室內(nèi)環(huán)境中單目視覺3D地圖創(chuàng)建.pdf

1、近年來，基于視覺系統(tǒng)的3D地圖創(chuàng)建受到了研究人員的日益關(guān)注。移動機器人需要在未知的室內(nèi)環(huán)境中進行工作，就必須明確周圍空間的環(huán)境表示方法，本文提出了一種基于改進視覺里程計和樹網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的室內(nèi)3D地圖創(chuàng)建及優(yōu)化方法。方法包括：視覺特征的提取描述和匹配跟蹤；3D地圖的關(guān)聯(lián)創(chuàng)建；閉環(huán)檢測與地圖優(yōu)化。
　　首先，本文研究了3D地圖創(chuàng)建前的視覺系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)，包括攝像機的成像模型及其原理；視覺特征處理模塊中采用SURF算子對采集到多幀RGB圖像進

2、行穩(wěn)定的特征點提取和匹配；對Kinect采集的圖像信息和深度信息進行融合，加載點云庫（PCL）進行三維地圖的映射顯示。
　　其次，針對3D地圖中的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)匹配問題，提出了一種基于改進視覺里程計方法的3D數(shù)據(jù)匹配算法。關(guān)聯(lián)視覺三維信息模型，使用里程計中的六個自由度來表示轉(zhuǎn)換矩陣，利用剛體轉(zhuǎn)換的非結(jié)合代數(shù)以及圖片一致性最大化來參與計算，通過能量方程的線性化來評價配準結(jié)果，提高數(shù)據(jù)融合的成功率，能夠有效實時地進行點云數(shù)據(jù)配準，實現(xiàn)室內(nèi)環(huán)

3、境3D地圖增量式實時創(chuàng)建。
　　最后，實現(xiàn)全局3D地圖優(yōu)化創(chuàng)建。針對彩色圖像和深度信息標定的問題，采用校正失真的公式模型，更正采集的RGB圖像和深度圖的對應關(guān)系以減小數(shù)據(jù)前期誤差，從而有利于后期數(shù)據(jù)的融合處理；提出室內(nèi)環(huán)境下單目視覺3D地圖的閉環(huán)檢測算法，方法包括：采用BoVW建模和貝葉斯濾波法相結(jié)合來對歷史的閉環(huán)檢測進行跟蹤，實現(xiàn)當前圖像和歷史圖像的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，一旦檢測到閉環(huán)，通過基于樹結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡優(yōu)化方法對新的約束條件進行地圖優(yōu)化