隨著移動機器人在教育娛樂、環(huán)境探測、醫(yī)療服務(wù)、國防安全等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,對移動機器人智能化、自主化提出新的要求。其中同步定位與地圖創(chuàng)建技術(shù)（Simultaneous Localization and Mapping,SLAM）是移動機器人實現(xiàn)自主化所面臨的首要挑戰(zhàn)。SLAM包含定位與建圖兩個問題,現(xiàn)有的SLAM系統(tǒng)大多研究定位問題,對建圖模塊不是很重視,建立的稀疏特征點地圖主要服務(wù)于定位問題。具體應(yīng)用中,地圖不僅用于輔助定位,還帶有其他需求,如:機器人路徑規(guī)劃（導(dǎo)航）、避障等。因此對如何高效構(gòu)建環(huán)境稠密地圖有著迫切的需求。本文的研究是僅利用CPU運算,實現(xiàn)室內(nèi)外環(huán)境的地圖構(gòu)建。該研究對移動機器人的應(yīng)用具有重要的實用價值。具體研究內(nèi)容如下:針對基于樹結(jié)構(gòu)的代價聚合方法僅利用顏色信息選擇權(quán)值支持區(qū)域,在圖像邊界區(qū)域易產(chǎn)生誤匹配的問題,提出了一種基于水平樹結(jié)構(gòu)的可變權(quán)重代價聚合立體匹配算法。采用水平樹代價聚合得到初始視差值,將初始視差值與顏色信息重構(gòu)水平樹,在更新后的樹結(jié)構(gòu)上進行代價聚合,得到視差值。在視差后處理階段,提出了一種改進的非局部視差后處理算法,將不滿足左右一致性匹配的像素點引入匹配... 

【文章來源】：江南大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究的背景及意義
    1.2 移動機器人地圖構(gòu)建國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 SLAM研究現(xiàn)狀
        1.2.2 立體匹配研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
    1.4 論文的結(jié)構(gòu)安排
第二章 相關(guān)背景知識
    2.1 相機模型與畸變校正
        2.1.1 針孔相機模型
        2.1.2 畸變校正
    2.2 立體匹配
        2.2.1 立體匹配算法分類
        2.2.2 立體匹配約束條件
        2.2.3 立體匹配步驟
        2.2.4 立體匹配評測平臺和評價標(biāo)準(zhǔn)
    2.3 基于圖優(yōu)化的視覺SLAM的基本原理
    2.4 本章小結(jié)
第三章 基于水平樹結(jié)構(gòu)的可變權(quán)重代價聚合立體匹配算法
    3.1 匹配代價計算
    3.2 代價聚合
        3.2.1 匹配代價聚合
        3.2.2 線性時間復(fù)雜度實現(xiàn)
    3.3 代價再聚合
    3.4 視差后處理
    3.5 實驗結(jié)果與分析
        3.5.1 代價聚合算法性能測試
        3.5.2 視差后處理算法性能測試
    3.6 本章小結(jié)
第四章 基于雙目視覺的快速三維場景重建
    4.1 實時稠密地圖創(chuàng)建難點分析
        4.1.1 深度不確定性
        4.1.2 單幀立體匹配計算量優(yōu)化
    4.2 雙目SLAM算法框架與流程
    4.3 基于多關(guān)鍵幀逆深度融合的稠密建圖線程
        4.3.1 場景深度范圍估計
        4.3.2 關(guān)鍵幀立體匹配
        4.3.3 幀內(nèi)平滑、外點剔除
        4.3.4 逆深度融合
        4.3.5 幀內(nèi)平滑、外點剔除
    4.4 實驗結(jié)果與分析
        4.4.1 逆深度融合必要性驗證
        4.4.2 數(shù)據(jù)集實驗
    4.5 本章小結(jié)
第五章 實驗結(jié)果與誤差分析
    5.1 改進的立體匹配代價聚合算法性能分析
        5.1.1 無紋理區(qū)域?qū)嶒灧治?br>        5.1.2 重復(fù)紋理區(qū)域?qū)嶒灧治?br>        5.1.3 遮擋區(qū)域?qū)嶒灧治?br>        5.1.4 豐富紋理區(qū)域?qū)嶒灧治?br>        5.1.5 傾斜平面區(qū)域?qū)嶒灧治?br>        5.1.6 綜合評價
    5.2 地圖創(chuàng)建實驗結(jié)果分析
        5.2.1 室內(nèi)場景實驗
        5.2.2 室外場景實驗
        5.2.3 綜合評價
    5.3 本章小結(jié)
第六章 主要結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻
附錄：作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]面向大尺度場景的單目同時定位與地圖構(gòu)建[J]. 劉浩敏,章國鋒,鮑虎軍.  中國科學(xué):信息科學(xué). 2016(12)
[2]基于改進梯度和自適應(yīng)窗口的立體匹配算法[J]. 祝世平,李政.  光學(xué)學(xué)報. 2015(01)

博士論文
[1]基于視覺的多機器人協(xié)作SLAM研究[D]. 苑全德.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]基于多通道置信度傳播算法的航空核線影像稠密立體匹配研究[D]. 胡騰.武漢大學(xué) 2013



本文編號：3289642