本文關(guān)鍵詞：基于單目視覺的同時定位與稀疏地圖構(gòu)建的研究與實現(xiàn)　出處：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：同時定位與地圖構(gòu)建技術(shù)(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)被認(rèn)為是實現(xiàn)移動機(jī)器人自主定位與導(dǎo)航的關(guān)鍵技術(shù),也是無人駕駛、增強(qiáng)現(xiàn)實、智能家居等領(lǐng)域的熱點研究技術(shù)。在適用于SLAM系統(tǒng)的眾多傳感器中,單目視覺傳感器以其價格低廉、功耗低、安裝使用方便、獲取信息量大等優(yōu)點備受青睞。所以基于單目視覺的SLAM技術(shù)已成為國內(nèi)外研究的熱點,對實現(xiàn)移動機(jī)器人的自主化和智能化具有重要的研究意義。本文主要工作及創(chuàng)新點簡述如下:首先,本文通過對當(dāng)前單目視覺SLAM中圖像特征提取、地圖初始化、關(guān)鍵幀選擇、幀間運(yùn)動恢復(fù)、閉環(huán)檢測、圖優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)的各種實現(xiàn)方案的對比,選擇各關(guān)鍵技術(shù)中最優(yōu)秀的實現(xiàn)方案構(gòu)建了一種SLAM系統(tǒng)。與現(xiàn)有的PTAM(Parallel Tracking and Mapping)系統(tǒng)以及 LSD-SLAM(Large-Scale Direct Monocular SLAM)系統(tǒng)相比,該單目視覺SLAM系統(tǒng)在關(guān)鍵幀軌跡精確度和魯棒性等方面性能有所提升,還具有自動初始化與重定位功能。其次,在構(gòu)建的SLAM系統(tǒng)中,針對跟蹤丟失到重定位完成之間的關(guān)鍵幀位姿、地圖點的缺失問題,創(chuàng)新性的提出了"反向逐幀播放"方法加以解決,充分利用了輸入的圖像信息,增強(qiáng)了整個地圖的完整性。最后,針對特征提取算法、關(guān)鍵幀選取方法以及閉環(huán)檢測設(shè)計了對比分析實驗,驗證了 ORB(Oriented FAST and Rotated BRIEF)特征提取算法在執(zhí)行速度上的巨大優(yōu)勢和良好的特征不變性、融合視覺內(nèi)容變化與時間域方法的關(guān)鍵幀選擇策略的優(yōu)越性、以及閉環(huán)檢測方法的必要性與有效性。利用室內(nèi)數(shù)據(jù)集分別對本文實現(xiàn)的SLAM系統(tǒng)、PTAM系統(tǒng)以及LSD-SLAM系統(tǒng)的關(guān)鍵幀軌跡均方根誤差進(jìn)行了對比分析,表明本文實現(xiàn)的SLAM系統(tǒng)準(zhǔn)確度明顯優(yōu)于LSD-SLAM系統(tǒng),略好于PTAM系統(tǒng)。并且在室外環(huán)境中驗證了本文實現(xiàn)的SLAM系統(tǒng)的可行性以及"反向逐幀播放"方法的有效性。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP391.41;TP212

【參考文獻(xiàn)】

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1 楊娜;李漢舟;;服務(wù)機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)研究進(jìn)展[J];機(jī)電工程;2015年12期

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本文編號：1335408