本文關(guān)鍵詞：基于RGB-D相機(jī)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)實(shí)時(shí)導(dǎo)航定位模型與方法研究　出處：《中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所)》2017年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：RGB-D相機(jī)是一種新型的視覺(jué)傳感器,由RGB相機(jī)和深度相機(jī)組成,能夠同時(shí)直接獲取場(chǎng)景中的紋理信息與深度信息,在基于視覺(jué)的導(dǎo)航定位與制圖領(lǐng)域有著天然的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。本文針對(duì)RGB-D傳感器,開(kāi)展了無(wú)GNSS環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)自主導(dǎo)航定位理論方法的研究,構(gòu)建了相機(jī)的嚴(yán)格成像幾何模型,提出了高精度的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)自主定位模型,開(kāi)發(fā)了和實(shí)時(shí)定位與制圖方法技術(shù)和軟件系統(tǒng)。主要研究?jī)?nèi)容成果如下:(1)研究并構(gòu)建了RGB-D相機(jī)的嚴(yán)格成像幾何模型。從RGB-D相機(jī)成像原理入手,建立了物方空間、深度數(shù)據(jù)以及紋理數(shù)據(jù)之間的嚴(yán)格投影關(guān)系,在分析深度量測(cè)信息獲取幾何理論模型的基礎(chǔ)上擴(kuò)展了傳統(tǒng)的共線方程形式。通過(guò)相機(jī)的標(biāo)定,獲取了RGB相機(jī)與深度相機(jī)的成像特性,得到了兩相機(jī)間的外方位關(guān)系,標(biāo)定了深度相機(jī)量測(cè)精度,從而構(gòu)建了同時(shí)涵蓋深度量測(cè)信息與紋理觀測(cè)信息的RGB-D相機(jī)嚴(yán)格成像幾何模型。(2)提出了RGB-D相機(jī)二三維信息一體化的定位解算模型。在RGB-D相機(jī)嚴(yán)格成像幾何模型的基礎(chǔ)上,擴(kuò)展了傳統(tǒng)的光束法平差模型只是針對(duì)像點(diǎn)觀測(cè)值進(jìn)行優(yōu)化的情況,將深度信息作為觀測(cè)值納入到平差模型,構(gòu)建了符合RGB-D相機(jī)的二三維信息一體化的定位模型。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了SIFT特征與ORB特征的檢測(cè)與匹配精度,結(jié)合深度量測(cè)特性,構(gòu)建了兩種觀測(cè)信息的權(quán)矩陣,從而完善了整個(gè)定位解算的數(shù)學(xué)模型。在地下、室內(nèi)、荒蕪的野外等多種不同的工況環(huán)境進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),通過(guò)多個(gè)實(shí)驗(yàn)的對(duì)比驗(yàn)證分析了定位解算模型的適應(yīng)性與精度。(3)構(gòu)建了實(shí)時(shí)導(dǎo)航定位與高精度三維制圖系統(tǒng)。本文借助ROS平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上Kinect 1代與Kinect 2代相機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲取,以O(shè)RB-SLAM為內(nèi)核實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的實(shí)時(shí)定位定姿。同時(shí)以實(shí)時(shí)定位定姿的結(jié)果為輸入,通過(guò)ElasticFusion框架的大場(chǎng)景三維數(shù)據(jù)追蹤與優(yōu)化,在場(chǎng)景點(diǎn)云融合最優(yōu)化的基礎(chǔ)上對(duì)實(shí)時(shí)定位定姿結(jié)果進(jìn)行修正,從而實(shí)現(xiàn)了高精度的稠密點(diǎn)云制圖。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TP212;TP391.41

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本文編號(hào)：1311685