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1、第24卷第12期传感技术学报Vol.24摇No.122011年12月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSDec.2011*AModifiedVisualCompassAttitudeEstimationMethod*XUWeijie,LIPing,HANBo(DepartmentofControlScienceandEngineering,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China)Abstract:ThevisualcompassproposedbyMontieletal.isa
2、nattitudeestimationmethodbasedonEKF鄄SLAMthatusingcameraastheonlysensor.Whencamerarotationisunsmooth,apriorisystemnoisecovarianceinmotionmodelshouldbesettoalargevalue,butitresultsinhighcomputationalcostformatchingandhighrateofmatchingerroroccurrence.Focusingonthoseproblems,amodi
3、fiedvisualcompassattitudeestimationmethodispresented.First,amulti鄄resolutionlandmarkselectionstrategyisusedfornewlandmarkinitialization.Then,anactivesearch/matchlayerbylayeralgorithmisusedtoreduceboththecomputationalcostandtherateoferroroccurrence.Finally,aRANSACalgorithmsampli
4、ng2matchedpointsisusedtoremovetheoutliersinmatchingresult.Themodifiedvisualcompassattitudeestimationmethodisappliedtotheoutdoorvideo,andtheexperimentalresultsshowsthatthemodifiedmethodhasadvantageoflesscomputationalcostandimprovedaccuracyofattitudeestimation.Keywords:attitudees
5、timation;visualcompass;SLAM;imagepyramid;RANSACEEACC:6135E;7230G摇摇摇摇doi:10.3969/j.issn.1004-1699.2011.12.014*一种改进的视觉罗盘姿态测量方法*徐伟杰,李摇平,韩摇波(浙江大学控制科学与工程系,杭州310027)摘摇要:Montiel等人提出的“视觉罗盘冶是一种以摄像机为唯一传感器,基于EKF鄄SLAM的姿态测量方法。在摄像机旋转不平滑时需要提高运动模型中系统噪声的先验方差设定值,但是会导致匹配计算量增大和匹配错误发生率升高。针对上述问题,本文给
6、出一种改进的视觉罗盘姿态测量方法。该方法首先使用多分辨率路标选取策略初始化新路标,然后使用逐层主动搜索匹配算法以减少匹配计算量和降低匹配错误发生率,最后使用最小抽样集为2个匹配点的RANSAC算法去除匹配野点。将改进的视觉罗盘姿态测量方法用于处理室外采集的视频,实验结果表明其具有计算量更小和测量姿态精确的优点。关键词:姿态估计;视觉罗盘;同步定位与地图创建;图像金字塔;随机抽样一致性中图分类号:TN911.73;TP391.41摇摇摇文献标识码:A摇摇摇文章编号:1004-1699(2011)12-1728-06[10-12]摇摇姿态测量在移动机器人
7、运动控制中非常重要,为“视觉罗盘冶的姿态测量方法,如Labrosse等[10]例如旋翼机型无人机实现悬停控制需要精准的姿态人使用全景摄像机,通过全景图的快速匹配测量[1-2][11]信息。传统的航姿测量方法主要依赖MEMS惯航向角(yaw);Sturm等人使用普通摄像机,创建性传感器(如陀螺仪和加速度计),近十年来,由于环境的一维柱状颜色模式分布图,通过颜色模式匹摄像机具有成本低、能耗低和重量轻等优点,以标定配测量航向角;与前两种只能测量航向角的方法不[12]过的摄像机作为传感器的视觉姿态测量方法成为当同,Montiel等人提出将基于扩展卡尔曼滤波前
8、研究热点。但是多数方法需要移动机器人工作环(ExtendedKalmanFilter,EKF)的同步定位与地
