室内环境下基于Kinect的三维地图创建关键技术的研究

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1、分类号：TP242.6密级：UDC：621编号：201431204037河北工业大学硕士学位论文室内环境下基于Kinect的三维地图创建关键技术的研究论文作者：曹建锋学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：机械工程指导教师：张建华职称：副教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringRESEARCHONKEYTECHNOLOGIESOF3DMAPBUILDINGBASEDONKI

2、NECTININDOORENVIRONMENTbyCaoJian-fengSupervisor:Prof.ZhangJian-huaMay.2017原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本

3、人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要随着科技的飞速发展和社会需求的快速增加，服务机器人正逐渐走进人们的生活，并改变着人们的生活方式。看到服务机器人产业未来巨大的市场潜力，各国政府、学者和企业家都

4、对服务机器人的研究和开发投入了极大的热情。对服务机器人而言，自主导航是其实现应用的关键，也是其完全自主移动和智能化的最重要技术。要实现定位和导航，机器人就需对周围环境有所感知，所以环境地图信息在机器人自主导航中占有非常重要的地位。当前，三维地图的需求变得更加广泛，也更符合人类的生活。并且随着技术的发展，二维地图向三维地图的研究和发展是必然的趋势，所以本文展开了基于Kinect的室内环境下三维地图创建关键技术的研究工作。首先，在VS2012开发环境下结合OpenCV计算机视觉库，基于张正友平面标定法完成对相机的标定，最终生成点

5、云数据。其次，为提高后续点云配准的速度和精度，需对Kinect获得的点云数据进行去噪和简化。在点云去噪部分，采用基于统计分析理论为基础的统计滤波器去除噪声点和离群点；在点云精简部分，提出了一种基于八叉树空间划分与曲率特征相结合的点云简化方法，根据曲率不同将点云数据划分为特征区域和非特征区域，针对特征区域，采用了最小距离法进行精简，针对非特征区域，采用了八叉树均匀精简。实验表明，该方法不仅有很好的精简率，还能很好的保持点云数据的特征信息。再次，提出了基于曲率特征的RANSAC初始配准方法，该方法首先根据曲率特征信息提取特征明显

6、的子点集，然后在子点集内依据RANSAC的思想实现初始配准。在初始配准的基础上，提出了一种在两组点云重叠区域内基于曲率特征的ICP精确算法，实验证明该算法准确性更高。实验平台主要包括个人计算机和Kinect传感器两部分，在VS2012开发环境下结合点云库完成对点云精简和配准的实验部分，验证了本文方法的可行性和有效性，并在最后展示了室内点云数据的配准效果。关键词：三维地图Kinect曲率特征点云精简点云配准ⅠABSTRACTWiththerapiddevelopmentofscienceandtechnologyandther

7、apidincreaseofsocialdemand,servicerobotsaregraduallyenteringpeople'slives,andchangingpeople'swayoflife.Seeingthehugemarketpotentialoftheservicerobotindustry,governments,scholarsandentrepreneursofallcountrieshavedevotedgreatenthusiasmtotheresearchanddevelopmentofser

8、vicerobots.Forservicerobots,autonomousnavigationisthekeytoitsapplication,anditisalsothemostimportanttechnologyofautonomousmobileandintelligent.In