隨著科技的不斷發(fā)展,機(jī)器人已經(jīng)融入到人們生產(chǎn)生活的方方面面,作為移動(dòng)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù),同步定位和地圖創(chuàng)建（SLAM）是當(dāng)下機(jī)器人領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。視覺(jué)SLAM技術(shù)因其成本較低、視覺(jué)信息豐富等優(yōu)點(diǎn),引起了該領(lǐng)域的廣泛關(guān)注,稱(chēng)為獲取三維環(huán)境地圖的重要研究方向。其中,基于RGB-D相機(jī)的視覺(jué)SLAM是近年來(lái)的重要研究方向。單個(gè)相機(jī)視域狹窄,受噪聲以及局部的光照、紋理特征和視角等因素影響大,導(dǎo)致視覺(jué)SLAM的在運(yùn)行過(guò)程中定位精度降低甚至出現(xiàn)跟蹤丟失現(xiàn)象。對(duì)此,本文提出了一種多RGB-D相機(jī)視覺(jué)SLAM方法,通過(guò)使用多個(gè)RGB-D相機(jī)增加視域,提高視覺(jué)SLAM在復(fù)雜環(huán)境與視覺(jué)特征欠缺環(huán)境下的精度與魯棒性。本文的主要工作如下:首先,為確定相機(jī)間的相對(duì)位姿,本文提出了一種由粗到細(xì)的多相機(jī)系統(tǒng)外參標(biāo)定方法,用于標(biāo)定任意方向配置的無(wú)重疊視域的多相機(jī)系統(tǒng)。標(biāo)定分為兩步,首先使用預(yù)先構(gòu)建的環(huán)境稀疏點(diǎn)云地圖對(duì)各相機(jī)進(jìn)行PnP估計(jì)多相機(jī)系統(tǒng)的初始外參,然后構(gòu)建位姿圖,利用該初值進(jìn)行位姿圖優(yōu)化獲得精確的相對(duì)位姿。其次,針對(duì)多RGB-D相機(jī)下視覺(jué)SLAM的前端問(wèn)題,本文提出了一種多RGB-D相機(jī)視覺(jué)SLAM系統(tǒng)模型... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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圖２．１視覺(jué)ＳＬＡＭ結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?２．１?Ｖｉｓｕａｌ?ＳＬＡＭ?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??

第８頁(yè)?華東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文??第２章視覺(jué)ＳＬＡＭ算法理論基礎(chǔ)??視覺(jué)ＳＬＡＭ系統(tǒng)主要由前端與后端兩大部分組成，若進(jìn)一步細(xì)分，通常包括四個(gè)模??塊：前端ＶＯ、后端非線性?xún)?yōu)化、閉環(huán)檢狽�。荨⒌貓D構(gòu)建，如圖２．１所示。其中視覺(jué)里程計(jì)??估計(jì)相機(jī)運(yùn)動(dòng)，主要工作包括處理圖像數(shù)據(jù)，提取特征點(diǎn)，根據(jù)匹配的特征點(diǎn)估計(jì)相機(jī)??的幀間位姿變化。后端優(yōu)化用于消除前端中的噪聲影響，提高位姿估計(jì)與建圖的準(zhǔn)確性，??通常使用圖優(yōu)化方法。為了消除ＳＬＡＭ運(yùn)行過(guò)程中的出現(xiàn)的累積誤差，還需要進(jìn)行閉環(huán)??檢測(cè)，其通過(guò)檢測(cè)相同場(chǎng)景對(duì)ＳＬＡＭ增加閉環(huán)約束從而得到全局一致的軌跡及地圖。??傳感器數(shù)據(jù)｜?刖〃而視莧里程計(jì)?ｆ后端優(yōu)化?ｆ地圖構(gòu)建??ＲＧ＿?＂?［Ｃ＞光束法平差?地ｆＨ??Ｌ?位姿閣優(yōu)化?軌少２??ｖ?ｙ?＼?／?ｖ?ｙ??＇々＼＇?ｆ閉環(huán)檢測(cè)?＇??ＢＯＷ相似性檢測(cè)?Ｖ’??計(jì)算相似變換??Ｖ?Ｊ??圖２．１視覺(jué)ＳＬＡＭ結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?２．１?Ｖｉｓｕａｌ?ＳＬＡＭ?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??２．１相機(jī)模型??相機(jī)工作時(shí)將物體從三維世界中投影到二維圖像平面上，這個(gè)過(guò)程可以用一個(gè)幾何??模型來(lái)描述，稱(chēng)為投影模型，最簡(jiǎn)單的投影模型是針孔相機(jī)模型［４２］。??２．１．１針孔相機(jī)模型??針孔相機(jī)模型是一種理想化的投影模型，描述了三維空間中一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)通過(guò)一個(gè)??理想的針孔相機(jī)投影到圖像平面過(guò)程中的數(shù)學(xué)關(guān)系。該模型中相機(jī)的光圈孔徑極小，視??為一個(gè)點(diǎn)且不考慮光圈引起的幾何畸變，因此針孔相機(jī)模型只能用作三維場(chǎng)景到二位圖??像的一階近似投影。針孔相機(jī)模型如圖２．２所示。??Ｚ?像平面??圖２．２針孔相機(jī)模型??Ｆ

華東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文?第９頁(yè)??圖２．２中，戶(hù)為三維空間中的一個(gè)點(diǎn)，Ｃ表示相機(jī)光心，０丨ｘ少平面為圖像平面，ｐ點(diǎn)??是Ｐ點(diǎn)在圖像平面的投影，ＣＣｈ是焦距。設(shè)尸點(diǎn)相對(duì)于光心Ｃ的坐標(biāo)為［Ｘ，Ｆ，Ｚ］Ｔ，投影??點(diǎn)；；的坐標(biāo)為［ｘ，ｙ］Ｔ，相機(jī)焦距／＝（：〇，根據(jù)幾何關(guān)系，有：??Ｚ?Ｘ?Ｙ?…、??７?＝?＿?＝?＿?（２－１）??ｆ?ｘ?ｙ??整理后得??（?Ｘ??ｘ?＝厶７??｜?ｙ?（２－２）??ｌｙ?＝?ｆｙｚ??其中Ａ，?分別為ｘ軸與軸方向上的焦距。??成像平面的物體需要顯示在屏幕上，因此還需要轉(zhuǎn)換到像素坐標(biāo)系中。設(shè)像素坐標(biāo)??系在Ｘ軸、ｙ軸方向上的坐標(biāo)軸分別為ｗ，ｖ，有轉(zhuǎn)換關(guān)系：??（?Ｘ??＼ｕ?＝?ｆｘ￣＾?＋?ｃｘ??Ｉ?ｙ?（２－３）??［ｙ?＝?ｆｙ?２＋?ｃｙ??其中ｃｘ，＾分別是光心在像素平面的投影點(diǎn)的像素坐標(biāo)，如圖２．３所示。??〇０?ｃｘ??－Ｈ??％??Ｃｙ?＇?１???＇ｐ——＾￣？??★?Ｖ?ｙ?｜??圖２．３像素平面??Ｆｉｇ．?２．３?Ｐｉｘｅｌ?Ｐｌａｎｅ??若使用矩陣形式，為??ｒ＾ｉ?＼ｆｘ?〇?ｃｙ?｜Ｘ??Ｚ?ｖ?＾?０?ｆｙ?ｃｙ?Ｙ?＝?ＫＰ?（２－４）??－Ｖ?［〇?〇?ｉＪ［ｚ．??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于圖優(yōu)化的多相機(jī)系統(tǒng)高精度自主定位方法[J]. 劉博文,楊凌輝,牛志遠(yuǎn),徐秋宇,張正吉,王金旺.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2019(03)
[2]低成本大視場(chǎng)深度相機(jī)陣列系統(tǒng)[J]. 宋爽,陳馳,楊必勝,李清泉.  武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版). 2018(09)
[3]RGB-D SLAM綜述[J]. 王旒軍,陳家斌,余歡,朱匯申.  導(dǎo)航定位與授時(shí). 2017(06)
[4]未知環(huán)境中移動(dòng)機(jī)器人并發(fā)建圖與定位（CML）的研究進(jìn)展[J]. 王璐,蔡自興.  機(jī)器人. 2004(04)

碩士論文
[1]欠點(diǎn)特征環(huán)境的視覺(jué)同步定位與制圖研究[D]. 戴立根.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3497052