收藏本站
《北京工业大学》 2019年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于混合特征的移动机器人同步定位与建图算法研究

郑泽玲  
【摘要】:随着人工智能产业的兴起对机器人的智能化提出了更高的要求,其中基于视觉的同步定位和建图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)技术,具有获取信息丰富、成本较低等特点逐渐广泛应用在服务机器人、自动驾驶、VR(Virtual Reality)等领域。目前视觉SLAM主要有特征点法、直接法等,但均存在自身的局限性。特征点法主要利用图像中的点特征来进行位姿估计,在一些环境包含点特征较少的情况下影响算法效果。针对上述问题,本文提出了一种基于混合特征模型的SLAM算法。首先,自主搭建了全向移动平台,以便采集图像信息并构建了基于环境词典的加速匹配模型;其次,针对特征点法在点特征不足环境下效果较差的问题,本文提出了混合特征模型进行位姿估计;最后,本文采用基于最大共视权重帧的优化策略对位姿进行优化并最终完成地图的构建。论文主要研究内容有如下几个方面:(1)构建二进制环境词典及加速匹配模型针对特征点SLAM算法通常加载文本类型词典耗时较长且场景针对性较弱的问题,本文构建了二进制环境词典及特征加速匹配模型。利用深度相机进行图像数据采集并对深度图进行滤波去噪,提取彩色图像中的点特征并采用Bow(Bag of words)库对图像点特征进行聚类生成词典,使用BOOST库将词典转为二进制文件并根据环境词典构建加速匹配模型。加速匹配模型缩小了特征匹配范围且对比文本类型词典本文所建词典取得较好效果。(2)基于混合特征模型的机器人状态估计方法针对点特征进行位姿估计时在特征不足或缺失的情况下位姿估计效果较差的问题,本文提出了基于混合特征的位姿估算方法。提取图像中的点线特征并利用改进随机采样一致算法(Random sample consensus,RANSAC)剔除错误的匹配特征。然后根据特征点采用EPnP(Efficient Perspective-n-Point)方法估算机器人位姿。此外本文根据灭点原理提出了一种基于单幅图像中线段特征估算位姿方法,将两种估算结果融合后提高了算法鲁棒性。(3)基于最大共视权重帧的全局优化和地图创建针对后端优化计算量大以及点云地图所占内存较多的问题,本文提出了一种基于最大共视权重帧的全局优化方法。在得到关键帧后,统计关键帧之间的共视地图点的数量作为共视权重,通过设定共视权重阈值来控制参与优化的关键帧。得到优化结果后将点云图转为八叉树地图并最终完成创建全局一致的地图。将本文所提算法与ORBSALM算法进行对比,使用TUM公开的RGBD数据集中fr1/room和fr2/desk对二者进行测试。相比于ORBSLAM算法,采用本文所提的基于混合特征的移动机器人同步定位和地图创建方法均方根误差分别下降2.27cm、4.87cm,验证了算法的有效性。利用自主搭建的全向移动平台在实际环境中进行机器人同步定位和地图构建最终得到了全局一致的地图。
【学位授予单位】:北京工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TP242

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马晓峰;王磊;陈观淡;;基于混合特征学习的微博转发预测方法[J];计算机应用与软件;2016年11期
2 于洪华,苗育田;东海冬春夏三季水系混合特征的比较分析[J];海洋通报;1988年04期
3 邱超;张印辉;王杰琼;何自芬;;混合特征行人检测算法[J];机械与电子;2016年03期
4 周雅;;基于目标检测与加权混合特征的目标跟踪算法[J];科技通报;2017年04期
5 周政;;陕西安康方言的混合特征[J];方言;2007年03期
6 徐志江;赵梦娜;卢为党;;基于加权混合特征的话者识别算法[J];浙江工业大学学报;2017年06期
7 刘磊;曹存根;;基于混合特征的上下位关系验证方法[J];计算机工程;2008年14期
8 卢娜;高启明;;一种混合特征阈值抽取的互联网旅游资源检索算法[J];科技通报;2017年08期
9 苗乃明;祁红志;;浅谈类比和对比在Pro/E混合特征教学中的应用[J];中国科教创新导刊;2011年02期
10 刘高军;陈强强;;基于极限学习机和混合特征的中文书目自动分类模型研究[J];北方工业大学学报;2018年05期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 雷静;孙明波;王振国;;超声速来流单孔燃料横向喷射流动混合特征的实验研究[A];第二届高超声速科技学术会议会议日程及摘要集[C];2009年
2 刘帅师;田彦涛;郭冬梅;史于心;;基于混合特征和SVM的人脸表情识别算法[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第三分册)[C];2009年
3 华硕;许友生;刘扬;;微管道中非规则模式比率边界对液体混合的影响[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
4 钱敏才;;混合抑郁的诊疗指南[A];浙江省预防医学会第五届之江公共卫生论坛资料汇编[C];2017年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 本报记者 沈力钧;方正抢滩混合计算[N];计算机世界;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 黄宇昕;苏格兰法混合特征之形成与分析[D];中国政法大学;2007年
2 步红刚;基于混合特征向量和单分类检测器的织物瑕疵自动检测研究[D];东华大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑泽玲;基于混合特征的移动机器人同步定位与建图算法研究[D];北京工业大学;2019年
2 王灿;基于混合特征的网络转发行为预测模型研究[D];电子科技大学;2019年
3 尚长春;基于文本内容二元混合特征的垃圾短信识别研究[D];云南大学;2017年
4 王月;基于混合特征的智能监控视频异常检测研究[D];广西大学;2018年
5 王越冬;基于混合特征提取的光纤周界安防系统入侵识别方法研究[D];天津大学;2017年
6 韩新伟;基于混合特征的模糊聚类技术研究[D];山西大学;2008年
7 林振飞;基于混合特征的中文文本分类研究[D];东北大学;2012年
8 于江江;基于混合特征的蛋白质形状相似性分析[D];浙江理工大学;2018年
9 高翔;基于混合特征的微博信息分类方法研究[D];北京工业大学;2013年
10 王伟杰;基于混合特征的移动增强现实技术研究[D];浙江大学;2015年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026