基于全景视觉的3d slam系统研究

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1、分类号：TP242.6单位代码：11232工学硕士学位论文基于全景视觉的3DSLAM系统研究学院：自动化学院专业：模式识别与智能系统学号：2015020191作者：宋阳学校指导教师：周亚丽教授完成日期：二零一八年六月三日学位论文版权使用授权书本人完全了解北京信息科技大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本。学校有权保留学位论文并向中国科学技术信息研究所等国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。学校有权适当复制、公布论文的全部或部分内容。学校有权将

2、本人的学位论文加入《中国优秀硕士学位论文全文数据库》和编入《中国知识资源总库》。学位论文作者签名：年月日□公开□保密（____年____月）(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)指导教师签名：学位论文作者签名：年月日年月日硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文题目为《基于全景视觉的3DSLAM系统研究》学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除了文中特别加以标注的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明并表示了谢意

3、。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。作者签字：年月日摘要摘要机器人即时建图与地图构建(SimultaneousLocalizationandMapping，SLAM)一直以来都是机器人研究中的核心课题。作为机器人最基本的功能，对于环境的认知程度直接影响到了机器人任务完成的成功率和复杂度。基于视觉传感器的SLAM研究以其低廉的价格成为了SLAM研究的主流。近年来全景相机随着虚拟现实(VirtualReality,VR)技术的发展逐渐进入市场，相比普通相机而言，它能一次捕捉所有方向的视觉信息，这给视觉SLAM系统提供了更大的性能提升空间。本文基于全景相机展开全景视觉S

4、LAM系统的研究。全景相机通常由多个广角镜头组成，文中用作实验的全景相机由两个背靠背安装的鱼眼镜头组成。首先研究鱼眼镜头的标定，提出了一种圆柱形棋盘格模板进行鱼眼镜头的径向畸变校正，根据映射关系将球面图像恢复成了平面图像和全景图像，并用实验验证了文中校正方法的有效性。针对SLAM系统，优先将鱼眼图像恢复成小孔成像模型下的图像，将图像信息对应到相机坐标系中。为了满足大场景的建图，采用直接法作为本文全景视觉SLAM系统的核心，基于非线性优化方法进行状态估计。不采用特征点匹配的方式而是采用跟踪地图点的方式，地图点由关键帧和逆深度表示，减少了优化过程中的变量维度，另外加入光度仿射

5、变换方程提升直接法的鲁棒性。运用滑动优化窗口方法创建非线性优化方程，将地图点投影到由优化窗口管理的关键帧中进行参数优化。最后综合两个鱼眼相机的关键帧和位姿信息创建出稀疏的点云地图。实验场景选在室内大场景下，通过采集车进行真实数据采集，并最终用到本文搭建的全景视觉SLAM系统中。可视化实验结果证明了全景相机带来的全景视角可以高效的完成大场景的环境建图和自身定位。实验数据分析说明了本文搭建的系统的可靠度。关键词：SLAM；全景相机；直接法；径向畸变校正IABSTRACTABSTRACTSimultaneousLocalizationandMapping(SLAM)hasalw

6、aysbeenthecoresubjectinrobotresearch.Asthebasicfunctionoftherobot,thecognitivelevelofenvironmentdirectlyinfluencesthesuccessrateandcomplexityofrobottask.SLAMresearchbasedonvisualsensorhasbecomethemainstreamofSLAMresearchbecauseofitslowprice.Inrecentyears,panoramiccamerahasgraduallyentered

7、themarketwiththedevelopmentofVirtualReality(VR)technology.Comparedtonormalcamera,itcancaptureallvisualinformationinalldirectionsatonce.ItgivesthevisualSLAMsystemlotmoreroomforperformanceimprovement.TheresearchofpanoramicvisualSLAMsystemhereisbasedonpanoramiccamera.P