單目視覺(jué)SLAM系統(tǒng)是通過(guò)相機(jī)采集圖像信息進(jìn)行定位與地圖構(gòu)建的計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng),SLAM技術(shù)廣泛應(yīng)用于三維重建、視覺(jué)避障與路徑規(guī)劃等場(chǎng)景,對(duì)提高無(wú)人自主系統(tǒng)的自主化、智能化等具有重要意義。SLAM技術(shù)是計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域中的一個(gè)研究熱點(diǎn),發(fā)展十分迅速。但是現(xiàn)有的視覺(jué)SLAM系統(tǒng)主要以特征點(diǎn)法為基礎(chǔ),在實(shí)際應(yīng)用中往往存在大量的復(fù)雜場(chǎng)景,比如光照變化、紋理缺失、快速旋轉(zhuǎn)和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)等。在這些復(fù)雜環(huán)境中,傳統(tǒng)的單目視覺(jué)SLAM算法無(wú)法充分感知環(huán)境信息,同時(shí)還存在運(yùn)動(dòng)退化的現(xiàn)象,在算法的精度和魯棒性方法都有著較大的提升空間。因此,本文針對(duì)現(xiàn)有SLAM算法中存在的一些問(wèn)題進(jìn)行了深入研究。本文的主要貢獻(xiàn)如下:（1）針對(duì)單目視覺(jué)SLAM系統(tǒng)的初始化過(guò)程復(fù)雜,條件嚴(yán)格,以及單目視覺(jué)系統(tǒng)的尺度不確定問(wèn)題。近年來(lái),隨著深度學(xué)習(xí)理論的發(fā)展和GPU等硬件計(jì)算能力的提升,本文引入了基于CNN的深度預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)深度預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)獲取初始圖像幀中關(guān)鍵像素點(diǎn)的深度值,給系統(tǒng)估計(jì)出一個(gè)尺度,一定程度上緩解了單目視覺(jué)SLAM系統(tǒng)的尺度不確定性問(wèn)題,同時(shí)還降低單目視覺(jué)SLAM系統(tǒng)的初始化門檻,即不需要平移就能夠進(jìn)行初始化,同時(shí)在快速旋... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：116 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

FAST特征[97]

復(fù)雜環(huán)境中聯(lián)合CNN與IMU的單目視覺(jué)SLAM方法研究34正常圖像桶形失真枕形失真圖3.2徑向畸變Figure3.2Theradialdistortion由于透鏡自身形狀的原因造成的徑向畸變分為桶形失真與枕形失真，穿過(guò)圖像中心并且與光軸有交點(diǎn)的直線能夠保持形狀不變，其余穿過(guò)透鏡的直線都會(huì)表現(xiàn)出向內(nèi)側(cè)彎曲或向外側(cè)彎曲的畸變特征。圖像放大率隨著與光軸之間的距離增加而桶形失真減小，圖像放大率與光軸之間的距離減小而枕形失真增大。圖3.3畸變模型的徑向分量Figure3.3Radialcomponentofthedistortionmodel對(duì)于徑向畸變，桶形失真與枕形失真都會(huì)隨著與圖像中心的距離增加而失真情況越嚴(yán)重，構(gòu)建徑向畸變模型如公式（3.8）：246123246123(1)(1)ddxxkrkrkryykrkrkr(3.8)其中，r為該點(diǎn)距離坐標(biāo)系原點(diǎn)的距離，[x，y]T為成像平面的點(diǎn)坐標(biāo)，[xd，yd]T為徑向畸變后點(diǎn)的坐標(biāo)。針對(duì)上述糾正徑向畸變的模型，可以看出在圖像中心區(qū)域主要是模型中的參數(shù)k1起作用，所產(chǎn)生的畸變較小，在圖像邊緣區(qū)域主要是參數(shù)k2起作用所產(chǎn)生的畸變較大。一般用參數(shù)k1和k2就能糾正大部分徑向畸變，畸變參數(shù)k3主要參與像魚(yú)眼相機(jī)這類徑向畸變很大的圖像幀糾正。

第3章相機(jī)模型與標(biāo)定35切向畸變是由于相機(jī)在機(jī)械組裝過(guò)程中透鏡被粘貼到鏡頭模組上進(jìn)行安裝時(shí)出現(xiàn)偏差，造成透鏡與相機(jī)傳感器平面或圖像平面的位置沒(méi)有處于嚴(yán)格地平行狀態(tài)，鏡頭部分的光學(xué)中心不能嚴(yán)格的保持共線，相應(yīng)地會(huì)產(chǎn)生偏心誤差。圖像的切向畸變是指圖像點(diǎn)的坐標(biāo)位置在切向上出現(xiàn)偏移，比如一個(gè)矩形被投影到成像平面時(shí)可能被扭曲成梯形，如圖3.4所示：垂直平面相機(jī)傳感器圖3.4切向畸變來(lái)源示意圖Figure3.4Schematicdiagramoftangentialdistortioncause針對(duì)切向畸變，通過(guò)畸變參數(shù)p1和p2建立切向畸變模型為公式（3.9）：221222122(2)(2)2ddxxpxyprxyyprypxy(3.9)圖3.5畸變模型的切向分量Figure3.5Tangentialcomponentofthedistortionmodel如圖3.5所示某個(gè)透鏡的切向畸變示意圖，圖像的去畸變處理結(jié)合了徑向畸

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于單目視覺(jué)的同時(shí)定位與地圖構(gòu)建方法綜述[J]. 劉浩敏,章國(guó)鋒,鮑虎軍.  計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào). 2016(06)
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本文編號(hào)：2934460