基于特征的视觉同时定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)存在实时性和鲁棒性差等问题,提出一种改进的基于四叉树的ORB特征提取方法,设计包含前后端及地图构建的机器人RGB-D SLAM算法。在前端使用四叉树方法完成...基于特征的视觉同时定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)存在实时性和鲁棒性差等问题,提出一种改进的基于四叉树的ORB特征提取方法,设计包含前后端及地图构建的机器人RGB-D SLAM算法。在前端使用四叉树方法完成ORB特征的均匀提取,计算描述子间汉明距离实现特征匹配。根据随机采样一致性算法思想,结合EPNP(Efficient Perspective-N-Point)和迭代最近点法求解位姿,获取多次迭代后的准确位姿。采用关键帧进行回环检测,并且基于光速法平差优化位姿图,从而构建全局一致的3D地图,达到减少累积误差的目的。通过TUM数据集和多履带式全向移动机器人进行对比验证,实验结果满足实时性和稳定性要求,证明了算法的可行性和有效性。展开更多
关键帧选择是提高视觉SLAM(simultaneous localization and mapping)算法精度及实时性的重要因素.关键帧常以图像的帧间相对运动距离为选择依据.该方法虽简单有效,但实时性、鲁棒性较差且容易产生大量冗余关键帧.针对上述问题,提出一种...关键帧选择是提高视觉SLAM(simultaneous localization and mapping)算法精度及实时性的重要因素.关键帧常以图像的帧间相对运动距离为选择依据.该方法虽简单有效,但实时性、鲁棒性较差且容易产生大量冗余关键帧.针对上述问题,提出一种改进的关键帧选择算法.该算法整合了帧间相对运动距离、帧间特征点跟踪以及最小视觉变化来选择关键帧并删除冗余关键帧.基于该算法,结合具有较好方向和光照不变性的ORB(oriented FAST and rotated BRIEF)特征,实现了RGB-D SLAM算法.在RGB-D数据集上的实验表明,改进的关键帧选择算法能够更精准、及时地选择关键帧,并在减少RGB-D SLAM中冗余关键帧的同时提高算法的实时性、建图和定位精度.展开更多
同时定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)是机器人领域的研究热点,被认为是实现机器人自主运动的关键。传统的基于RGB-D摄像头的SLAM算法(RGB-D SLAM)采用SIFT(Scale-Invariant Feature Transform)特征描述符来计...同时定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)是机器人领域的研究热点,被认为是实现机器人自主运动的关键。传统的基于RGB-D摄像头的SLAM算法(RGB-D SLAM)采用SIFT(Scale-Invariant Feature Transform)特征描述符来计算相机位姿,采用GPU加速的siftGPU算法克服SITF特征提取慢的缺点,但多数嵌入式设备缺乏足够的GPU运算能力,使其应用性受到局限。此外,常规算法在闭环检测时效率较低,实时性不强。针对上述问题,提出了一种结合ORB(oriented FAST and rotated BRIEF)特征与视觉词典的SLAM算法。在算法前端,首先提取相邻图像的ORB特征,然后利用k近邻(k-Nearest Neighbor,kNN)匹配找到对应的最临近与次临近匹配,接着采用比值检测与交叉检测剔除误匹配点,最后采用改进的PROSAC-PnP(Progressive Sample Consensus based Perspective-N-Point)算法进行相机姿态计算,得到对相机位姿的高精度估计。在后端,提出了一种基于视觉词典的闭环检测算法来消除机器人运动中的累计误差。通过闭环检测增加帧间约束,利用通用图优化工具进行位姿图优化,得到全局一致的相机位姿与点云。通过对标准fr1数据集的测试和对比,表明了该算法具有较强的鲁棒性。展开更多
为了解决室内动态环境下移动机器人的准确定位问题,提出了一种融合运动检测算法的半直接法RGB-D视觉SLAM(同时定位与地图创建)算法,它由运动检测、相机位姿估计、基于TSDF (truncated signed distance function)模型的稠密地图构建3个...为了解决室内动态环境下移动机器人的准确定位问题,提出了一种融合运动检测算法的半直接法RGB-D视觉SLAM(同时定位与地图创建)算法,它由运动检测、相机位姿估计、基于TSDF (truncated signed distance function)模型的稠密地图构建3个步骤组成.首先,通过最小化图像光度误差,利用稀疏图像对齐算法实现对相机位姿的初步估计.然后,使用视觉里程计的位姿估计对图像进行运动补偿,建立基于图像块实时更新的高斯模型,依据方差变化分割出图像中的运动物体,进而剔除投影在图像运动区域的局部地图点,通过最小化重投影误差对相机位姿进行进一步优化,提升相机位姿估计精度.最后,使用相机位姿和RGB-D相机图像信息构建TSDF稠密地图,利用图像运动检测结果和地图体素块的颜色变化,完成地图在动态环境下的实时更新.实验结果表明,在室内动态环境下,本文算法能够有效提高相机位姿估计精度,实现稠密地图的实时更新,在提升系统鲁棒性的同时也提升了环境重构的准确性.展开更多
传统的温室作业方式依赖于人工操作,工作效率低且难以保证作业的质量和稳定性。温室自主导航系统可以实现温室内自动化导航和作业,提高温室作物的生产效率和品质。因此,设计一种定位与地图构建(Simultaneous Localization And Mapping, ...传统的温室作业方式依赖于人工操作,工作效率低且难以保证作业的质量和稳定性。温室自主导航系统可以实现温室内自动化导航和作业,提高温室作物的生产效率和品质。因此,设计一种定位与地图构建(Simultaneous Localization And Mapping, SLAM)技术下的温室自主导航系统,可利用激光雷达等传感器实时构建温室内的地图,并利用SLAM算法实现自主定位与导航。为了提高系统的鲁棒性和性能,提出了一种基于改进粒子滤波算法的姿态估计方法。试验结果表明:该温室自主导航系统能够高效准确地实现温室内的自主导航任务,为农业生产提供了一种新的自动化解决方案。展开更多
文摘关键帧选择是提高视觉SLAM(simultaneous localization and mapping)算法精度及实时性的重要因素.关键帧常以图像的帧间相对运动距离为选择依据.该方法虽简单有效,但实时性、鲁棒性较差且容易产生大量冗余关键帧.针对上述问题,提出一种改进的关键帧选择算法.该算法整合了帧间相对运动距离、帧间特征点跟踪以及最小视觉变化来选择关键帧并删除冗余关键帧.基于该算法,结合具有较好方向和光照不变性的ORB(oriented FAST and rotated BRIEF)特征,实现了RGB-D SLAM算法.在RGB-D数据集上的实验表明,改进的关键帧选择算法能够更精准、及时地选择关键帧,并在减少RGB-D SLAM中冗余关键帧的同时提高算法的实时性、建图和定位精度.
文摘同时定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)是机器人领域的研究热点,被认为是实现机器人自主运动的关键。传统的基于RGB-D摄像头的SLAM算法(RGB-D SLAM)采用SIFT(Scale-Invariant Feature Transform)特征描述符来计算相机位姿,采用GPU加速的siftGPU算法克服SITF特征提取慢的缺点,但多数嵌入式设备缺乏足够的GPU运算能力,使其应用性受到局限。此外,常规算法在闭环检测时效率较低,实时性不强。针对上述问题,提出了一种结合ORB(oriented FAST and rotated BRIEF)特征与视觉词典的SLAM算法。在算法前端,首先提取相邻图像的ORB特征,然后利用k近邻(k-Nearest Neighbor,kNN)匹配找到对应的最临近与次临近匹配,接着采用比值检测与交叉检测剔除误匹配点,最后采用改进的PROSAC-PnP(Progressive Sample Consensus based Perspective-N-Point)算法进行相机姿态计算,得到对相机位姿的高精度估计。在后端,提出了一种基于视觉词典的闭环检测算法来消除机器人运动中的累计误差。通过闭环检测增加帧间约束,利用通用图优化工具进行位姿图优化,得到全局一致的相机位姿与点云。通过对标准fr1数据集的测试和对比,表明了该算法具有较强的鲁棒性。
文摘为了解决室内动态环境下移动机器人的准确定位问题,提出了一种融合运动检测算法的半直接法RGB-D视觉SLAM(同时定位与地图创建)算法,它由运动检测、相机位姿估计、基于TSDF (truncated signed distance function)模型的稠密地图构建3个步骤组成.首先,通过最小化图像光度误差,利用稀疏图像对齐算法实现对相机位姿的初步估计.然后,使用视觉里程计的位姿估计对图像进行运动补偿,建立基于图像块实时更新的高斯模型,依据方差变化分割出图像中的运动物体,进而剔除投影在图像运动区域的局部地图点,通过最小化重投影误差对相机位姿进行进一步优化,提升相机位姿估计精度.最后,使用相机位姿和RGB-D相机图像信息构建TSDF稠密地图,利用图像运动检测结果和地图体素块的颜色变化,完成地图在动态环境下的实时更新.实验结果表明,在室内动态环境下,本文算法能够有效提高相机位姿估计精度,实现稠密地图的实时更新,在提升系统鲁棒性的同时也提升了环境重构的准确性.
文摘传统的温室作业方式依赖于人工操作,工作效率低且难以保证作业的质量和稳定性。温室自主导航系统可以实现温室内自动化导航和作业,提高温室作物的生产效率和品质。因此,设计一种定位与地图构建(Simultaneous Localization And Mapping, SLAM)技术下的温室自主导航系统,可利用激光雷达等传感器实时构建温室内的地图,并利用SLAM算法实现自主定位与导航。为了提高系统的鲁棒性和性能,提出了一种基于改进粒子滤波算法的姿态估计方法。试验结果表明:该温室自主导航系统能够高效准确地实现温室内的自主导航任务,为农业生产提供了一种新的自动化解决方案。
