收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于无人平台的三维稠密地图构建研究

崔巍  
【摘要】:无人平台的自主导航是一项极为复杂的问题,需要多种不同功能的模块来共同完成。其中的三维稠密地图构建模块是极其关键的一环。三维稠密地图的构建是计算机视觉(CV,Computer Vision)和机器人学方向的一个热门研究方向。为了满足无人设备能够安全进行导航或者执行更加高级的任务,我们的建图系统必须密集覆盖到真实场景中的所有环境信息,在保证精度的同时还要有足够的效率来节约内存资源。此外,为了能够适应不同的环境,建图系统要在室内外多尺度规模的环境下都能够稳定运行,具有出色的鲁棒性。旨在克服目前存在的问题和上述要求,本论文在基于视觉传感器的 SLAM(simultaneous localization and mapping)定位的基础上进行扩展,利用视觉传感器获得的深度信息,结合SLAM计算的位姿信息进一步融合得到三维稠密地图,并对影响基于视觉传感器的三维稠密地图构建系统的精度和效率因素进行了深入分析和研究。本文主要完成了下列三个方面的工作:1.针对基于视觉传感器的室内外三维稠密地图构建的质量强烈依赖于提供的深度图质量,而传统视觉测距方法难以得到精度较高的深度信息的问题,本文提出了一个基于深度神经网络的双目视差估计算法。利用NAS(Neural Architecture Search)进行自动搜索网络结构的基础上,融合 DCN(Deforable Convolutional Networks)。接着,为了提高双目视差差估计网络的精度,本文设计了 一个新的自适应权重损失函数。为了验证本文提出的算法,在KITTI数据集上进行了测试验证。实验结果表明,相比于LEAStereo算法得到的模型,EPE(End Point Error)误差降低了 37%,视差估计精度提高了 2.9个百分点。2.针对 VINS(Visual-Inertial State Estimator)系统无法对不同硬件传感器之间的时间误差项进行动态优化更新的问题,本文提出一个基于双目惯导的传感器时间同步优化算法,在状态向量中添加了相机传感器和IMU之间的时间误差项来不断地进行重投影误差的优化。为了验证本文算法性能,在EuRoC数据集上与VINS和ORBSLAM2进行了对比实验。实验结果表明,RMSE(Root Mean Square Error)误差分别降低了 21和15个百分点。3.针对传统SLAM系统无法只能重建稀疏点云地图而无法直接构建高精度三维稠密地图的问题,本文利用自己设计的改进LEAStereo后的神经网络估计得到的每一帧的深度图和添加了双目视觉惯导时间同步优化算法后的SLAM系统计算得到的位姿作为输入,来构建基于哈希数据结构的TSDF(Truncated Signed Distance Function)三维稠密地图。为了验证本文提出的重建算法的性能,在公共数据集和实际场景采集的数据上与LEAStereo算法进行了对比,实测数据中选取了椅子的长度进行了测量,我们方法的精度相比改进前的方法提升了67%。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前17条
1 张恒;樊晓平;刘艳丽;;移动机器人同步定位与地图构建研究进展[J];数据采集与处理;2005年04期
2 杨旸;李凯;徐海东;王华俊;王昆仑;李剑;周明拓;;雾计算赋能机器人同步定位与地图构建[J];物联网学报;2018年02期
3 单吉超;李秀智;张祥银;贾松敏;;室内场景下实时地三维语义地图构建[J];仪器仪表学报;2019年05期
4 弋英民;刘丁;;动态环境下基于路径规划的机器人同步定位与地图构建[J];机器人;2010年01期
5 张婷;蔡雅程;陈良;;基于深度学习的视觉语义地图构建[J];工业控制计算机;2020年11期
6 曾品善;妙全兴;徐磊;;自主移动机器人即时定位与地图构建方法研究[J];电子科技;2013年09期
7 弋英民;刘丁;;基于单目视觉的轮式机器人同步定位与地图构建[J];仪器仪表学报;2010年01期
8 徐则中;;基于特殊矩阵的同时定位与地图构建[J];火力与指挥控制;2010年12期
9 弋英民;刘丁;;有色过程噪声下的轮式机器人同步定位与地图构建[J];电子学报;2010年06期
10 郑丽楠;;移动机器人同时定位与地图构建技术研究[J];无线互联科技;2013年12期
11 张飞虎;称晨升;王璨;;基于多波束声呐的同时定位与地图构建[J];数字海洋与水下攻防;2020年03期
12 刘浩敏;章国锋;鲍虎军;;基于单目视觉的同时定位与地图构建方法综述[J];计算机辅助设计与图形学学报;2016年06期
13 李伟;胡雨露;黄继鹏;;基于仿生的机器人室内地图构建方法的研究[J];东北师大学报(自然科学版);2018年02期
14 瑚琦;蔡文龙;卢定凡;姜敏;;单目视觉惯性的同时定位与地图构建综述[J];软件导刊;2020年07期
15 弋英民;刘丁;李人厚;;基于势场路径规划的机器人同步定位与地图构建[J];控制与决策;2010年04期
16 宁姗;孟庆强;;未知环境下移动机器人的同时定位和地图构建[J];黑龙江科技学院学报;2007年06期
17 张学习;杨宜民;谢云;;全自主机器人足球系统的全局地图构建研究[J];控制理论与应用;2011年07期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 张鑫;修春娣;;基于因子图优化的激光惯性融合定位建图方法[A];第十五届全国信号和智能信息处理与应用学术会议论文集[C];2022年
2 于乃功;郑相国;廖诣深;冯慧;;含受害人员的灾后危险环境情景地图构建方法[A];2020中国自动化大会(CAC2020)论文集[C];2020年
3 罗元;熊艳;张毅;;基于改进迭代无迹粒子滤波的同时定位与地图构建[A];2015光学精密工程论坛论文集[C];2015年
4 常飞翔;刘元盛;李中道;;基于不同传感器的同步定位与地图构建技术的研究进展[A];中国计算机用户协会网络应用分会2019年第二十三届网络新技术与应用年会论文集[C];2019年
5 高伟;吴毅红;申抒含;崔海楠;胡占义;;视觉主导的多传感器融合机器地图构建与定位技术[A];卫星导航定位与北斗系统应用2019——北斗服务全球 融合创新应用[C];2019年
6 唐健;;二维视图辅助创建三维实体的研究[A];面向21世纪的图学教育——第十二届全国图学教育研讨会暨第三届制图CAI课件演示交流会论文集[C];2000年
7 赵萍;;三维辅助城市设计系统的设计与实现[A];科技支撑 科学发展——2009年促进中部崛起专家论坛暨第五届湖北科技论坛文集[C];2009年
8 王翔;杨小利;王钧;;三维织物及复合材料的发展与应用[A];复合材料:生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年
9 屈晓波;;三维地籍管理信息系统建设[A];2006年中国土地学会学术年会论文集[C];2006年
10 胡建明;;三维块段储量计算法的研究与应用[A];2011年中国矿业科技大会论文集[C];2011年
11 尹天锦;黄有群;孙淑杰;;三维消防档案生成系统的研究[A];全国第13届计算机辅助设计与图形学(CAD/CG)学术会议论文集[C];2004年
12 李海艳;黄运保;李维嘉;;基于分级包容盒的三维布局干涉检验系统[A];2004年船舶与海洋工程学术研讨会论文集[C];2004年
13 张康明;;一个三维混沌系统的分析[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(下册)[C];2008年
14 茅洁;张莉清;;三维多媒体模拟仿真教学方法在体育教学中的应用探讨[A];我国竞技体育可持续发展的科学思考——第十一届中国科协年会——我国竞技体育可持续发展研讨会论文集[C];2009年
15 周龙旗;杨文俊;高洛明;黄涛;;三维脑电地形图的研究[A];中国科学技术协会首届青年学术年会论文集(工科分册·上册)[C];1992年
16 刘通;;打开三维与二维结合的钥匙[A];2009中国电影电视技术学会影视技术文集[C];2010年
17 殷铭;丁浪;洪杰;;三维排水柔性生态边坡施工技术研究[A];构建生态人文交通 促进经济跨越发展——第十九届海峡两岸都市交通学术研讨会论文选编[C];2011年
18 胡嵘峰;李念平;龙舜心;杨志昂;;三维室内热环境特性的数值计算及实验研究[A];全国暖通空调制冷2000年学术年会资料集[C];2000年
19 刘锟;谭波;方辉;;基于三维辅助规划审批系统设计高压输电线路[A];全国测绘科技信息网中南分网第二十八次学术信息交流会论文集[C];2014年
20 张现林;赵志平;史瑞英;;数字化三维建筑结构的研究[A];工程三维模型与虚拟现实表现——第二届工程建设计算机应用创新论坛论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 李猛钢;面向井下钻孔机器人应用的精确定位与地图构建技术研究[D];中国矿业大学;2020年
2 董蕊芳;面向输电线路无人机巡检的弱纹理场景地图构建及应用研究[D];华北电力大学(北京);2018年
3 孙作雷;大规模不规则环境中的移动机器人定位与地图构建[D];上海交通大学;2010年
4 张玮奇;基于学习的单目同步定位与地图构建方法研究[D];哈尔滨工业大学;2021年
5 吴皓;基于服务任务导向的机器人地图构建研究[D];山东大学;2011年
6 王越;长期运行移动机器人的定位与地图构建[D];浙江大学;2016年
7 王文斐;面向室内动态环境的机器人定位与地图构建[D];浙江大学;2011年
8 徐则中;移动机器人的同时定位和地图构建[D];浙江大学;2004年
9 曲丽萍;移动机器人同步定位与地图构建关键技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
10 周武根;动态环境下稠密视觉同时定位与地图构建方法研究[D];中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心);2020年
11 陈泰生;三维符号及其共享研究[D];南京师范大学;2011年
12 仉新;移动机器人同时定位与地图构建系统的算法研究[D];沈阳工业大学;2020年
13 李小申;三维模糊集[D];大连理工大学;2009年
14 阚酉浔;基于多源测量数据融合的三维实景重建技术研究[D];中国地质大学;2017年
15 王继茹;基于大脑空间认知机制的认知地图构建方法及应用研究[D];四川大学;2021年
16 武二永;基于视觉的机器人同时定位与地图构建[D];浙江大学;2007年
17 唐雪海;北京市城六区三维绿量估算与分析研究[D];北京林业大学;2011年
18 黄洁莉;企业科技创新的三维价值财务协同机理研究[D];武汉理工大学;2008年
19 林巧文;制度变迁视角下三维地籍建设中的利益相关者研究[D];中国地质大学;2016年
20 屈建;基于金属离子配位作用增强壳聚糖三维材料的研究[D];浙江大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 崔巍;基于无人平台的三维稠密地图构建研究[D];北京邮电大学;2021年
2 刘峥;基于深度学习的三维语义地图构建的研究与应用[D];电子科技大学;2020年
3 吴宇东;基于双目视觉的三维语义地图构建[D];哈尔滨工业大学;2020年
4 张怡萌;基于语义分割的同时定位与地图构建关键技术研究[D];集美大学;2021年
5 吴祥;规则环境下基于视觉运动载体定位与地图构建研究[D];上海工程技术大学;2016年
6 刘凯鉴;基于视觉SLAM的室内语义地图构建[D];浙江大学;2020年
7 刘汉杰;面向室外大场景的语义地图构建方法研究[D];山东大学;2021年
8 高强;基于激光测距仪的移动机器人同时定位与地图构建研究[D];大连海事大学;2017年
9 游通飞;基于移动机器人的动态环境语义地图构建方法研究[D];福建工程学院;2021年
10 高超;基于直接法的机器人半稠密地图构建研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
11 屈航;基于视觉SLAM室内环境语义地图构建研究[D];西安建筑科技大学;2021年
12 纪昊男;林区高精路网地图构建研究[D];中南林业科技大学;2021年
13 陈森;基于深度学习的室内三维语义地图构建研究[D];长春理工大学;2020年
14 晋峰高;移动机器人室内自主定位与地图构建的关键技术研究[D];沈阳理工大学;2021年
15 唐俊淮;移动机器人同时定位与地图构建研究[D];浙江工业大学;2014年
16 马文能;基于群智感知的室内地图构建和定位算法研究[D];上海交通大学;2016年
17 潘迪;基于激光传感器的机器人室内定位与地图构建[D];杭州电子科技大学;2019年
18 周如意;基于星球车视觉信息的地面几何与力学特性建模研究[D];哈尔滨工业大学;2019年
19 余睿;基于激光雷达的三维高精度地图构建及定位[D];国防科技大学;2017年
20 刘涛;动态环境下基于视觉惯性传感器的同时定位与地图构建[D];哈尔滨工业大学;2019年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 记者 姜凝 实习生 李秀秀;“智图”机器人让海量图书各归其位[N];天津日报;2019年
2 实习记者 崔爽;扫地机器人真能解放双手吗[N];科技日报;2018年
3 高宇 邵明;区文旅局“三维发力”推动工作高质量发展[N];滁州日报;2021年
4 报道组 吴怡婧 郑晨 见习记者 胡灵萍 通讯员 郑宇琦;万田乡用三维实景地图管好村庄[N];衢州日报;2021年
5 记者 蒋菡;“结构三维码”为商品溯源提供安全载体[N];工人日报;2020年
6 本报记者 黄尚宁 通讯员 潘正伟 林海兰;向实景逼近 向三维跃升[N];中国自然资源报;2021年
7 湖南日报·新湖南客户端记者 王铭俊 通讯员 冯浩家;BIM技术:用三维图协同指挥盖房子[N];湖南日报;2021年
8 本报记者 王蕾;三维麦普:“盘”煤只需走一圈[N];山西经济日报;2020年
9 记者 江耘;三维微纳加工领域迎来精妙“冰刻”术[N];科技日报;2018年
10 董丽杰;“三维”管理促更高质量发展[N];中国黄金报;2019年
11 湖北日报全媒记者 方琳;湖北首创非遗项目三维动漫[N];湖北日报;2019年
12 本报记者 罗莎莎;三维治理让“三感”攀升[N];法制日报;2019年
13 湖北日报全媒记者 雷闯;华科三维:力推3D打印产业化[N];湖北日报;2017年
14 北京商报记者 李振兴;三维家蔡志森:用软件打通家居产业链[N];北京商报;2018年
15 本报记者 黄如飞 梁政 通讯员 王一雄;“三维”共扶,四千云霄贫困户奔富路[N];福建日报;2018年
16 记者 王永珍;一季度全省新增64个开(动)工“三维”项目[N];福建日报;2015年
17 记者 王永珍;1至9月全省“三维”项目完成投资超全年目标[N];福建日报;2015年
18 记者 刘文艳;“三维对接”外企项目完成投资超14亿美元[N];泉州晚报;2013年
19 记者 王永珍;“三维”项目去年完成投资5097亿元[N];福建日报;2014年
20 实习记者 赵娜;三维人像 助兴旅游[N];消费日报;2014年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978