隨著科技的不斷發(fā)展,機器人已經(jīng)融入到人們生產(chǎn)生活的方方面面,作為移動機器人的關(guān)鍵技術(shù),同步定位和地圖創(chuàng)建（SLAM）是當(dāng)下機器人領(lǐng)域中的研究熱點。視覺SLAM技術(shù)因其成本較低、視覺信息豐富等優(yōu)點,引起了該領(lǐng)域的廣泛關(guān)注,稱為獲取三維環(huán)境地圖的重要研究方向。其中,基于RGB-D相機的視覺SLAM是近年來的重要研究方向。單個相機視域狹窄,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SLAM的在運行過程中定位精度降低甚至出現(xiàn)跟蹤丟失現(xiàn)象。對此,本文提出了一種多RGB-D相機視覺SLAM方法,通過使用多個RGB-D相機增加視域,提高視覺SLAM在復(fù)雜環(huán)境與視覺特征欠缺環(huán)境下的精度與魯棒性。本文的主要工作如下:首先,為確定相機間的相對位姿,本文提出了一種由粗到細(xì)的多相機系統(tǒng)外參標(biāo)定方法,用于標(biāo)定任意方向配置的無重疊視域的多相機系統(tǒng)。標(biāo)定分為兩步,首先使用預(yù)先構(gòu)建的環(huán)境稀疏點云地圖對各相機進(jìn)行PnP估計多相機系統(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)化獲得精確的相對位姿。其次,針對多RGB-D相機下視覺SLAM的前端問題,本文提出了一種多RGB-D相機視覺SLAM系統(tǒng)模型... 

【文章來源】：華東理工大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

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

第８頁?華東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文??第２章視覺ＳＬＡＭ算法理論基礎(chǔ)??視覺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，通常包括四個模??塊：前端ＶＯ、后端非線性優(yōu)化、閉環(huán)檢狽�。�、地圖構(gòu)建，如圖２．１所示。其中視覺里程計??估計相機運動，主要工作包括處理圖像數(shù)據(jù)，提取特征點，根據(jù)匹配的特征點估計相機??的幀間位姿變化。后端優(yōu)化用于消除前端中的噪聲影響，提高位姿估計與建圖的準(zhǔn)確性，??通常使用圖優(yōu)化方法。為了消除ＳＬＡＭ運行過程中的出現(xiàn)的累積誤差，還需要進(jìn)行閉環(huán)??檢測，其通過檢測相同場景對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?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?＇??ＢＯＷ相似性檢測?Ｖ’??計算相似變換??Ｖ?Ｊ??圖２．１視覺ＳＬＡＭ結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?２．１?Ｖｉｓｕａｌ?ＳＬＡＭ?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??２．１相機模型??相機工作時將物體從三維世界中投影到二維圖像平面上，這個過程可以用一個幾何??模型來描述，稱為投影模型，最簡單的投影模型是針孔相機模型［４２］。??２．１．１針孔相機模型??針孔相機模型是一種理想化的投影模型，描述了三維空間中一個點的坐標(biāo)通過一個??理想的針孔相機投影到圖像平面過程中的數(shù)學(xué)關(guān)系。該模型中相機的光圈孔徑極小，視??為一個點且不考慮光圈引起的幾何畸變，因此針孔相機模型只能用作三維場景到二位圖??像的一階近似投影。針孔相機模型如圖２．２所示。??Ｚ?像平面??圖２．２針孔相機模型??Ｆ

華東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文?第９頁??圖２．２中，戶為三維空間中的一個點，Ｃ表示相機光心，０丨ｘ少平面為圖像平面，ｐ點??是Ｐ點在圖像平面的投影，ＣＣｈ是焦距。設(shè)尸點相對于光心Ｃ的坐標(biāo)為［Ｘ，Ｆ，Ｚ］Ｔ，投影??點；；的坐標(biāo)為［ｘ，ｙ］Ｔ，相機焦距／＝（：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]低成本大視場深度相機陣列系統(tǒng)[J]. 宋爽,陳馳,楊必勝,李清泉.  武漢大學(xué)學(xué)報(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. 2017(06)
[4]未知環(huán)境中移動機器人并發(fā)建圖與定位（CML）的研究進(jìn)展[J]. 王璐,蔡自興.  機器人. 2004(04)

碩士論文
[1]欠點特征環(huán)境的視覺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：3497052