基于rgb-d的稠密orb-slam研究

《基于rgb-d的稠密orb-slam研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码10530学号201510171800分类号TM391密级公开硕士学位论文基于RGB-D的稠密ORB-SLAM研究学位申请人李雅芳指导教师周彦副教授学院名称信息工程学院学科专业控制科学与工程研究方向智能检测与信息融合二○一八年六月四日ResearchofDenseORB-SLAMBasedonRGB-DCandidateLiYafangSupervisorAssociateProf.ZhouYanCollegeCollegeofInformationEngineeringProgramControlScienceandEnginee

2、ringSpecializationIntelligentDetectionandInformationFusionDegreeMasterUniversityXiangtanUniversityDateJune4,2018摘要同时定位与地图构建（SimultaneousLocalizationandMapping，SLAM）技术在虚拟现实、增强现实、无人机、服务机器人等领域具有广阔的应用前景，是国内外研究的热点。视觉SLAM（VisualSLAM，VSLAM）因RGB-D相机的问世而出现了一种新的研究思路。在基于RGB-D传感器的SLAM

3、中，RGB-D相机虽然能够同时提供RGB信息和深度信息但也存在着视野受限、测量范围窄、噪声大等问题，整个SLAM算法需要平衡实时性和精度之间的矛盾、稠密地图和实时性之间的矛盾等。论文对基于RGB-D传感器的SLAM技术进行了深入研究，并提出了改善RGB-D相机不足和能够平衡实时性、精度以及稠密地图的SLAM方法。本文对ORB算法改进，使其更能满足SLAM的需要，并在此基础上提出了基于RGB-D的稠密SLAM框架算法。论文的主要工作如下：首先，大量查阅与研究课题相关的国内外文献，阐述了VSLAM的概念、研究意义以及研究现状，并对几种基于RGB

4、-D的SLAM方法的优缺点进行了概括。其次，对RGB-D传感器建立模型，给出了空间点和像素点的转换关系，然后针对RGB-D相机模型，对SLAM进行建模和详细分析，并阐明了本文方法核心思想——非线性优化（图优化）思想。然后，为解决实时性和精度之间的矛盾，针对SLAM前端特征提取部分对ORB特征加以改进。ORB算法能够折中地满足SLAM对实时性和精度的需求，但其缺乏对尺度变化的适应性且提取出的特征常常出现“扎堆”现象，这影响到SLAM后续的匹配以及整个算法的精度。故在特征检测阶段建立多尺度空间金字塔以提高算法对尺度变化的适应性，并通过网格划分得

5、到均匀分布的特征，然后对特征加以描述、匹配，最终得到适用于SLAM的特征。测试实验表明，相较ORB算法，改进的ORB算法在满足实时性要求的同时提取出的特征很均匀。最后，在上述基础上提出了基于RGB-D的稠密SLAM框架算法。首先给出了本文依赖的关键帧的确定方法，其次引入非线性优化方法实现视觉里程计（VisualOdometry，VO）得到帧间运动关系，然后实现回环检测并设计位姿图优化保证全局一致性，最终输出稠密的地图。论文使用著名的TUM数据集（德国慕尼黑工业大学信息学院计算机视觉组提供）对提出的方法进行了实验和对比分析，实验结果表明本文所

6、提出的基于改进ORB特征的RGB-DSLAM算法不仅能够满足实时性需求，而且能够输出稠密的地图，在实时性、精度以及稠密地图之间保持了平衡。关键词：自主移动机器人，同时定位与地图构建，SLAM，视觉SLAM，RGB-D，ORBIAbstractSimultaneouslocalizationandmapping(SLAM)technologyinvirtualreality,augmentedreality,UAVs,servicerobotsandotherfieldshasbroadapplicationprospectsandhasbe

7、enahotresearchtopicinChinaandabroad.WiththeinventionofRGB-Dcameras,anewresearchideahasemergedinVisualSLAM(VSLAM).InSLAMbasedonRGB-Dsensors,RGB-DcameracanprovideRGBinformationanddepthinformationatthesametime,however,thereareproblemssuchaslimitedvision,narrowmeasurementrange

8、,andlargenoise.ThewholeSLAMalgorithmneedstobalancethecontradictionbetweenreal-timeperform