基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的單目視覺(jué)軌跡跟蹤方法的研究.pdf

1、軌跡跟蹤，指的是自主移動(dòng)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)中的定位和運(yùn)動(dòng)軌跡描述的問(wèn)題。機(jī)器人學(xué)作為一個(gè)綜合性高、包含學(xué)科種類眾多的交叉學(xué)科，有著非常廣闊的應(yīng)用前景。它融合了各領(lǐng)域的先進(jìn)研究成果，體現(xiàn)了各國(guó)在各相關(guān)聯(lián)學(xué)科的科研實(shí)力。
　　在這些研究中，包含了超聲傳感器、編碼器、激光傳感器、視覺(jué)傳感器等定位傳感器的應(yīng)用。這些眾多傳感器中，單目視覺(jué)傳感器有著攝取信息量大、價(jià)格便宜、容錯(cuò)率好的優(yōu)點(diǎn)，因此在節(jié)省定位成本、提高定位效率上有著廣泛的應(yīng)用。而在當(dāng)今研

2、究中，傳統(tǒng)單一的傳感器慢慢難以滿足定位精度的要求，多傳感器融合的技術(shù)開(kāi)始在學(xué)術(shù)界中流行。
　　因此在本文中，設(shè)計(jì)一種融合了單目視覺(jué)和慣性測(cè)量單元的SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)算法，該算法主要解決自主移動(dòng)機(jī)器人在GPS(Global Positioning System)信號(hào)缺失環(huán)境下運(yùn)動(dòng)的定位和建圖問(wèn)題。首先，通過(guò)單目視覺(jué)里程計(jì)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)視覺(jué)定位進(jìn)行改進(jìn);其次引入慣性測(cè)量單

3、元作為視覺(jué)SLAM機(jī)器人位置預(yù)測(cè)的輔助設(shè)備，提高了機(jī)器人定位的精確度、改善了視覺(jué)SLAM圖像丟失問(wèn)題和慣性傳感器加速度測(cè)量漂移問(wèn)題;再次采用擴(kuò)展卡爾曼濾波EKF(Extended Kalman Filter)融合機(jī)器人位置和三維加速度信息，得到了較為精確的位姿信息，進(jìn)一步增加了算法的魯棒性。最后，為驗(yàn)證該定位和建圖過(guò)程的有效性，搭建了視覺(jué)及IMU聯(lián)合定位系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并基于機(jī)器人實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明提出的算法在魯棒性、精確性等方