基于图优化的单目线特征SLAM算法
本文选题:单目SLAM 切入点:线特征 出处:《东南大学学报(自然科学版)》2017年06期
【摘要】:提出了基于图优化的单目线特征同时定位和地图构建(SLAM)的方法.首先,针对主流视觉SLAM算法因采用点作为特征而导致构建的点云地图稀疏、难以准确表达环境结构信息等缺点,采用直线作为特征来构建地图.然后,根据现有线特征的SLAM算法都是基于滤波器的SLAM框架、存在线性化及更新效率的问题,采用基于图优化的SLAM解决方案以提高定位精度及地图构建的一致性和准确性.将线特征的Plücker坐标和Cayley参数化方式相结合,一方面采用Plücker坐标便于线性投影计算,另一方面采用Cayley参数化方式有利于线特征参数的非线性优化.仿真实验结果显示:所提出算法的位姿估计误差平方和与均方根误差分别是里程计位姿估计的2.5%和10.5%,是基于EKF线特征SLAM算法估计位姿误差的22.4%和33%,重投影误差仅为45.5像素;实际图像实验中的位姿估计误差平方和为958 cm~2,均方根误差为3.9413 cm,从而证明了所提出算法的有效性和准确性.
[Abstract]:A method of simultaneous location and map construction of monocular line features based on graph optimization is proposed.Firstly, aiming at the shortcomings of the mainstream visual SLAM algorithm, such as sparse point cloud map constructed by using points as features, it is difficult to express the environment structure information accurately, so straight line is used as feature to construct map.Then, according to the existing line feature SLAM algorithm is based on the filter SLAM framework, there are problems of linearization and update efficiency. The SLAM solution based on graph optimization is adopted to improve the location accuracy and the consistency and accuracy of map construction.Combining the Pl 眉 cker coordinates of line features with Cayley parameterization, on the one hand, using Pl 眉 cker coordinates is convenient for linear projection calculation, and on the other hand, adopting Cayley parameterization is beneficial to the nonlinear optimization of line feature parameters.The simulation results show that the sum of squared error and root mean square error of the proposed algorithm are 2.5% and 10.5% of that of the odometer position and attitude estimation, respectively. The proposed algorithm is based on EKF line feature SLAM algorithm to estimate the pose error of 22.4% and 33%, and the reprojection error is only 45.5 pixels.In the actual image experiment, the sum of square error and root mean square error are 958 cm ~ 2 and 3.9413 cm respectively, which proves the validity and accuracy of the proposed algorithm.
【作者单位】: 华北电力大学控制与计算机工程学院;
【基金】:国家自然科学基金资助项目(61105083) 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2015XS63)
【分类号】:TP242;TP391.41
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 郭剑辉;赵春霞;康亮;;SLAM问题中特征相关性研究[J];系统仿真学报;2008年06期
2 郭剑辉;赵春霞;;一种新的粒子滤波SLAM算法[J];计算机研究与发展;2008年05期
3 焦晓宇;马小平;唐羽;;对SLAM算法的研究[J];科技信息;2012年07期
4 曾文静;张铁栋;徐玉如;姜大鹏;;一种基于蚁群算法的SLAM数据关联方法[J];计算机应用;2009年01期
5 王道斌;梁华为;祝辉;付静;陶翔;;一种基于车辆运动微分模型的EKF-SLAM算法[J];信息与控制;2014年01期
6 曾文静;张铁栋;姜大鹏;;SLAM数据关联方法的比较分析[J];系统工程与电子技术;2010年04期
7 左源儿,杨传钧;SLAMⅡ仿真语言开发与应用[J];计算机工程;1992年03期
8 李久胜;李永强;周荻;;基于EKF的SLAM算法的一致性分析[J];计算机仿真;2008年06期
9 双海军,胡德全;SLAM仿真技术在物资供应中的应用[J];重庆工业高等专科学校学报;2000年04期
10 吕瑞;陈龙;翁雪;何金城;;利用先验点图模型的SLAM后端优化算法[J];武汉大学学报(信息科学版);2014年06期
相关重要报纸文章 前1条
1 肖征荣;好软件少不了它们[N];电脑报;2003年
相关博士学位论文 前1条
1 刘浩敏;面向复杂环境的鲁棒高效的三维注册与结构恢复[D];浙江大学;2017年
相关硕士学位论文 前10条
1 熊斯睿;基于立体全景视觉的移动机器人3D SLAM研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
2 赵亮;水下机器人视觉SLAM方法中的图像特征点提取技术研究[D];电子科技大学;2014年
3 胡衡;基于单目视觉的SLAM方法研究[D];新疆大学;2015年
4 丁洁琼;基于RGB-D的SLAM算法研究[D];西安电子科技大学;2014年
5 杨恒;基于局部特征提取匹配的视觉SLAM闭环检测方法研究[D];南华大学;2015年
6 宋艳;基于图像特征的RGB-D视觉SLAM算法[D];中国海洋大学;2015年
7 张香龙;基于CUDA的FastSLAM算法并行化研究[D];华东交通大学;2016年
8 戴雪梅;基于图像特征点匹配的改进SLAM算法关键技术研究[D];安徽工程大学;2016年
9 戴立根;欠点特征环境的视觉同步定位与制图研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
10 吕宪伟;基于RGB-D数据的SLAM算法研究[D];北京理工大学;2016年
,本文编号:1709373
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/1709373.html