移動(dòng)機(jī)器人三維面特征地圖創(chuàng)建關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、針對(duì)室內(nèi)外環(huán)境存在大量平面特征這一特點(diǎn)，而且點(diǎn)特征容易受光照等因素的影響，比如當(dāng)光線(xiàn)偏暗時(shí)或在光滑的墻面上，局部的點(diǎn)特征有時(shí)不足甚至不出現(xiàn)。針對(duì)以上問(wèn)題，提出基于平面特征的三維地圖創(chuàng)建的方法。根據(jù)配準(zhǔn)結(jié)果，為了減少誤差，提出了基于平面特征匹配的閉環(huán)檢測(cè)方法，檢測(cè)到閉環(huán)后，對(duì)地圖實(shí)行全局優(yōu)化。主要工作如下:
　　首先，在Ubuntu下，搭建好地圖創(chuàng)建的平臺(tái)，軟件平臺(tái)包括一些視覺(jué)庫(kù):PCL，OpenCV，ROS等，硬件平臺(tái)包括Kine

2、ct相機(jī)與相機(jī)的搭載平臺(tái)Pioneer第二代。
　　其次，對(duì)獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行平面檢測(cè)，采用了基于PCA的區(qū)域增長(zhǎng)法進(jìn)行三維平面分割。先通過(guò)PCA（主成分分析法）進(jìn)行法向量估計(jì)，求取了具有相同法向量方向的點(diǎn)云擬合成局部平面，當(dāng)局部平面滿(mǎn)足法向量夾角和到坐標(biāo)原點(diǎn)的距離的約束條件后，再通過(guò)區(qū)域增長(zhǎng)法進(jìn)行局部平面合并，實(shí)現(xiàn)三維點(diǎn)云的平面分割，提取出平面特征。
　　在分割的基礎(chǔ)上引入了完整平面片，利用完整平面片包含了圖像幀所具有的豐

3、富信息，選擇三對(duì)兩兩互不平行的平面片代替圖像幀來(lái)進(jìn)行配準(zhǔn)。通過(guò)三個(gè)約束關(guān)系，找到兩幀圖像中的完整平面片的對(duì)應(yīng)關(guān)系，計(jì)算幀間的位姿關(guān)系（旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矩陣），實(shí)現(xiàn)圖像配準(zhǔn)。但是由于圖像配準(zhǔn)中存在累計(jì)誤差，使地圖存在漂移，故需要進(jìn)一步優(yōu)化地圖。
　　針對(duì)以上問(wèn)題，本文結(jié)合實(shí)際情況，提出先用歐式距離找到當(dāng)前幀的鄰域，然后對(duì)鄰域范圍內(nèi)的幀創(chuàng)新性地采用基于平面特征匹配的閉環(huán)檢測(cè)方法。存儲(chǔ)先采集的圖像幀的平面特征，提取后面采集圖像幀的平面特征