基于單目視覺的移動機(jī)器人位姿估計研究.pdf

1、基于視覺的移動機(jī)器人位姿估計是指通過攝像頭采集的視覺信息，估計移動機(jī)器人的位置和姿態(tài)。視覺位姿估計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方法存在以下問題:如特征匹配

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

3、　　2.針對室內(nèi)場景位姿估計對實(shí)時性要求較高的問題，結(jié)合平面運(yùn)動這一約束，提出了一種基于單應(yīng)矩陣的位姿估計方法，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)矩陣分解時位姿求解的多義性問題。
　　3.考慮到一些場景特征不處于同一平面，提出了一種同時適用于平面場景和立體場景的基于因式分解的structure from motion(SFM)位姿估計方法。該方法結(jié)合平面運(yùn)動