应用语义分割优化的移动机器人同时定位与地图构建
发布时间:2023-06-03 19:53
ORBSLAM2 是一款基于 ORB(Oriented FAST and Rotated BRIEF,快速特征点提取和描述算法)图像特征的视觉SLAM(Simultaneous Localization and Mapping,同时定位与地图构建)系统,是现代SLAM系统中做的非常完善和实用的系统之一,其在实时性和准确性上的优势得到了诸多研究者的关注和认可。本文首先对ORBSLAM2系统的软件流程和数学理论进行了分析和研究,然后以机器人Turetlebot2为实验研究平台,在机器人操作系统ROS中完成了对原有系统的改进:通过增加语义分割环节提高了系统动态场景下的稳定性;增加了实时地图构建的功能,建立起适用于后期避障和导航的三维地图。本文将改进系统在仿真环境和实际场景下分别进行了测试,测试结果证明了改进系统的优越性。本文完成了以下研究工作:(1)分析了 ORBSLAM2系统的软件架构和流程,并对其中的ORB特征算法,位姿估计,非线性优化,回环检测等理论和应用问题进行了分析和研究,同时对ORBSLAM2...
【文章页数】:71 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 SLAM领域研究现状
1.2.1 滤波器方法与非线性优化方法
1.2.2 特征点法与直接法
1.2.3 典型的SLAM工程
1.3 论文的主要研究内容和章节安排
2 基于ORB特征点的视觉SLAM系统-ORBSLAM2
2.1 ORBSLAM2中的非线性优化问题
2.1.1 非线性最小二乘问题的定义
2.1.2 非线性最小二乘问题的求解
2.2 ORBSLAM2软件系统框架
2.2.1 ORBSLAM2系统的软件流程
2.2.2 ORB特征点的原理
2.2.3 相机位姿跟踪
2.2.4 局部地图维护
2.2.5 回环检测与全局优化后端
2.3 本章小结
3 应用语义分割优化的ORBSLAM2
3.1 传统ORBSLAM2的位姿估计
3.1.1 位姿的估计与优化
3.1.2 传统位姿估计的缺点
3.2 卷积神经网络SegNet
3.3 SegNet优化的ORBSLAM2
3.3.1 SegNet语义分割函数
3.3.2 分割结果可视化
3.3.3 完整数据集测试
3.4 本章小结
4 基于OctoMap的三维地图构建
4.1 OctoMap库
4.1.1 OctoMap库简介
4.1.2 OctoMap的数据结构及更新
4.2 基于OctoMap的ORBSLAM2三维地图构建
4.2.1 OctoMap建图功能流程
4.2.2 建图关键帧选择策略
4.3 公共数据集测试实验
4.4 本章小结
5 移动机器人平台的测试及实验结果
5.1 TurtleBot2机器人实验平台
5.2 机器人操作系统
5.2.1 ROS的系统结构和基本概念
5.2.2 ROS的相关工具介绍
5.2.3 ORBSLAM2在TurtleBot2上的运行
5.3 改进的ORBSLAM2实验
5.4 增加建图功能的系统实验
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 研究工作总结
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果
本文编号:3829937
【文章页数】:71 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 SLAM领域研究现状
1.2.1 滤波器方法与非线性优化方法
1.2.2 特征点法与直接法
1.2.3 典型的SLAM工程
1.3 论文的主要研究内容和章节安排
2 基于ORB特征点的视觉SLAM系统-ORBSLAM2
2.1 ORBSLAM2中的非线性优化问题
2.1.1 非线性最小二乘问题的定义
2.1.2 非线性最小二乘问题的求解
2.2 ORBSLAM2软件系统框架
2.2.1 ORBSLAM2系统的软件流程
2.2.2 ORB特征点的原理
2.2.3 相机位姿跟踪
2.2.4 局部地图维护
2.2.5 回环检测与全局优化后端
2.3 本章小结
3 应用语义分割优化的ORBSLAM2
3.1 传统ORBSLAM2的位姿估计
3.1.1 位姿的估计与优化
3.1.2 传统位姿估计的缺点
3.2 卷积神经网络SegNet
3.3 SegNet优化的ORBSLAM2
3.3.1 SegNet语义分割函数
3.3.2 分割结果可视化
3.3.3 完整数据集测试
3.4 本章小结
4 基于OctoMap的三维地图构建
4.1 OctoMap库
4.1.1 OctoMap库简介
4.1.2 OctoMap的数据结构及更新
4.2 基于OctoMap的ORBSLAM2三维地图构建
4.2.1 OctoMap建图功能流程
4.2.2 建图关键帧选择策略
4.3 公共数据集测试实验
4.4 本章小结
5 移动机器人平台的测试及实验结果
5.1 TurtleBot2机器人实验平台
5.2 机器人操作系统
5.2.1 ROS的系统结构和基本概念
5.2.2 ROS的相关工具介绍
5.2.3 ORBSLAM2在TurtleBot2上的运行
5.3 改进的ORBSLAM2实验
5.4 增加建图功能的系统实验
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 研究工作总结
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果
本文编号:3829937
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/shengwushengchang/3829937.html
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