發(fā)布時(shí)間：2024-01-29 12:16

　　隨著移動(dòng)機(jī)器人的快速發(fā)展,作為其自主導(dǎo)航運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的底層SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)技術(shù)愈加成為研究熱點(diǎn)。工業(yè)應(yīng)用場景復(fù)雜性以及社會(huì)需求的多樣性,使得僅依靠單一傳感器無法滿足高精度、強(qiáng)魯棒以及實(shí)時(shí)性的移動(dòng)機(jī)器人定位需求。單目視覺具有價(jià)格低廉、特征信息豐富,極低的誤差累計(jì)等優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)存在尺度不確定性,快速運(yùn)動(dòng)下圖像模糊以及強(qiáng)旋轉(zhuǎn)問題。慣性傳感器(Inertial measurement unit,IMU)瞬時(shí)精度高,可為單目視覺提供尺度約束,但也存在誤差累計(jì)嚴(yán)重等問題。二者存在較好的互補(bǔ)性,對(duì)這兩種傳感器進(jìn)行融合可實(shí)現(xiàn)滿足需求的SLAM系統(tǒng)。本文針對(duì)該類融合方法并結(jié)合自己的研究成果,實(shí)現(xiàn)一個(gè)VI-SLAM系統(tǒng),且在移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)上進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)分析。首先,本文分析了IMU、視覺相關(guān)SLAM模型,設(shè)計(jì)了兼顧松耦合與緊耦合的融合算法框架結(jié)構(gòu),提高了VI-SLAM系統(tǒng)的定位精度及其魯棒性;針對(duì)優(yōu)化收斂速度較慢的問題,改進(jìn)了一種Levenberg-Marquadt優(yōu)化更新策略,并在此基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了深入的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析。接著,通過融合并實(shí)驗(yàn)...

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排
第二章 IMU狀態(tài)模型
    2.1 IMU運(yùn)動(dòng)模型
        2.1.1 旋轉(zhuǎn)量求導(dǎo)與四元數(shù)
        2.1.2 IMU運(yùn)動(dòng)模型
    2.2 IMU觀測(cè)和噪聲模型
        2.2.1 科氏加速度
        2.2.2 慣導(dǎo)相關(guān)坐標(biāo)系定義
        2.2.3 高斯白噪聲與隨機(jī)游走
        2.2.4 IMU觀測(cè)模型
    2.3 IMU狀態(tài)估計(jì)誤差模型
    2.4 實(shí)驗(yàn)分析
    2.5 本章小結(jié)
第三章 視覺SLAM算法研究
    3.1 vSLAM算法技術(shù)框架
    3.2 vSLAM算法原理與設(shè)計(jì)
        3.2.1 視覺里程計(jì)
        3.2.2 后臺(tái)捆集約束
    3.3 實(shí)驗(yàn)分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 融合視覺與IMU的 SLAM方法研究
    4.1 融合算法設(shè)計(jì)框架
    4.2 視覺與IMU近鄰松耦合初始化
        4.2.1 SFM統(tǒng)計(jì)模型自動(dòng)初始化
        4.2.2 IMU預(yù)積分
        4.2.3 視覺慣導(dǎo)對(duì)齊融合
    4.3 視覺與IMU非線性局部地圖緊耦合優(yōu)化
        4.3.1 局部地圖滑窗優(yōu)化
        4.3.2 IMU測(cè)量約束
        4.3.3 視覺測(cè)量約束
        4.3.4 邊緣化與FEJ
    4.4 重定位與回環(huán)校正算法設(shè)計(jì)
        4.4.1 回環(huán)檢測(cè)
        4.4.2 重定位
    4.5 全局地圖圖優(yōu)化
    4.6 實(shí)驗(yàn)分析
    4.7 本章小結(jié)
第五章 視覺與IMU融合的SLAM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與分析
    5.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建
        5.1.1 TYRAN移動(dòng)機(jī)器人
        5.1.2 傳感器選型
    5.2 IMU與相機(jī)聯(lián)合標(biāo)定
    5.3 實(shí)驗(yàn)分析
        5.3.1 縱向?qū)嶒?yàn)
        5.3.2 橫向?qū)嶒?yàn)
        5.3.3 場景實(shí)驗(yàn)
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號(hào)：3888169