用于水平地面导航的VI-SLAM算法的设计与实现

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1、分类号学号M201676088学校代码10487密级硕士学位论文用于水平地面导航的VI-SLAM算法的设计与实现学位申请人：万裕琳学科专业：软件工程指导教师：区士颀讲师答辩日期：2018.12.20AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringDesignandImplementationofaLevelGroundNavigationVI-SLAMAlgorithmCandidate:WanYul

2、inMajor:SoftwareEngineeringSupervisor:OuShiqiHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaOctober,2018独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日

3、期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要同步定位与建图(SimultaneousLocalizationan

4、dMapping，SLAM)算法是近年来的热门研究方向，该算法已被广泛使用于室内和室外环境中的自主机器人探测。一个基于SLAM的移动机器人的主要应用领域是生活辅助(AmbientAssistedLiving，AAL)。移动机器人通过支持或指导行动不便的人在室内环境中移动，在AAL中发挥重要作用。通过同时使用惯性传感器(InertialMeasurementUnit，IMU)和摄像头，VI-SLAM(Visual-InertialSLAM)算法已成为此类机器人的重要组成部分。这些AAL机器人代表了一种典型的情况，即机器人在地面上运动

5、时仅和地面导航任务有关。针对这种情况，本文设计并实现了一种用于水平地面导航的VI-SLAM算法。该算法在开源算法ORB-SLAM的基础上进行改进和再开发，主要是针对水平地面导航的特点选择了合适的描述子以及增加了对IMU信息的处理。为了优化在水平地面导航场景中的参数配置，针对AAL机器人的移动特点，比较了三种不同的特征描述子在该运动环境下的表现并找到了最适合该条件的描述子。同时，由于单目相机的SLAM算法有一个难以避免的缺陷，即尺度不确定，而IMU惯性导航存在漂移的问题，我们增加了对IMU信息进行处理的功能，使用紧耦合的方法同时使用

6、视觉图像信息和IMU信息进行定位，在得到较为准确的定位效果的同时，保证了较低的使用成本。通过运行EUROC数据集并对估计出的位姿信息进行对比，可以发现我们开发的VI-SLAM算法相较于ORB-SLAM和VINS-mono，有更好的定位精度，在水平地面导航的情况下有更好的表现。关键词：VI-SLAMAALORB-SLAMIMU水平地面导航I华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTSimultaneousLocalizationandMapping(SLAM)algorithmisahotresearchdirectioninrece

7、ntyears.Ithasbeenwidelyusedinautonomousrobotdetectioninindoorandoutdoorenvironments.ThemainapplicationareaofaSLAM-basedmobilerobotisAmbientAssistedLiving(AAL).MobilerobotsplayanimportantroleinAALbysupportingorguidingpeoplewithreducedmobilitytomoveindoors.ByusingbothIn

8、ertialMeasurementUnit(IMU)andcamera,VI-SLAM(Visual-InertialSLAM)algorithmhasbecomeanimportantpartofsuchrobots.TheseAALrobots