基于改进的3维ICP匹配的单目视觉里程计

作     者：袁梦 李艾华 崔智高 姜柯 郑勇 YUAN Meng;LI Aihua;CUI Zhigao;JIANG Ke;ZHENG Yong

作者机构：火箭军工程大学陕西西安710025 

出 版 物：《机器人》 (Robot)

年 卷 期：2018年第40卷第1期

页      面：56-63页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0701[理学-数学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金青年基金(61501470) 

主　　题：单目视觉里程计 纯旋转运动 3维ICP匹配 深度滤波器 里程计漂移 

摘      要：针对目前流行的单目视觉里程计当移动机器人做近似纯旋转运动时鲁棒性不强的问题,从理论上分析了其定位鲁棒性不高的原因,提出了一种基于改进的3维迭代最近点(ICP)匹配的单目视觉里程计算法.该算法首先初始化图像的边特征点对应的深度值,之后利用改进的3维ICP算法迭代求解2帧图像之间对应的3维坐标点集的6维位姿,最后结合边特征的几何约束关系利用扩展卡尔曼深度滤波器更新深度值.改进的ICP算法利用反深度不确定度加权、边特征梯度搜索与匹配等方法,提高了传统ICP算法迭代求解的实时性和准确性.并且将轮子里程计数据作为迭代初始值,能够进一步提高定位算法的精度和针对近似纯旋转运动问题的鲁棒性.本文采用3个公开数据集进行算法验证,该算法在不损失定位精度的前提下,能够有效提高针对近似纯旋转运动、大场景下的鲁棒性.单目移动机器人利用本文算法可在一定程度上校正里程计漂移的问题.