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基于RGB-D数据的实时SLAM算法

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【作者】 付梦印吕宪伟刘彤杨毅李星河李玉

【Author】 FU Mengyin;L Xianwei;LIU Tong;YANG Yi;LI Xinghe;LI Yu;Key Laboratory of Intelligent Control and Decision of Complex Systems;School of Automation, Beijing Institute of Technology;

【机构】 复杂系统智能控制与决策国家重点实验室北京理工大学自动化学院

【摘要】 提出了一种基于RGB-D数据的实时SLAM(同时定位与地图创建)算法,得到机器人的6D位姿并构建环境的3D地图.首先提取RGB图像的特征点,并利用高斯混合模型得到特征点处的颜色和3维坐标,以及对应的协方差矩阵.然后利用ICP(迭代最近点)算法,得到当前帧特征点与环境模型特征点集的变换矩阵T_t,并在T_t周围撒点采样,得到观测最优的传感器位姿矩阵P_t.之后利用P_t将当前帧的密集点云变换到全局坐标系下,构建环境3D地图.最后,利用卡尔曼滤波器对环境模型特征点集进行更新.为防止特征点较少时,ICP算法误差较大,本文加入粒子采样步骤,有效地提高了定位精度.此外,在将当前帧特征点与环境模型特征点进行数据关联时,引入颜色信息提高了数据关联的准确率.针对FR1基准包,本文算法的最小定位误差为1.7 cm,平均定位误差为11.9 cm,每帧数据平均处理时间为31 ms,可以满足机器人实时SLAM的要求.

【基金】 国家自然科学基金青年基金(61105092,61473042);国家自然科学基金面上项目(61173076)
【所属期刊栏目】 论文与报告 (2015年06期)
  • 【DOI】10.13973/j.cnki.robot.2015.0683
  • 【分类号】TP242
  • 【被引频次】67
  • 【下载频次】2505
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