基于直接法的单目同时定位与地图构建技术研究

发布时间：2025-05-07 05:05

　　随着无人驾驶汽车、增强现实和虚拟现实等技术的快速发展,作为其中的关键技术,同时定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)成为了研究热点。根据传感器的不同,SLAM可分为激光SLAM和视觉SLAM。相比于价格高昂的激光雷达,视觉传感器成本较低,获取信息丰富,以之为基础的视觉SLAM得到了广泛的认可和应用。视觉SLAM主要分为特征点法和直接法。特征点法依靠特征提取与匹配来跟踪相机位姿,对光照变化不敏感,鲁棒性较好。但存在特征提取与匹配比较耗时,面对特征缺失场景算法易失效等不足。直接法直接利用像素信息,通过最小化光度误差来估计相机位姿与构建地图。它免去了耗时的特征提取与匹配过程,使得算法的速度更快。但由于它基于灰度不变假设,所以对场景光照变化很敏感,对图像质量的要求也较高。同时,由于单目视觉SLAM的尺度不可观性,算法会产生尺度漂移。本文针对以上问题,对基于直接法的单目视觉SLAM技术展开了较深入的研究:首先,搭建了用于SLAM测试的移动机器人平台。该平台由Turtlebot2移动机器人,单目相机和笔记本电脑组成。Turtlebot2...

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 基于滤波器的视觉SLAM算法研究现状
        1.2.2 基于非线性优化的视觉SLAM算法研究现状
    1.3 本论文的研究内容及结构安排
第二章 单目SLAM的理论基础和实验平台
    2.1 引言
    2.2 单目SLAM的数学基础
        2.2.1 相机模型
        2.2.2 李群与李代数
    2.3 直接法中的光度误差模型
    2.4 单目SLAM的移动机器人实验平台搭建
    2.5 本章小结
第三章 基于直接法的单目视觉里程计
    3.1 引言
    3.2 直接法视觉里程计建模
        3.2.1 带有光度标定的误差模型
        3.2.2 高斯牛顿优化方法
    3.3 直接法视觉里程计中的数据处理
        3.3.1 图像数据的边缘化
        3.3.2 点和帧的处理
    3.5 实验和分析
    3.6 本章小结
第四章 基于直接法的单目视觉SLAM
    4.1 引言
    4.2 闭环检测中的词袋模型
        4.2.1 字典的建立
        4.2.2 图像间的相似度计算
    4.3 直接法视觉SLAM中的全局位姿图优化和闭环检测
        4.3.1 全局位姿图优化
        4.3.2 闭环检测
    4.4 实验与分析
        4.4.1 基于公开数据集的实验与分析
        4.4.2 基于移动机器人平台的实验与分析
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的研究成果
致谢



本文编号：4043644