的SLAM算法進(jìn)行室內(nèi)環(huán)境的二維地圖創(chuàng)建,所提方法通過(guò)Kinect傳感器采集室內(nèi)環(huán)境的彩色圖像和深度圖像,然后通過(guò)模擬激光掃描的方法獲得對(duì)應(yīng)的點(diǎn)云數(shù)據(jù),同時(shí)本文還采用了一個(gè)Kinect模擬激光掃描儀的簡(jiǎn)單模擬方式,以此來(lái)減少模擬轉(zhuǎn)換時(shí)間,從而增加地圖創(chuàng)建的實(shí)時(shí)性,最后成功建立出更詳細(xì)、更接近真實(shí)環(huán)境的二維地圖。最后,分析了二維地圖所具有的信息量單一導(dǎo)致其應(yīng)用范圍比較窄的問(wèn)題,提出了一種基于Kinect的三維地圖創(chuàng)建方法,創(chuàng)建出了與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)環(huán)境相一致的三維地圖。所提方法利用Kinect傳感器采集室內(nèi)場(chǎng)景的彩色圖和深度圖,使用SIFT算法對(duì)彩色場(chǎng)景圖進(jìn)行特征點(diǎn)提取與匹配并結(jié)合GTM算法剔除錯(cuò)誤匹配點(diǎn),同時(shí)結(jié)合場(chǎng)景深度信息來(lái)指導(dǎo)ICP算法對(duì)三維點(diǎn)云進(jìn)行幀間配準(zhǔn),求取出相鄰兩幀的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矩陣,最后依據(jù)這兩個(gè)矩陣將機(jī)器人運(yùn)行時(shí)獲得的圖像序列拼接成三維地圖,從而創(chuàng)建出比較詳實(shí)的室內(nèi)環(huán)境三維地圖。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41;TP212;TP242

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 樊祥;融合超聲與Kinect的三維場(chǎng)景感知下機(jī)器人自主定位研究[D];西南科技大學(xué);2018年

2 劉永;安防排爆機(jī)器人自動(dòng)導(dǎo)航控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[D];上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué);2018年

3 王允華;基于三維場(chǎng)景的微型旋翼無(wú)人機(jī)室內(nèi)導(dǎo)航方法研究[D];解放軍信息工程大學(xué);2017年

4 樊幫正;室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人定位技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2799301