基于octree的slam系统地图算法的研究

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1、．誦「；谭；．ｒ－Ｊ．，一ＪＩ＇■■ｆ＞，Ｖ巧聲《７种我少專Ｉ硕±学位论文．樂基于ＯｃＴｒｅｅ的ＳＬＡＭ系统地图算法的研巧圓作者姓名刘强强１ｍ指彌臟名、职碌武波教授＊申请学位类别王学砸壬ｎ西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢中所罗列的内容外．，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研巧成果也不包含为

2、获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同事对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处＾，本人承担切法律责任。本人签名：妓藏：如／，１ｄ叫日期啤９西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存

3、论文。同时本人保证，结合学位论文研究成果完成的论文、发专明利等成果，署名单位。为西安电子科技大学保密的学位论文在。＾年解密后适用本授权书如：琢本人签名导师络名，Ｊｊ日期：日期：＂＇９车弓学校代码10701学号1303121674分类号TP311密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于OcTree的SLAM系统地图算法的研究作者姓名：刘强强一级学科：计算机科学与技术二级学科：计算机软件与理论学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：武波教授学院：计算机学院提交日期：2015年12月AStudyofSLAMSyste

4、mAlgorithmbasedonOcTreeAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinComputerSoftwareandTheoryByLiuQiangqiangSupervisor:WuBoProfessorDecember2015摘要摘要随着智能移动机器人在社会生活中的广泛应用，其自主完成导航任务的能力变得尤为重要。为了能够实现智能机器人的自主导航，同步定位和地图构建(Simultaneou

5、sLocalizationandMapping，SLAM)技术成为了首要的研究重点。目前，SLAM系统已能够达到实时对周围空间环境进行采集和构建，并以点云数据集加以展示呈现。然而，很明显的不足就是点云数据集的数量之大，难以让目前能力相对有限的智能机器人完成实时处理。因此，寻求一种简单且易于智能移动机器人存储、传输和处理的数据模型是亟待解决的问题。基于OcTree的三维空间地图OctoMap作为一个开源项目，提供了一种以栅格技术为前提，以OcTree数据结构为基础的实现方案。它从UniformGrid、GridBased、BVH和Kd-Tree

6、中寻求最优提高射线相交测试的方法，将基于OcTree的三维空间地图OctoMap实现成为便于智能移动机器人自行导航的策略方案。本文针对基于OcTree的SLAM系统三维空间地图算法进行研究与实现。从以下三个部分分别阐述分析。它们分别是SLAM系统生成点云数据集的处理算法优化、三维空间光束遍历体素算法重建和基于OcTree的节点三维空间更新算法改进。SLAM系统生成点云数据集的处理算法优化部分实现对点云数据集的集中优化处理。其中，内容包括基于离群噪声点的移除滤波和基于物体形状特征的降采样滤波。三维空间光束遍历体素算法重建部分采用全新的三维空间光

7、束遍历体素思想，提升了执行效率，同时，为了节省空间冗余，将算法过程生成的空间空闲拐点加以剔除。基于OcTree的节点三维空间更新算法改进部分考虑到系统资源损耗和时间效率问题，将原始基于OcTree的递归调用更新方式改进优化为以循环迭代方式。本文基于标准数据集、室内大厅和室外车辆三类点云数据集针对算法的各个实现阶段加以分析评估。从SLAM系统生成点云数据集的处理优化算法、三维空间光束遍历体素重建算法和基于OcTree的结点三维空间更新改进算法这三个层面出发，从时间效率上对实现前后加以比较，并以图表的形式进行剖析。关键词：SLAM，射线相交测试，

8、OcTree，OctoMap，滤波，点云数据集IABSTRACTABSTRACTWiththeintelligentmobilerobotsarewidelyuse