基于立體全景視覺的移動(dòng)機(jī)器人3DSLAM研究.pdf

1、全景視覺成像系統(tǒng)是近年來機(jī)器人視覺領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，該類型傳感器在視覺監(jiān)控領(lǐng)域，機(jī)器人定位，機(jī)器人視覺伺服控制等得到了廣泛應(yīng)用。隨著服務(wù)機(jī)器人的活動(dòng)能力不斷增強(qiáng)和室內(nèi)環(huán)境的日趨復(fù)雜，機(jī)器人必須考慮環(huán)境的三維信息，以決定其移動(dòng)策略，三維同時(shí)定位與地圖構(gòu)建（3D SLAM）技術(shù)是提高機(jī)器人環(huán)境感知和活動(dòng)能力的重要方法。為使機(jī)器人在環(huán)境探索過程中，通過連續(xù)感知三維物體表面特征并構(gòu)建三維環(huán)境地圖，本文研究了基于全景相機(jī)的3DSLAM。

2、　　本文首先基于統(tǒng)一球面投影原理構(gòu)建魚眼全景類型相機(jī)的成像模型，并在此基礎(chǔ)上建立了雙目立體視覺標(biāo)定模型。為了克服扭曲圖像角點(diǎn)曲率變化對(duì)傳統(tǒng)Harris及FAST角點(diǎn)提取的影響，本文基于圖像邊緣特征，通過Hough變換擬合圖像線段來檢測(cè)圖像角點(diǎn)，提高了角點(diǎn)檢測(cè)的穩(wěn)定性和精度。在統(tǒng)一球面投影原理基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步開展了球面尺度不變特征的研究。在建立全景相機(jī)投影模型的基礎(chǔ)上，采用球面尺度空間特征不變（SIFT）算法構(gòu)建球面尺度空間，并通過構(gòu)造

3、局部球面描述子（LSD）實(shí)現(xiàn)全景圖像特征點(diǎn)的提取與合理匹配。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)球面幾何原理獲取了SIFT特征點(diǎn)準(zhǔn)確的三維信息。通過基于RANSAC的三維平面特征建模及檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)了SIFT空間三維特征點(diǎn)的重構(gòu)，驗(yàn)證提取SIFT特征點(diǎn)的準(zhǔn)確性。基于擴(kuò)展卡爾曼濾波，研究了立體視覺系統(tǒng)的SLAM問題；該方法不依賴于具有先驗(yàn)信息的運(yùn)動(dòng)模型，而是采用自運(yùn)動(dòng)模型作為SLAM的運(yùn)動(dòng)模型；在單目視覺觀測(cè)模型的基礎(chǔ)上，提出了立體視覺的觀測(cè)模型，并采用基于K