移動機器人三維面特征地圖創(chuàng)建關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、針對室內(nèi)外環(huán)境存在大量平面特征這一特點，而且點特征容易受光照等因素的影響，比如當(dāng)光線偏暗時或在光滑的墻面上，局部的點特征有時不足甚至不出現(xiàn)。針對以上問題，提出基于平面特征的三維地圖創(chuàng)建的方法。根據(jù)配準結(jié)果，為了減少誤差，提出了基于平面特征匹配的閉環(huán)檢測方法，檢測到閉環(huán)后，對地圖實行全局優(yōu)化。主要工作如下:
　　首先，在Ubuntu下，搭建好地圖創(chuàng)建的平臺，軟件平臺包括一些視覺庫:PCL，OpenCV，ROS等，硬件平臺包括Kine

2、ct相機與相機的搭載平臺Pioneer第二代。
　　其次，對獲取的點云數(shù)據(jù)進行平面檢測，采用了基于PCA的區(qū)域增長法進行三維平面分割。先通過PCA（主成分分析法）進行法向量估計，求取了具有相同法向量方向的點云擬合成局部平面，當(dāng)局部平面滿足法向量夾角和到坐標原點的距離的約束條件后，再通過區(qū)域增長法進行局部平面合并，實現(xiàn)三維點云的平面分割，提取出平面特征。
　　在分割的基礎(chǔ)上引入了完整平面片，利用完整平面片包含了圖像幀所具有的豐

3、富信息，選擇三對兩兩互不平行的平面片代替圖像幀來進行配準。通過三個約束關(guān)系，找到兩幀圖像中的完整平面片的對應(yīng)關(guān)系，計算幀間的位姿關(guān)系（旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矩陣），實現(xiàn)圖像配準。但是由于圖像配準中存在累計誤差，使地圖存在漂移，故需要進一步優(yōu)化地圖。
　　針對以上問題，本文結(jié)合實際情況，提出先用歐式距離找到當(dāng)前幀的鄰域，然后對鄰域范圍內(nèi)的幀創(chuàng)新性地采用基于平面特征匹配的閉環(huán)檢測方法。存儲先采集的圖像幀的平面特征，提取后面采集圖像幀的平面特征