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面向多机协同探索的分布式SLAM方法
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作者 邓开阳 郑永航 +2 位作者 罗义藩 张航铖 解杨敏 《计算机工程与设计》 北大核心 2026年第2期560-567,共8页
传统协同定位依赖高频位姿或观测数据交互,难以适应带宽受限环境;单机回环检测框架在多机协同中难以有效融合时空关联性,制约全局地图一致性提升。针对上述问题,提出了一种基于特征点集的分布式SLAM新方法。利用LIOSAM作为各机器人的前... 传统协同定位依赖高频位姿或观测数据交互,难以适应带宽受限环境;单机回环检测框架在多机协同中难以有效融合时空关联性,制约全局地图一致性提升。针对上述问题,提出了一种基于特征点集的分布式SLAM新方法。利用LIOSAM作为各机器人的前端里程计,通过关键帧提取轻量化特征点集,并基于最小生成树的邻域广播机制共享数据,降低通信开销。运用RANSAC和ICP算法进行机器人间的回环检测和精确配准。将机器人内部和机器人间的约束整合到了多机器人位姿图中,优化了多机器人系统的位姿估计,增强了系统的鲁棒性与精度。实验结果表明,所提方法能有效减轻机器人间的通信开销,并提升多机器人系统在复杂环境中的导航与定位精度。 展开更多
关键词 同时定位与建图 多机器人协同 位姿图 通信开销 回环检测 地图融合 地图优化
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基于ORB-SLAM3视觉与惯导融合的煤矿机器人定位算法研究 被引量:4
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作者 陈伟 巫帅达 +2 位作者 田子建 张帆 刘毅 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第S1期297-307,共11页
针对煤矿井下空间狭窄、光线昏暗且严重不均匀使矿井图像存在照度低、纹理稀疏、颜色失真等缺陷,严重影响了视觉SLAM特征点提取匹配结果,导致定位性能急剧下降,提出1种基于改进ORB-SLAM3算法的煤矿移动机器人单目视觉定位算法。首先对OR... 针对煤矿井下空间狭窄、光线昏暗且严重不均匀使矿井图像存在照度低、纹理稀疏、颜色失真等缺陷,严重影响了视觉SLAM特征点提取匹配结果,导致定位性能急剧下降,提出1种基于改进ORB-SLAM3算法的煤矿移动机器人单目视觉定位算法。首先对ORB-SLAM3定位算法进行改进,在前端特征点提取(ORB)算法的基础上引入了直方图均衡化、非极大值抑制法、自适应阈值法以及基于四叉树策略的特征点均匀化性质;然后在特征点匹配工作中,引入了基于图像金字塔的LK光流法,减少优化的迭代次数,在特征点匹配完成后加入RANSAC算法去除误匹配的特征点,提高特征点的匹配准确率。在后端通过三角测量的方法,得到像素的深度信息,将2D-2D位姿求解问题转化成3D-2D(pnp)位姿求解问题。根据视觉惯导紧耦合的原理,通过融合视觉残差和IMU残差构建整个定位系统的残差函数,并使用基于非线性优化的滑动窗口BA算法不断迭代优化残差函数,获取精确的移动机器人位姿估计。将改进后的算法在4个数据集下与ORB-SLAM3算法以及VINSMono算法进行了充分的对比实验。研究表明:(1)相比于ORB-SLAM3算法以及VINS-Mono算法,提出定位系统的运动轨迹和真值轨迹最接近;(2)提出定位系统的APE各项指标均优于ORB-SLAM3算法以及VINS-Mono算法;(3)提出定位系统均方根误差为0.049 m(4次实验平均值),相较于ORBSLAM3均方根误差降低了31.1%(四次实验平均值)。 展开更多
关键词 单目视觉 惯性导航 移动机器人 视觉slam(即时定位与地图构建)定位 LK光流法
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基于点线特征的煤矿井下机器人视觉SLAM算法 被引量:5
3
作者 王莉 臧天祥 苏波 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第5期325-337,共13页
煤矿井下视觉同步定位与地图构建SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)应用中,光照变化与低纹理场景严重影响特征点的提取和匹配结果,导致位姿估计失败,影响定位精度。提出一种基于改进定向快速旋转二值描述符ORB(Oriented Fast... 煤矿井下视觉同步定位与地图构建SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)应用中,光照变化与低纹理场景严重影响特征点的提取和匹配结果,导致位姿估计失败,影响定位精度。提出一种基于改进定向快速旋转二值描述符ORB(Oriented Fast and Rotated Brief)-SLAM3算法的煤矿井下移动机器人双目视觉定位算法SL-SLAM。针对光照变化场景,在前端使用光照稳定性的Super-Point特征点提取网络替换原始ORB特征点提取算法,并提出一种特征点网格限定法,有效剔除无效特征点区域,增加位姿估计稳定性。针对低纹理场景,在前端引入稳定的线段检测器LSD(Line Segment Detector)线特征提取算法,并提出一种点线联合算法,按照特征点网格对线特征进行分组,根据特征点的匹配结果进行线特征匹配,降低线特征匹配复杂度,节约位姿估计时间。构建了点特征和线特征的重投影误差模型,在线特征残差模型中添加角度约束,通过点特征和线特征的位姿增量雅可比矩阵建立点线特征重投影误差统一成本函数。局部建图线程使用ORB-SLAM3经典的局部优化方法调整点、线特征和关键帧位姿,并在后端线程中进行回环修正、子图融合和全局捆绑调整BA(Bundle Adjustment)。在EuRoC数据集上的试验结果表明,SL-SLAM的绝对位姿误差APE(Absolute Pose Error)指标优于其他对比算法,并取得了与真值最接近的轨迹预测结果:均方根误差相较于ORB-SLAM3降低了17.3%。在煤矿井下模拟场景中的试验结果表明,SL-SLAM能适应光照变化和低纹理场景,可以满足煤矿井下移动机器人的定位精度和稳定性要求。 展开更多
关键词 井下机器人 视觉slam 双目视觉 SuperPoint特征 LSD线特征
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评估不同激光SLAM算法在真实环境下的定位性能
4
作者 张栋 张潇云 《激光与红外》 北大核心 2025年第2期196-202,共7页
随着工业自动化的不断发展,工业机器人的应用迅速增加。自主移动机器人在未知的环境中实现同步定位和地图构建(SLAM)成为了研究领域的热点。目前激光SLAM技术取得了巨大进展,很多开源的激光SLAM方法也已经成熟,但它们在真实环境中的性... 随着工业自动化的不断发展,工业机器人的应用迅速增加。自主移动机器人在未知的环境中实现同步定位和地图构建(SLAM)成为了研究领域的热点。目前激光SLAM技术取得了巨大进展,很多开源的激光SLAM方法也已经成熟,但它们在真实环境中的性能得不到证实。本文旨在室内环境下,对履带式移动机器人系统应用三种主流的激光SLAM算法来评估算法在真实环境中的定位性能。实验结果表明,在小型场景中Gmapping算法的定位性能更优,而Karto和Cartographer算法的差异较小,需要根据实际场景的复杂性进行选择。 展开更多
关键词 工业自动化 自主移动机器人 slam 定位性能
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基于激光雷达与视觉融合的机器人SLAM技术
5
作者 杨红莉 梁远生 +2 位作者 于浩 纪晓杏 曾宪阳 《现代信息科技》 2025年第22期194-198,共5页
针对复杂应用场景下单一传感模式的局限性,本研究基于多传感器融合理论框架,综合激光雷达的高精度空间建模优势与视觉传感器的丰富环境特征提取能力,构建了异源传感数据融合的SLAM系统。通过对比分析基于Karto和Gmapping算法的纯激光SLA... 针对复杂应用场景下单一传感模式的局限性,本研究基于多传感器融合理论框架,综合激光雷达的高精度空间建模优势与视觉传感器的丰富环境特征提取能力,构建了异源传感数据融合的SLAM系统。通过对比分析基于Karto和Gmapping算法的纯激光SLAM系统与多传感器融合系统的建图效果,实验数据表明融合系统在地图完整性、环境特征保真度及空间拓扑准确性等关键指标上呈现显著提升。该混合SLAM架构通过多模态数据互补机制,有效解决了单一传感器在纹理贫乏区域或动态场景下的建图失效问题,为复杂环境下机器人自主导航系统提供了厘米级定位精度与高可靠性的环境认知解决方案。 展开更多
关键词 移动机器人 激光雷达 视觉传感器 slam技术
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基于激光SLAM的复杂场景智能机器人位置自标定研究
6
作者 李丽 《激光杂志》 北大核心 2025年第1期228-233,共6页
机器人技术发展快速,已经在各种复杂场景中广泛应用。然而,这些场景通常是动态变化的,存在光照不均、遮挡等影响,导致机器人的定位精度受到影响。因此,提出基于激光SLAM的复杂场景智能机器人位置自标定研究。利用覆盖栅格地图、后验概... 机器人技术发展快速,已经在各种复杂场景中广泛应用。然而,这些场景通常是动态变化的,存在光照不均、遮挡等影响,导致机器人的定位精度受到影响。因此,提出基于激光SLAM的复杂场景智能机器人位置自标定研究。利用覆盖栅格地图、后验概率构建机器人移动地图,为了保证机器人位置自标定结果精度,引入粒子滤波算法,通过重要性采样原理获取位置状态样本集,根据位置状态转移函数、传感器观测原理得出机器人位置状态先验概率,采用贝叶斯公式更新先验概率,得到后验概率,通过蒙特卡洛、狄拉克函数更新位置状态权重,使用重采样剔除位置状态权值退化部分,经多次迭代运算得出最优标定结果。实验结果表明,激光SLAM能够复杂场景实现智能机器人位置自标定,且定位误差小、收敛速度速度快。 展开更多
关键词 激光slam 智能机器人 位置自标定 概率分布 状态权重 后验概率
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多层ICP闭环检测下的误差状态卡尔曼滤波多模态融合SLAM 被引量:2
7
作者 陈丹 陈浩 +3 位作者 王子晨 张衡 王长青 范林涛 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第5期1517-1528,共12页
同步定位与地图构建(SLAM)技术是移动机器人智能导航的基础。该文针对单一传感器SLAM技术存在的问题,提出一种基于激光雷达多层迭代最近点(MICP)点云匹配闭环检测的误差状态卡尔曼滤波(ESKF)多传感器紧耦合2D-SLAM算法。在完成视觉与激... 同步定位与地图构建(SLAM)技术是移动机器人智能导航的基础。该文针对单一传感器SLAM技术存在的问题,提出一种基于激光雷达多层迭代最近点(MICP)点云匹配闭环检测的误差状态卡尔曼滤波(ESKF)多传感器紧耦合2D-SLAM算法。在完成视觉与激光雷达多模态数据的时空同步后,建立了里程计误差模型以及激光雷达与机器视觉点云匹配误差模型,并将其应用于误差状态卡尔曼滤波进行多模态数据融合,以提高SLAM的准确性和实时性。在公共数据集KITTI下进行的Gazebo环境仿真结果表明,该所提算法能够完整还原单一激光2D-SLAM无法获取到的环境障碍物信息,并能显著提高机器人轨迹估计和相对位姿估计精度。最后,采用Turtlebot2机器人在复杂实际大场景下进行了SLAM实验验证,结果表明所提多模态融合SLAM方法可以完整复原环境信息,实现实时的高精度2D地图构建。 展开更多
关键词 移动机器人 多传感器融合 同步定位与地图构建 误差状态卡尔曼滤波 闭环检测
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基于三维高斯基元场景表示的机器人稠密RGB-D SLAM算法
8
作者 张郭 卫玲 何胜喜 《测绘通报》 北大核心 2025年第11期99-103,共5页
稠密即时定位与地图构建(SLAM)是机器人中至关重要的技术。近期有关三维高斯溅射技术的研究表明,利用多个不同位姿的相机,可以实现高质量的场景重建与实时渲染。在此背景下,本文将三维高斯溅射技术引入SLAM,通过三维高斯基元对场景进行... 稠密即时定位与地图构建(SLAM)是机器人中至关重要的技术。近期有关三维高斯溅射技术的研究表明,利用多个不同位姿的相机,可以实现高质量的场景重建与实时渲染。在此背景下,本文将三维高斯溅射技术引入SLAM,通过三维高斯基元对场景进行表征,利用RGB-D相机实现了稠密视觉SLAM算法。该算法克服了以往基于辐射场表示的局限性,特别是在快速渲染与优化、识别先前建图区域,以及通过添加更多高斯进行结构化地图扩展方面。大量试验结果表明,本文提出的稠密RGB-D SLAM算法在相机姿态估计、地图构建与新视图合成方面,比现有算法提高了最多2倍的性能。 展开更多
关键词 slam 三维高斯溅射 定位 建图 机器人
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基于激光SLAM的果园移动机器人自主导航系统研究 被引量:4
9
作者 吴俊男 郭辉 +3 位作者 姜运生 杨忠强 高国民 武天伦 《农机化研究》 北大核心 2025年第11期213-219,共7页
为了解决果园喷药作业中劳动强度大、工作时间长等问题,设计了一种基于激光SLAM的履带式果园移动机器人自主导航系统。该系统以履带式喷雾机为作业平台,通过激光雷达获取果园树林环境的点云数据,并融合IMU和增量编码器进行数据校正,使... 为了解决果园喷药作业中劳动强度大、工作时间长等问题,设计了一种基于激光SLAM的履带式果园移动机器人自主导航系统。该系统以履带式喷雾机为作业平台,通过激光雷达获取果园树林环境的点云数据,并融合IMU和增量编码器进行数据校正,使得果园环境的感知更加精确。通过激光雷达感知果园环境信息,利用Cartographer算法加载里程计信息构建果园环境地图,采用自适应蒙特卡洛(AMCL)定位算法实现机器人的定位,使机器人能够实时感知自己的位置和姿态;采用迪杰斯特拉(Dijkstra)算法,依据机器人的当前位置与目标位置,计算出一条最佳的路线。在行驶过程中,机器人通过接收周围环境的数据,不断调整自己的行驶方向和速度,确保按照预定的路径行驶。在导航过程中横向偏差与纵向偏差最大值小于0.10 m,航向偏角最大值小于10.0°。试验数据表明,该自主导航系统完全满足果园环境中的导航精度要求,能够有效地替代人工喷药作业,降低了劳动强度,极大地提高了工作效率。该系统在果园环境中具有良好的导航性能,为果园喷药作业中存在的难题提供了有效的解决方案。 展开更多
关键词 果园 履带机器人 激光slam 自主导航
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AMR移动机器人激光SLAM运动在未知环境中的适应性研究
10
作者 孙涛 《移动信息》 2025年第4期369-372,共4页
文中研究了AMR(自主移动机器人)在未知环境中基于激光SLAM技术的运动适应性。通过对SLAM系统的关键技术、环境特征提取方法以及改进的扩展粒子滤波器进行详细分析,提出了一种基于自定义优化的粒子滤波器算法。该算法通过自适应粒子重采... 文中研究了AMR(自主移动机器人)在未知环境中基于激光SLAM技术的运动适应性。通过对SLAM系统的关键技术、环境特征提取方法以及改进的扩展粒子滤波器进行详细分析,提出了一种基于自定义优化的粒子滤波器算法。该算法通过自适应粒子重采样和动态粒子数量调整,提升了SLAM系统在复杂环境中的定位精度和计算效率。仿真结果表明,改进的算法在动态和复杂场景中的表现优于标准粒子滤波器,具备更快的收敛速度和更小的定位误差。 展开更多
关键词 激光slam 粒子滤波器 自主移动机器人
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基于RANSAC位姿优化的异构机器人协同SLAM方法
11
作者 赖际舟 史宇星 +2 位作者 李炯 陈语萱 吕品 《陆军工程大学学报》 2025年第5期11-20,共10页
针对卫星拒止环境下异构机器人协同同步定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)面临的位姿定位对准数据误差、通信受限及位姿估计误差累积问题,提出了一种异构机器人多阶段协同SLAM系统架构。设计了Scan Context... 针对卫星拒止环境下异构机器人协同同步定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)面临的位姿定位对准数据误差、通信受限及位姿估计误差累积问题,提出了一种异构机器人多阶段协同SLAM系统架构。设计了Scan Context粗对准与广义迭代最近点(generalized iterative closest point,GICP)算法精配准的两阶段重定位机制,提升了异构平台初始位姿估计准确度;构建了基于高速内网穿透技术的轻量通信框架,通过点云体素滤波与关键点提取压缩数据量,保障低带宽环境实时传输;引入随机采样一致性(random sample consensus,RANSAC)算法优化多载体位姿变换,剔除离群估计以提升全局一致性;通过坐标变换实现多源点云融合。在地下停车场、地下管廊开展了异构机器人协同导航试验,成功构建完整点云地图,重定位耗时均小于1.58 s,RANSAC优化耗时均小于3.2 ms,拼图耗时均小于1.8 ms,验证了系统在复杂地下环境的实时性与鲁棒性;多载体协同SLAM结合RANSAC优化构图的结果表明,协同构图精度较单体构图优化程度高于45%,且引入RANSAC优化进一步提升了15%以上的重定位准确性,提升了构图结果的精确度。该方法可为多异构机器人协同感知与导航技术提供参考。 展开更多
关键词 协同同步定位与地图构建 位姿优化 异构机器人 卫星拒止环境 机间通信
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基于激光SLAM的动态适应性移动机器人自主导航方法
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作者 吴双 《河北水利电力学院学报》 2025年第3期30-36,共7页
在移动机器人自主导航技术的应用与研究领域中,移动机器人在执行导航任务时所处的物理空间或场景充满了动态的变化,给机器人的移动带来了显著的挑战,导致自主导航的准确性和效率受到一定程度的影响,难以达到理想效果。为了解决这一问题... 在移动机器人自主导航技术的应用与研究领域中,移动机器人在执行导航任务时所处的物理空间或场景充满了动态的变化,给机器人的移动带来了显著的挑战,导致自主导航的准确性和效率受到一定程度的影响,难以达到理想效果。为了解决这一问题,文中提出基于激光SLAM的动态适应性移动机器人自主导航方法。通过移动机器人搭载的激光设备采集相应的激光数据,并通过线性插值的方法处理激光数据的畸变问题。分析处理后的激光数据的高斯分布状态,以此构建激光SLAM的代价地图生成框架。在生成的代价地图中求解移动代价参数,从而实现自主导航过程。经过实践测试可知,该方法在应用中所得出的自主导航结果碰撞风险较低,导航结果较优,满足了动态适应性移动机器人的应用需求。 展开更多
关键词 移动机器人 机器人导航 自主导航 动态环境 激光slam
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多机器人协同视觉SLAM技术研究综述 被引量:2
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作者 杨子迪 李建胜 +3 位作者 王安成 李雪强 罗豪龙 郭雨岩 《测绘科学技术学报》 2025年第1期57-67,共11页
随着移动机器人自主环境感知和定位导航任务逐渐向高复杂度、大尺度的方向发展,单机器人视觉SLAM在精度、效率和可靠性等方面的局限性逐渐凸显,多机器人协同视觉SLAM技术作为解决方案成为了SLAM领域的研究热点。首先,结合多机器人SLAM... 随着移动机器人自主环境感知和定位导航任务逐渐向高复杂度、大尺度的方向发展,单机器人视觉SLAM在精度、效率和可靠性等方面的局限性逐渐凸显,多机器人协同视觉SLAM技术作为解决方案成为了SLAM领域的研究热点。首先,结合多机器人SLAM的本质优势,从视觉SLAM的发展和其研究重心的变化分析了单机器人视觉SLAM向多机器人协同视觉SLAM的发展趋势。其次,围绕多机器人协同视觉SLAM技术发展的3个关键问题,分别就多机器人协同视觉SLAM系统架构、多机器人协同视觉SLAM相对位姿估计方法以及多机器人视觉SLAM系统的协同规划与建图3个方面展开讨论,对相应的解决方法和其优缺点进行了分析和总结。最后,对多机器人协同视觉SLAM技术的未来研究方向做出了展望。 展开更多
关键词 多机器人系统 视觉slam 协同slam 相对位姿估计 路径规划
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Robust Iterated Sigma Point FastSLAM Algorithm for Mobile Robot Simultaneous Localization and Mapping 被引量:2
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作者 SONG Yu SONG Yongduan LI Qingling 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2011年第4期693-700,共8页
Simultaneous localization and mapping (SLAM) is a key technology for mobile robots operating under unknown environment. While FastSLAM algorithm is a popular solution to the SLAM problem, it suffers from two major d... Simultaneous localization and mapping (SLAM) is a key technology for mobile robots operating under unknown environment. While FastSLAM algorithm is a popular solution to the SLAM problem, it suffers from two major drawbacks: one is particle set degeneracy due to lack of observation information in proposal distribution design of the particle filter; the other is errors accumulation caused by linearization of the nonlinear robot motion model and the nonlinear environment observation model. For the purpose of overcoming the above problems, a new iterated sigma point FastSLAM (ISP-FastSLAM) algorithm is proposed. The main contribution of the algorithm lies in the utilization of iterated sigma point Kalman filter (ISPKF), which minimizes statistical linearization error through Gaussian-Newton iteration, to design an optimal proposal distribution of the particle filter and to estimate the environment landmarks. On the basis of Rao-Blackwellized particle filter, the proposed ISP-FastSLAM algorithm is comprised by two main parts: in the first part, an iterated sigma point particle filter (ISPPF) to localize the robot is proposed, in which the proposal distribution is accurately estimated by the ISPKF; in the second part, a set of ISPKFs is used to estimate the environment landmarks. The simulation test of the proposed ISP-FastSLAM algorithm compared with FastSLAM2.0 algorithm and Unscented FastSLAM algorithm is carried out, and the performances of the three algorithms are compared. The simulation and comparing results show that the proposed ISP-FastSLAM outperforms other two algorithms both in accuracy and in robustness. The proposed algorithm provides reference for the optimization research of FastSLAM algorithm. 展开更多
关键词 mobile robot simultaneous localization and mapping slam particle filter Kalman filter unscented transformation
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融合几何特征和语义信息的机器人动态场景视觉SLAM算法
15
作者 何婷婷 蒋祥龙 何胜喜 《测绘通报》 北大核心 2025年第9期64-69,共6页
针对机器人实现高精度视觉SLAM面临的动态环境下的稳健性差、定位误差大及特征丢失等问题,本文提出了一种融合几何特征和语义信息的视觉SLAM算法(Geo-Semantic SLAM)。该算法以ORB-SLAM2为基础,深度结合实例分割网络与几何特征提取技术... 针对机器人实现高精度视觉SLAM面临的动态环境下的稳健性差、定位误差大及特征丢失等问题,本文提出了一种融合几何特征和语义信息的视觉SLAM算法(Geo-Semantic SLAM)。该算法以ORB-SLAM2为基础,深度结合实例分割网络与几何特征提取技术,有效提升了系统在动态场景中的适应能力。具体而言,Geo-Semantic SLAM通过实例分割剔除动态目标的干扰,并设计了一种基于静态目标语义信息的相机姿态优化方法,显著弥补了特征点因动态剔除导致的损失。试验基于TUM数据集进行,结果表明,Geo-Semantic SLAM在动态环境下不仅具有更高的定位与建图精度,而且在多种场景中均优于传统算法及语义SLAM算法。 展开更多
关键词 几何特征 语义信息 动态场景 机器人 slam
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动态环境中具身智能机器人三维激光SLAM研究综述
16
作者 李经丹 于军琪 +3 位作者 冯春勇 王奔 王楷文 伍勇华 《计算机工程与应用》 北大核心 2025年第22期55-74,共20页
同时定位与建图(simultaneous localization and mapping,SLAM)是具身智能机器人实现环境交互与自主决策的关键技术,目前基于三维激光雷达的SLAM算法大都是基于静态环境的,而动态物体的存在会导致激光SLAM算法的定位和建图精度降低。基... 同时定位与建图(simultaneous localization and mapping,SLAM)是具身智能机器人实现环境交互与自主决策的关键技术,目前基于三维激光雷达的SLAM算法大都是基于静态环境的,而动态物体的存在会导致激光SLAM算法的定位和建图精度降低。基于此问题,详细阐述了国内外学者对动态激光SLAM算法的相关研究。根据动态物体检测原理的不同,将去除动态物体的方法分为基于语义分割、基于光线追踪、基于可见性等,并分析了每种方法的主要思想以及相关应用算法;对不同动态程度的物体进行了分类,总结了激光SLAM框架中不同类别动态物体对应的处理策略,并介绍了在线实时处理、离线后处理、终身SLAM策略的难点以及主流算法;归纳了动态激光SLAM算法主要的精度评价指标以及数据集;对动态激光SLAM算法未来的发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 动态环境 具身智能机器人 激光slam 动态物体去除
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多维度视觉感知增强的煤矿机器人高精度三维高斯溅射SLAM方法
17
作者 蔺小虎 闫涛 +3 位作者 毛清华 姚顽强 马宏伟 马柏林 《煤炭学报》 北大核心 2025年第10期4609-4623,共15页
三维高斯溅射作为辐射场建模的前沿技术为煤矿井下数字化进程开辟了新路径,已成为煤矿机器人自主导航系统与数字孪生体系构建的关键支撑。然而,现有煤矿机器人SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)方法在面对动态光照、深度感... 三维高斯溅射作为辐射场建模的前沿技术为煤矿井下数字化进程开辟了新路径,已成为煤矿机器人自主导航系统与数字孪生体系构建的关键支撑。然而,现有煤矿机器人SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)方法在面对动态光照、深度感知缺失与复杂几何结构等因素时面临着挑战。鉴于此,提出一种多维度视觉感知增强的高精度三维高斯溅射(3D Gaussian Splatting,3DGS)SLAM方法。首先,提出基于HIS(Hue-Intensity-Saturation)空间的多阶段图像增强校正算法,融合MSRCR(Multi-Scale Retinex with Color Restoration)、SWF(Side Window Filtering)和归一化伽马校正技术,通过非线性光照补偿与局部对比度优化实现RGB图像细节增强。构建彩色图-深度图特征引导的深度补全网络以填充深度数据空洞并抑制噪声干扰,提升原始数据质量。然后,设计混合欧几里德距离与重叠度结合的双阶段关键帧选择机制,通过空间差异性约束与视角覆盖冗余度控制,在保障场景表征完整性的前提下筛选最小必要关键帧集,实现精确高效关键帧选取。最后,设计透明度与时空加权观测频次双重约束的高斯管理策略,剔除低透明度区域的无效高斯椭球并对长期稳定观测的高斯椭球进行置信度强化,结合回环检测与位姿图优化实现全局一致的高质量建图。为验证所提方法有效性,依托自主设计集成的移动机器人平台,在采掘巷道等典型煤矿场景中进行了大量对比试验,结果表明:该方法在煤矿井下复杂场景中实现厘米级轨迹跟踪精度,其平均跟踪误差较当前最优基准方法降低12.4%;三维建图峰值信噪比(Peak Signal-to-Noise Ratio,PSNR)达22.4 dB并保持较高实时性,显著优于主流算法,为构建数字孪生矿山提供了可靠技术支撑。 展开更多
关键词 感知增强 煤矿机器人 三维高斯溅射 视觉slam 关键帧选取
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面向动态环境的巡检机器人轻量级语义视觉SLAM框架 被引量:2
18
作者 余浩扬 李艳生 +1 位作者 肖凌励 周继源 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第10期3979-3992,共14页
为提升巡检机器人在城市动态环境中的定位精度与鲁棒性,该文提出一种基于第3代定向快速与旋转简要同步定位与建图系统(ORB-SLAM3)的轻量级语义视觉同步定位与建图(SLAM)框架。该框架通过紧耦合所提出的轻量级语义分割模型(DHSR-YOLOSeg... 为提升巡检机器人在城市动态环境中的定位精度与鲁棒性,该文提出一种基于第3代定向快速与旋转简要同步定位与建图系统(ORB-SLAM3)的轻量级语义视觉同步定位与建图(SLAM)框架。该框架通过紧耦合所提出的轻量级语义分割模型(DHSR-YOLOSeg)输出的语义信息,实现动态特征点的精准剔除与稳健跟踪,从而有效缓解动态目标干扰带来的特征漂移与建图误差累积问题。DHSR-YOLOSeg基于YOLO第11代轻量级分割模型(YOLOv11n-seg)架构,融合动态卷积模块(C3k2_DynamicConv)、轻量特征融合模块(DyCANet)与复用共享卷积分割(RSCS)头,在分割精度小幅提升的同时,有效降低了计算资源开销,整体展现出良好的轻量化与高效性。在COCO数据集上,相较于基础模型,DHSR-YOLOSeg实现参数量减少13.8%、109次浮点运算(GFLOPs)降低23.1%、平均精度指标(mAP50)提升约2%;在KITTI数据集上,DHSR-YOLOSeg相比其他主流分割模型及YOLO系列不同版本,在保持较高分割精度的同时,进一步压缩了模型参数量与计算开销,系统整体帧率得到有效提升。同时,所提语义SLAM系统通过动态特征点剔除有效提升了定位精度,平均轨迹误差相比ORB-SLAM3降低8.78%;在此基础上,系统平均每帧处理时间较主流方法如DS-SLAM和DynaSLAM分别降低约18.55%与41.83%。研究结果表明,该语义视觉SLAM框架兼具实时性与部署效率,显著提升了动态环境下的定位稳定性与感知能力。 展开更多
关键词 巡检机器人 语义分割 视觉同步定位与建图 动态特征点剔除
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基于图像稀疏表示的移动机器人视觉SLAM回环检测方法研究 被引量:1
19
作者 蔡培培 刘磊 +7 位作者 董凯 王炜麒 巨函微 刘保侠 关睿 刘保余 龚则 汤荣 《自动化与仪器仪表》 2025年第8期118-122,共5页
针对传统基于词袋模型回环检测方法中,特征匹配过程计算复杂度高,运行时间长的问题,提出一种基于改进决策模型的回环检测算法,利用迭代量化哈希与加权汉明距离结合的方式代替余弦距离进行特征匹配。首先将基于稀疏表示方法得到的图像特... 针对传统基于词袋模型回环检测方法中,特征匹配过程计算复杂度高,运行时间长的问题,提出一种基于改进决策模型的回环检测算法,利用迭代量化哈希与加权汉明距离结合的方式代替余弦距离进行特征匹配。首先将基于稀疏表示方法得到的图像特征向量映射为二进制哈希编码;然后更新每一位编码的权重,再计算特征向量间的加权汉明距离;最后利用公开数据集进行实验验证。实验结果表明,所提出基于哈希编码的快速回环检测算法能有效地提高回环检测的时间性能。 展开更多
关键词 移动机器人 视觉slam 回环检测 稀疏表示
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基于ROS移动机器人SLAM算法的研究 被引量:1
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作者 赵贺杨 褚慧慧 +1 位作者 周宏胭 张裕磊 《自动化应用》 2025年第12期33-37,42,共6页
随着科技的发展,导航技术应用得越来越广泛。深入探索移动机器人在自主导航领域中如何实现快速且精确的导航,并针对地图构建核心问题提出解决方案。基于ROS创建URDF文件构建机器人模型,并在Gazebo中搭建仿真环境,实现Gmapping、Hector-S... 随着科技的发展,导航技术应用得越来越广泛。深入探索移动机器人在自主导航领域中如何实现快速且精确的导航,并针对地图构建核心问题提出解决方案。基于ROS创建URDF文件构建机器人模型,并在Gazebo中搭建仿真环境,实现Gmapping、Hector-SLAM、Cartographer 3种SLAM算法,构建高质量地图,通过对比得出不同算法的适用场景。 展开更多
关键词 ROS移动机器人 Gazebo仿真 slam算法
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