基于ORB关键帧匹配算法的机器人SLAM实现

作     者：艾青林 余杰 胡克用 陈琦 AI Qing-lin;YU Jie;HU Ke-yong;CHEN Qi

作者机构：浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室浙江杭州310032 杭州师范大学钱江学院浙江杭州310036 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51275470) 浙江省高等学校中青年学科带头人学术攀登项目(pd2013019) 浙江省重点科技创新团队自主设计项目(2011R50011-8) 

出 版 物：《机电工程》 (Journal of Mechanical & Electrical Engineering)

年 卷 期：2016年第33卷第5期

页      码：513-520页

摘      要：针对复杂环境下机器人的同时定位与地图构建(SLAM)存在实时性与鲁棒性下降等问题,将一种基于ORB特征点的关键帧闭环检测匹配算法应用到定位与地图构建中。研究并分析了特征点提取与描述符建立、帧间配准、位姿变换估计以及闭环检测对SLAM系统的影响,建立了关键帧闭环匹配算法和SLAM实时性与鲁棒性之间的关系,提出了一种基于ORB关键帧匹配算法的SLAM方法。运用改进ORB算法加快了图像特征点提取与描述符建立速度;结合相机模型与深度信息,可将二维特征图像转换为三维彩色点云;通过随机采样一致性(RANSAC)与最近迭代点(ICP)相结合的改进RANSAC-ICP算法,实现了机器人在初始配准不确定条件下的位姿估计;使用Key Frame的词袋闭环检测算法,减少了地图的冗余结构,生成了具有一致性的地图;通过特征点匹配速度与绝对轨迹误差的均方根值对SLAM系统的实时性与鲁棒性进行了评价。基于标准测试集数据集的实验结果表明,ORB关键帧匹配算法能够有效提高SLAM系统建图速度与稳定性。

主 题 词：同时定位与地图构建 特征点提取与匹配 关键帧提取 闭环检测 

学科分类：080202[080202] 08[工学] 0804[工学-材料学] 0802[工学-机械学] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1001-4551.2016.05.002

馆 藏 号：203797896...