基于双目相机的视觉AGV定位与建图
发布时间：2021-01-07 12:39
随着自动化水平和传感器技术的快速发展,人们对智能化产品的依赖程度增加,AGV自动导引车被广泛应用于各大场合,在无人驾驶,物流,AR/VR等行业中发挥着重要作用。导航方式是AGV系统中最为核心的环节,有效解决定位与导航问题被认为是移动机器人实现人工智能的关键技术之一,其中基于视觉的实时定位与地图构建成为近几年来机器人导航领域的重要研究方向。针对移动机器人在未知环境中导航的需求,提出了一种基于双目相机的视觉AGV定位与建图改进方案。在双目视觉里程计方面,首先,对于特征信息冗余问题,改进ORB（Oriented FAST and Rotated BRIEF）算法,引入多阈值FAST图像分割思想,采用快速最近邻和随机采样一致性算法减少误匹配;然后,改进目前以灰度为特征的立体匹配算法,提出基于描述子的双目视差算法,恢复特征点深度;为准确获取位姿坐标,构造一种提供初值的最小二乘问题,使用匹配到的特征点三维坐标估计相机运动。在地图重建方面,采用基于Bundle Adjustment的后端优化,利用矩阵求解的稀疏性和边缘化,同时优化特征点和相机位姿,消除运动过程中出现的累积误差。通过数据集实验表明,所...
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１部分ＡＧＶ实物??
Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｍｉｃｒｏ－ｇｒｉｄ?ｉｎ?ｔｈｅ?Ｅｕｒｏｐｅａｎ?Ｕｎｉｏｎ??同导航方式成本、施工、维护技术对比如表ｉ－ｉ所示：??表ｌ－ｉ．不同导航方式对比??Ｔａｂ．?１－１?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄｓ??ｍｘ?ｍ￥??￣￣电磁导航?±?＾??磁带导航?低?大?一般?成熟??激光导航?高?小?难?成熟??惯性导航?一般?小?简单?一般??视觉导航?低?小?简单?一般??目前，国内外研宄者在视觉ＳＬＡＭ领域取得众多科研成果。文献［１３］提出一典的视觉里程计，通过对图像库中图像进行特征提取构造字典，这种方法，但是需要提前建立图像库，过程繁琐。曹文平［１４］在计算双目视差时采配算法，通过像素灰度构造代价方程，虽然减少运算时间，但是恢复视差点，边缘信息较差。文献［丨５］设计一套基于深度相机Ｋｉｎｅｃｔ的视觉里程计，取物体深度，算法简单，在图像匹配上改进ＲＡＮＳＡＣ（Ｒａｎｄｏｍ?Ｓａｍｐｌｅ?Ｃｏｎｓ
?基于双目相机的视觉ＡＧＶ定位与建图??不同导航方式如图１－２所示：??３?Ｌ??（ａ）电磁导航?（ｂ）磁带导航?（ｃ）激光导航??Ｗ??（ｄ）惯性导航?（ｅ）视觉导航??图１－２导航方式示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｍｉｃｒｏ－ｇｒｉｄ?ｉｎ?ｔｈｅ?Ｅｕｒｏｐｅａｎ?Ｕｎｉｏｎ??不同导航方式成本、施工、维护技术对比如表ｉ－ｉ所示：??表ｌ－ｉ．不同导航方式对比??Ｔａｂ．?１－１?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄｓ??ｍｘ?ｍ￥??￣￣电磁导航?±?＾??磁带导航?低?大?一般?成熟??激光导航?高?小?难?成熟??惯性导航?一般?小?简单?一般??视觉导航?低?小?简单?一般??目前，国内外研宄者在视觉ＳＬＡＭ领域取得众多科研成果。文献［１３］提出一种基于??视觉词典的视觉里程计，通过对图像库中图像进行特征提取构造字典，这种方法提高匹??配精度，但是需要提前建立图像库，过程繁琐。曹文平［１４］在计算双目视差时采用ＢＭ??立体匹配算法，通过像素灰度构造代价方程，虽然减少运算时间，但是恢复视差图会出??现空洞点，边缘信息较差。文献［丨５］设计一套基于深度相机Ｋｉｎｅｃｔ的视觉里程计，可以??直接获取物体深度，算法简单，在图像匹配上改进ＲＡＮＳＡＣ（Ｒａｎｄｏｍ?Ｓａｍｐｌｅ?Ｃｏｎｓｅｎｓｕｓ）??算法提高匹配速度，运用奇异分解法计算相对位姿，实现地图重构，但是有效检测范围??受限
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于位置修正和卡尔曼滤波的姿态角推算算法[J]. 王守华,李云柯,纪元法,孙希延. 科学技术与工程. 2019(07)
[2]基于曲率特征与改进的RANSAC策略的图像匹配算法[J]. 王瑜,禹秋民. 计算机工程与设计. 2018(12)
[3]面向室内动态环境的半直接法RGB-D SLAM算法[J]. 高成强,张云洲,王晓哲,邓毅,姜浩. 机器人. 2019(03)
[4]一种基于自适应权重SAD与Census融合的匹配算法[J]. 邹进贵,万荧,孟丽媛. 测绘通报. 2018(11)
[5]一种基于四叉树的改进的ORB特征提取算法[J]. 禹鑫燚,詹益安,朱峰,欧林林. 计算机科学. 2018(S2)
[6]基于SIFT图像特征提取与FLANN匹配算法的研究[J]. 王金龙,周志峰. 计算机测量与控制. 2018(02)
[7]IEPnP:一种基于EPnP的相机位姿迭代估计算法[J]. 陈鹏,王晨骁. 光学学报. 2018(04)
[8]动态场景下基于运动物体检测的立体视觉里程计[J]. 林志林,张国良,姚二亮,徐慧. 光学学报. 2017(11)
[9]基于ORB算法的双目立体视觉测距系统[J]. 李双全,章国宝. 工业控制计算机. 2017(06)
[10]基于光束平差法的双目视觉里程计研究[J]. 罗杨宇,刘宏林. 控制与决策. 2016(11)
硕士论文
[1]视觉导航AGV定位与路径规划技术研究[D]. 郑少华.华南理工大学 2016
[2]基于Kinect和视觉词典的三维SLAM算法研究[D]. 龙超.浙江大学 2016
[3]基于立体视觉的智能车地图构建方法研究[D]. 曹文平.大连理工大学 2015
[4]基于g2o的SLAM后端优化算法研究[D]. 张彦珍.西安电子科技大学 2014
[5]双目测距系统及标定方法研究[D]. 姜雨彤.长春理工大学 2013
本文编号：2962573
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１部分ＡＧＶ实物??
Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｍｉｃｒｏ－ｇｒｉｄ?ｉｎ?ｔｈｅ?Ｅｕｒｏｐｅａｎ?Ｕｎｉｏｎ??同导航方式成本、施工、维护技术对比如表ｉ－ｉ所示：??表ｌ－ｉ．不同导航方式对比??Ｔａｂ．?１－１?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄｓ??ｍｘ?ｍ￥??￣￣电磁导航?±?＾??磁带导航?低?大?一般?成熟??激光导航?高?小?难?成熟??惯性导航?一般?小?简单?一般??视觉导航?低?小?简单?一般??目前，国内外研宄者在视觉ＳＬＡＭ领域取得众多科研成果。文献［１３］提出一典的视觉里程计，通过对图像库中图像进行特征提取构造字典，这种方法，但是需要提前建立图像库，过程繁琐。曹文平［１４］在计算双目视差时采配算法，通过像素灰度构造代价方程，虽然减少运算时间，但是恢复视差点，边缘信息较差。文献［丨５］设计一套基于深度相机Ｋｉｎｅｃｔ的视觉里程计，取物体深度，算法简单，在图像匹配上改进ＲＡＮＳＡＣ（Ｒａｎｄｏｍ?Ｓａｍｐｌｅ?Ｃｏｎｓ
?基于双目相机的视觉ＡＧＶ定位与建图??不同导航方式如图１－２所示：??３?Ｌ??（ａ）电磁导航?（ｂ）磁带导航?（ｃ）激光导航??Ｗ??（ｄ）惯性导航?（ｅ）视觉导航??图１－２导航方式示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｍｉｃｒｏ－ｇｒｉｄ?ｉｎ?ｔｈｅ?Ｅｕｒｏｐｅａｎ?Ｕｎｉｏｎ??不同导航方式成本、施工、维护技术对比如表ｉ－ｉ所示：??表ｌ－ｉ．不同导航方式对比??Ｔａｂ．?１－１?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄｓ??ｍｘ?ｍ￥??￣￣电磁导航?±?＾??磁带导航?低?大?一般?成熟??激光导航?高?小?难?成熟??惯性导航?一般?小?简单?一般??视觉导航?低?小?简单?一般??目前，国内外研宄者在视觉ＳＬＡＭ领域取得众多科研成果。文献［１３］提出一种基于??视觉词典的视觉里程计，通过对图像库中图像进行特征提取构造字典，这种方法提高匹??配精度，但是需要提前建立图像库，过程繁琐。曹文平［１４］在计算双目视差时采用ＢＭ??立体匹配算法，通过像素灰度构造代价方程，虽然减少运算时间，但是恢复视差图会出??现空洞点，边缘信息较差。文献［丨５］设计一套基于深度相机Ｋｉｎｅｃｔ的视觉里程计，可以??直接获取物体深度，算法简单，在图像匹配上改进ＲＡＮＳＡＣ（Ｒａｎｄｏｍ?Ｓａｍｐｌｅ?Ｃｏｎｓｅｎｓｕｓ）??算法提高匹配速度，运用奇异分解法计算相对位姿，实现地图重构，但是有效检测范围??受限
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于位置修正和卡尔曼滤波的姿态角推算算法[J]. 王守华,李云柯,纪元法,孙希延. 科学技术与工程. 2019(07)
[2]基于曲率特征与改进的RANSAC策略的图像匹配算法[J]. 王瑜,禹秋民. 计算机工程与设计. 2018(12)
[3]面向室内动态环境的半直接法RGB-D SLAM算法[J]. 高成强,张云洲,王晓哲,邓毅,姜浩. 机器人. 2019(03)
[4]一种基于自适应权重SAD与Census融合的匹配算法[J]. 邹进贵,万荧,孟丽媛. 测绘通报. 2018(11)
[5]一种基于四叉树的改进的ORB特征提取算法[J]. 禹鑫燚,詹益安,朱峰,欧林林. 计算机科学. 2018(S2)
[6]基于SIFT图像特征提取与FLANN匹配算法的研究[J]. 王金龙,周志峰. 计算机测量与控制. 2018(02)
[7]IEPnP:一种基于EPnP的相机位姿迭代估计算法[J]. 陈鹏,王晨骁. 光学学报. 2018(04)
[8]动态场景下基于运动物体检测的立体视觉里程计[J]. 林志林,张国良,姚二亮,徐慧. 光学学报. 2017(11)
[9]基于ORB算法的双目立体视觉测距系统[J]. 李双全,章国宝. 工业控制计算机. 2017(06)
[10]基于光束平差法的双目视觉里程计研究[J]. 罗杨宇,刘宏林. 控制与决策. 2016(11)
硕士论文
[1]视觉导航AGV定位与路径规划技术研究[D]. 郑少华.华南理工大学 2016
[2]基于Kinect和视觉词典的三维SLAM算法研究[D]. 龙超.浙江大学 2016
[3]基于立体视觉的智能车地图构建方法研究[D]. 曹文平.大连理工大学 2015
[4]基于g2o的SLAM后端优化算法研究[D]. 张彦珍.西安电子科技大学 2014
[5]双目测距系统及标定方法研究[D]. 姜雨彤.长春理工大学 2013
本文编号：2962573
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