移动机器人室内环境三维建模与目标识别技术研究

发布时间：2021-04-17 07:43

　　随着机器人技术的发展和人们对生活品质要求的提高,移动服务机器人的需求越来越强烈,然而现如今的主要矛盾是机器人的自主化和智能化还远不能满足人们的期待,所以如何让移动机器人更“像人”一直是研究的重点。在智能化的道路上,移动机器人的三维环境建图和目标识别技术越来越成为研究的热点。作为建图的关键技术SLAM在近些年有了很大进步,其中三维激光传感器建图精确,但价格过于昂贵,所以探索以视觉SLAM技术为代表的三维环境建模方法是解决目标识别问题的关键技术之一。本文利用RGB-D传感器构建三维点云地图。首先研究三维建模中最基础也是最关键的点云配准算法,研究改进视觉SLAM中绝大部分应用的基于特征点的点云配准算法,提出一种特征点质量评价方法和三维随机采样一致性算法（RANSAC）,提高了拼接点云过程的准确度和鲁棒性,同时降低了算法耗时。在实现三维稠密点云快速建图时,本文改进了ORB-SLAM2算法,充分利用该算法对位姿的精确估计,在构建点云时对关键帧的所有像素点云进行重建,构建稠密点云地图。使用GPU加速特征提取和匹配,使得构建稠密地图的同时,帧处理时间没有增加,满足快速建图实时性。本文的改进建图方法和... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

国外先进服务机器人

了很大进步，并且做到了一定的商业化。a) 哈工大全向移动服务机器人 b) “佳佳”服务机器人图1-2 国内服务机器人哈工大机器人研究所是国内高校和科研单位中最早开始服务机器人的研究单位之一，图 1-2 a)是哈工大在 2005 年研制的全向移动服务机器人，其配备全向移动底盘，具有人机交互和自动导航等功能，可以在家庭中陪伴老人和通过 APP 等终端进行远程安全监测。图 1-2 b)是中科大在 2016 年推出的中国首台高度仿人的体验交互式机器人“佳佳”。该机器人最大的创新是在人机语音交互过程中同步实现交流时类人的面部肌肉动作和手势相结合，在不同语境下肢体语言不同。同时可以在大场景动态环境中自主定位导航。而且研究人员首次提出机器人品格的概念，

b) LSD-SLAM 实时建图[18]图1-3 典型视觉 SLAM 建图算法国内 SLAM 领域的研究人员在近三年来人数呈指数增长，也涌现出很多优秀的学术成果。北京理工大学的付梦印等[19]提出一种基于 RGB-D 的实时 SLAM 算法，利用特征点进行 ICP 求解位姿估计，然后以该位姿为均值，撒点采样并且计算与观测数据的匹配度，得到最优位姿，然后对当前帧的特征点与环境模型数据相关联，关联的同时考虑距离和 RGB 信息，提高准确性。缺点是当环境中特征点较少时，定位效果较差甚至丢失。这也是特征点法 SLAM 的缺陷之一。林俊钦等人[20]提出一种基于 NDT 匹配和改进回环检测的 SLAM 方法

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于NDT匹配和改进回环检测的SLAM研究[J]. 林俊钦,韩宝玲,罗庆生,赵嘉珩,葛卓.  光学技术. 2018(02)
[2]面向点云的三维物体识别方法综述[J]. 郝雯,王映辉,宁小娟,梁玮,石争浩.  计算机科学. 2017(09)
[3]基于多模态深度学习的RGB-D物体识别[J]. 骆健,蒋旻,刘星,周龙.  计算机工程与设计. 2017(06)
[4]基于RGB-D数据的实时SLAM算法[J]. 付梦印,吕宪伟,刘彤,杨毅,李星河,李玉.  机器人. 2015(06)
[5]中国人口老龄化的特征趋势及对经济增长的潜在影响[J]. 郑伟,林山君,陈凯.  数量经济技术经济研究. 2014(08)
[6]服务机器人技术研究现状与发展趋势[J]. 王田苗,陶永,陈阳.  中国科学:信息科学. 2012(09)

博士论文
[1]融合颜色和深度信息的三维同步定位与地图构建研究[D]. 刘艳丽.中南大学 2014
[2]基于机器学习的物体识别[D]. 刘光灿.上海交通大学 2013

硕士论文
[1]基于手势交互的移动机器人三维环境探索及感知技术研究[D]. 李晓宇.哈尔滨工业大学 2017



本文编号：3143072