基于單目視覺SLAM的三維場(chǎng)景實(shí)時(shí)重建.pdf

1、三維場(chǎng)景重建廣泛地應(yīng)用在移動(dòng)機(jī)器人、無(wú)人機(jī)、無(wú)人駕駛、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域，有著重要的科研價(jià)值和應(yīng)用意義。
　　通過(guò)視覺同步定位與地圖創(chuàng)建（SLAM）來(lái)進(jìn)行三維場(chǎng)景重建的研究主要是：基于遞歸的貝葉斯概率估計(jì)理論的方法；基于關(guān)鍵幀和光束平差法捆綁調(diào)整的方法；基于圖優(yōu)化的方法。在基于單目視覺時(shí)主要有三大類困難：基于特征點(diǎn)的方法會(huì)牽涉到提取和匹配特征點(diǎn)時(shí)造成計(jì)算量大、精度低、無(wú)法準(zhǔn)確描述場(chǎng)景等問(wèn)題；單目視覺固有的尺度模糊性、無(wú)法直接

2、獲取目標(biāo)物體的深度、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)后會(huì)有大的尺度漂移；實(shí)際場(chǎng)景中存在著相似物、遮擋、運(yùn)動(dòng)物體等干擾，景深變化劇烈并且多閉環(huán)等情況。本文基于這三大類困難，對(duì)基于單目視覺SLAM的三維場(chǎng)景重建的算法和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了深入的研究。
　　本文在傳統(tǒng)的基于特征點(diǎn)的方案上使用改進(jìn)的特征描述符使得系統(tǒng)的魯棒性和持續(xù)跟蹤能力有了明顯的改善。在改進(jìn)的系統(tǒng)框架中：通過(guò)引入圖像金字塔和加權(quán)的高斯牛頓優(yōu)化方法使得算法的實(shí)時(shí)性比較理想；通過(guò)先在局部進(jìn)行半稠密的深

3、度圖的傳播和更新來(lái)形成局部地圖，然后剔除非必須關(guān)鍵幀并經(jīng)過(guò)擬合后融入到全局地圖中，使得系統(tǒng)準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性都有所改善；通過(guò)結(jié)合Chow-Liu樹算法和詞袋模型先構(gòu)建詞匯樹來(lái)獲取外觀特征概率分布，然后計(jì)算當(dāng)前場(chǎng)景和所有特征在先前場(chǎng)景中的概率和匹配相似度來(lái)形成累積匹配序列并進(jìn)行場(chǎng)景相似性計(jì)算，使得閉環(huán)檢測(cè)得到實(shí)現(xiàn)；通過(guò)增加一個(gè)尺度自由度并結(jié)合圖優(yōu)化方法使得系統(tǒng)的精確性和尺度適應(yīng)性有了進(jìn)一步提高，整個(gè)系統(tǒng)框架通過(guò)三個(gè)線程來(lái)實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)