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轮式机器人三自由度视觉里程计研究

内蒙古科技大学学报 2022年第3期41卷 280-284页

作者：李少波巩泽辉崔桂梅任彦内蒙古科技大学信息工程学院内蒙古包头014010

针对平面运动轮式机器人的二维运动特点,对视觉里程计进行降维处理.使用汉明距与等高约束条件相结合,滤除误匹配特征点对与彩色图匹配正确但深度图误差较大的匹配特征点对.降维处理后使用二维ICP算法进行相机帧间运动估计.通过实验进行... 详细信息

针对平面运动轮式机器人的二维运动特点,对视觉里程计进行降维处理.使用汉明距与等高约束条件相结合,滤除误匹配特征点对与彩色图匹配正确但深度图误差较大的匹配特征点对.降维处理后使用二维ICP算法进行相机帧间运动估计.通过实验进行验证,可有效地提高平面运动轮式机器人视觉里程计的运算速度与计算精度.

关键词：视觉里程计轮式机器人等高约束 SLAM

搭载RGB-D相机轮式机器人误匹配特征点筛除方法

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小型微型计算机系统 2020年第11期41卷 2359-2364页

作者：李少波张伟孙采鹰任彦内蒙古科技大学信息工程学院内蒙古包头014010

根据搭载RGB-D相机的平面运动轮式机器人运动特点,本文提出一种基于等高约束条件和直线约束条件的误匹配特征点对筛选方法.本文首先在平面运动机器人相机运动约束条件下,建立了匹配特征点对的等高约束条件和直线约束条件,然后利用该条... 详细信息

根据搭载RGB-D相机的平面运动轮式机器人运动特点,本文提出一种基于等高约束条件和直线约束条件的误匹配特征点对筛选方法.本文首先在平面运动机器人相机运动约束条件下,建立了匹配特征点对的等高约束条件和直线约束条件,然后利用该条件筛除了暴力匹配法产生的误匹配点对,取得了高质量的帧间匹配点对.最后,本文将误匹配特征点筛除算法与随机抽样一致性算法相结合,估计了机器人相机的运动.实验证明,与原始随机抽样一致性算法相比,本文提出的特征点筛除算法能够有效提高随机抽样一致性算法的效率,并提高其计算精度.

关键词：特征点匹配特征点对筛选随机抽样一致性等高约束直线约束

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室内轮式机器人视觉SLAM

室内轮式机器人视觉SLAM

作者：王成功内蒙古科技大学

学位级别：硕士

近年来随着研究者对视觉SLAM（Simultaneous Localization and Mapping,SLA M）研究的不断深入,该项技术在工业及民用等方面的应用领域越来越广泛。本文在视觉SLAM框架的基础上,通过搭载RGBD(（RGB-Depth）相机的轮式机器人对未知环境... 详细信息

近年来随着研究者对视觉SLAM（Simultaneous Localization and Mapping,SLA M）研究的不断深入,该项技术在工业及民用等方面的应用领域越来越广泛。本文在视觉SLAM框架的基础上,通过搭载RGBD(（RGB-Depth）相机的轮式机器人对未知环境进行探索,在此基础上,本文对平面运动轮式机器人视觉里程计做了重点研究。首先,本文针对RGBD相机深度值准确性问题做了相关性研究,通过实验评估了深度相机的测距性能,实验表明该相机更适合小场景建图使用。本文在视觉里程计部分通过ORB算法对相邻两帧图像特征点进行提取与匹配,并根据根据轮式机器人的运动特性,提出了等高约束条件和直线约束条件,通过这两个约束条件来实现对特征点的筛选,实验结果表明该约束条件可以有效的筛除帧间图像在匹配时出现的的误匹配点对,同时还可以筛除掉彩色图匹配正确但是深度值存在较大误差的误匹配点对,这样就可以为后续视觉里程计帧间运动的运算提供了优质的匹配点对。因为平面轮式机器人在二维平面运动,所以本文对获得的匹配点对进行降维处理,结合二维I CP算法实现对机器人相机运动轨迹的估计。本文使用TUM数据集对提出的轮式机器人视觉里程计算法进行了验证,并与目前常用的的RANSAC算法及三维ICP算法进行了比较,实验结果表明,对ICP算法进行降维处理后整体的运算速度有了很大的提升。通过视觉里程计获得的相机运动轨迹的估计,存在累积误差,可通过回环检测与后端优化得到更加准确的相机位姿与运动轨迹。最后本文使用优化的相机位姿与RG BD相机的点云数据,构建了点云地图,并在此基础上,进一步构建了八叉树地图。

关键词：特征点提取与匹配等高约束直线约束 ICP算法后端优化回环检测

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基于ROS的同时定位与地图构建研究

基于ROS的同时定位与地图构建研究

作者：巩泽辉内蒙古科技大学

学位级别：硕士

随着移动机器人的发展,同时定位和地图构建技术作为移动机器人应用技术的基础,得到广泛地研究关注,并因视觉传感器相对于其他的传感器具有造价低,拥有更加丰富的颜色与纹理信息而得到了越来越广泛地应用。本文采用视觉传感器进行平面运... 详细信息

随着移动机器人的发展,同时定位和地图构建技术作为移动机器人应用技术的基础,得到广泛地研究关注,并因视觉传感器相对于其他的传感器具有造价低,拥有更加丰富的颜色与纹理信息而得到了越来越广泛地应用。本文采用视觉传感器进行平面运动轮式机器人的同时定位与地图构建研究。本文通过RGB-D相机进行图像信息采集,并在ROS系统上进行整体视觉SLAM的实现,具体实验内容如下:首先通过相机成像原理,对相机进行标定,求解出相机的内参参数,为通过图像求解三维空间点提供基础信息。其次基于RGB-D相机平面运动轮式机器人的运动特点,在视觉里程计图像处理部分根据相机运动约束建立等高约束条件,该约束条件可以筛除彩色图中误匹配特征点对与彩色图匹配正确但深度值测量误差较大的匹配点对,得到高质量的特征点匹配对。在图像帧间运动计算部分将传输矩阵降维处理,并将传输矩阵线性化近似后构建最小二乘问题,通过对线性化近似计算误差进行动态补偿,进而得到准确的机器人相机运动参数。最后在回环检测中使用词袋法进行关键帧之间相似度检测,通过后端优化使用图优化对相机运动轨迹进行优化,消除累计误差问题。通过相机位姿与路标点建立稀疏点云地图,并进一步建立八叉树地图。

关键词：特征点匹配对筛选等高约束帧间运动估计后端优化回环检测

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基于深度相机的室内移动机器人视觉SLAM

基于深度相机的室内移动机器人视觉SLAM

作者：张伟内蒙古科技大学

学位级别：硕士

同时定位和建图（Simultaneous Localization and Mapping,SLAM）技术因其体积小、高效低耗、精度高及便携性等特点在工业民用领域有着越来越广泛的应用,同时也有着广泛的应用前景。本文将此技术应用于室内移动机器人同时定位和建图问题... 详细信息

同时定位和建图（Simultaneous Localization and Mapping,SLAM）技术因其体积小、高效低耗、精度高及便携性等特点在工业民用领域有着越来越广泛的应用,同时也有着广泛的应用前景。本文将此技术应用于室内移动机器人同时定位和建图问题上,介绍了同时定位和建图技术的相关理论、实现方法等。本文利用RGB-D相机RealSense进行SLAM系统搭建并进行试验,具体实验内容如下:首先介绍了相机成像模型原理,对深度相机进行标定,得出相机的内外参数,为后面的特征提取与配准,位姿估计等提供更精准的图像信息。其次本文对图像进行特征提取与匹配实验。根据搭载RGB-D相机的平面运动轮式机器人运动特点,提出一种基于等高约束条件和直线约束条件的误匹配特征点对筛选方法。本文首先在平面运动机器人相机运动约束条件下,建立了匹配特征点对的等高约束条件和直线约束条件,然后利用该条件筛除了暴力匹配法产生的误匹配点对,取得了高质量的帧间匹配点对。最后,本文将误匹配特征点筛除算法与随机抽样一致性算法相结合,估计了机器人相机的运动。实验证明,与原始随机抽样一致性算法相比,本文提出的特征点筛除算法能够有效提高随机抽样一致性算法的效率,并提高其计算精度。在相机的位姿估计过程中,利用图优化的方法进行优化。然后采用一种基于视觉特征的词袋模型进行回环检测,对关键帧训练出词典并计算相似度,这样提高了系统的回环检测速度和准确性。最后,采用国际公开的数据集对此算法进行了验证,同时在实验室进行了实验,实验结果表明该算法能较为准确的实现机器人的定位与建图。

关键词：特征点对筛选等高约束直线约束后端优化回环检测

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融合运动约束的轮式机器人视觉里程计研究

电工技术 2021年第18期 36-38,41页

作者：李少波王成功任彦巩泽辉内蒙古科技大学信息工程学院内蒙古包头014010

针对轮式机器人平面运动的特性,将轮式机器人运动降到二维平面处理。由机器人相机的二维运动特征提出帧间特征点匹配等高约束条件,同时对帧间相机运动方程做线性化近似,提出直线约束条件。两个约束条件可用于误匹配特征点对点筛除,为视... 详细信息

针对轮式机器人平面运动的特性,将轮式机器人运动降到二维平面处理。由机器人相机的二维运动特征提出帧间特征点匹配等高约束条件,同时对帧间相机运动方程做线性化近似,提出直线约束条件。两个约束条件可用于误匹配特征点对点筛除,为视觉里程计帧间运动估计提供优质匹配点对。最后对筛选后的匹配点对进行降维处理,并与二维ICP算法相结合,用于估计机器人相机运动轨迹。试验表明,所提出的方法可大大提高视觉里程计运算速度。

关键词：轮式机器人特征点匹配等高约束直线约束 ICP算法