基于單目視覺的移動(dòng)機(jī)器人位姿估計(jì)研究.pdf

1、基于視覺的移動(dòng)機(jī)器人位姿估計(jì)是指通過攝像頭采集的視覺信息，估計(jì)移動(dòng)機(jī)器人的位置和姿態(tài)。視覺位姿估計(jì)的研究可以解決在一些特殊情況下傳統(tǒng)定位傳感器無法準(zhǔn)確定位的問題，如傳統(tǒng)里程計(jì)易受車輪打滑影響、GPS易受遮擋和電磁干擾、紅外傳感器檢測(cè)距離過小等，因此可應(yīng)用于航空航天、深海探索、軍事、核工業(yè)和醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域。
　　單目視覺因其無需解決立體匹配的難題且成本低廉，受到了廣泛的應(yīng)用。但現(xiàn)有的基于單目視覺的位姿估計(jì)方法存在以下問題:如特征匹配

2、效率不高使得位姿估計(jì)實(shí)時(shí)性不夠、現(xiàn)有的位姿估計(jì)算法不能很好的解決解的多義性問題、大多數(shù)位姿估計(jì)算法只適用于平面場(chǎng)景或立體場(chǎng)景，適用性不夠廣泛等。本文針對(duì)以上問題，主要研究了基于單目視覺的移動(dòng)機(jī)器人位姿估計(jì)，主要研究工作包括以下幾個(gè)部分:
　　1針對(duì)傳統(tǒng)SIFT特征提取和匹配算法計(jì)算量大、計(jì)算效率不高的問題，尋找了一種既能對(duì)旋轉(zhuǎn)和光照有不變性，又能降低計(jì)算量、提高計(jì)算效率的特征匹配算法，從而提高了移動(dòng)機(jī)器人位姿估計(jì)的實(shí)時(shí)性。

3、　　2.針對(duì)室內(nèi)場(chǎng)景位姿估計(jì)對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的問題，結(jié)合平面運(yùn)動(dòng)這一約束，提出了一種基于單應(yīng)矩陣的位姿估計(jì)方法，該方法要求所有特征在同一平面，利用兩幀圖像上至少4個(gè)相同的特征點(diǎn)，能快速得到位姿參數(shù)的唯一解，解決了傳統(tǒng)單應(yīng)矩陣分解時(shí)位姿求解的多義性問題。
　　3.考慮到一些場(chǎng)景特征不處于同一平面，提出了一種同時(shí)適用于平面場(chǎng)景和立體場(chǎng)景的基于因式分解的structure from motion(SFM)位姿估計(jì)方法。該方法結(jié)合平面運(yùn)動(dòng)