现有大多数视觉同步定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping, SLAM)方法大部分基于静态环境假设,导致其在动态环境中的定位精度显著下降。为解决这一问题,本文提出一种结合目标检测和光流方法的对象级动态SLAM方法。该...现有大多数视觉同步定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping, SLAM)方法大部分基于静态环境假设,导致其在动态环境中的定位精度显著下降。为解决这一问题,本文提出一种结合目标检测和光流方法的对象级动态SLAM方法。该方法使用目标检测获取对象信息,结合光流和对象重投影技术来识别对象的动静属性,并剔除动态对象上的特征点。随后,寻找检测对象和地图中对象的最佳匹配关系。然后,在关键帧中优化静态对象,同时提出一种动态二次曲面优化策略,用于在对象地图中优化动态二次曲面模型,并追踪动态对象的运动轨迹。最后,重建稠密静态背景。在Bonn和TUM数据集上的实验表明,本文方法的绝对位姿精度提升约44.3%,相对位姿精度提升约19.0%。实验结果表明,本文方法在动态场景中能够实现更精确、更稳健的定位。为进一步验证系统的在线性能,本文还在真实动态场景中对该系统进行了测试,并达到了预期的结果。展开更多
矿山深部采空区已成为威胁矿山人员和生产设备安全的重要危险源。针对现有深部采空区探测方法成本高、时效性差、测量盲区多等问题,设计了一种探入式三维激光雷达扫描系统进行采空区探测。该系统采用廉价的机械旋转式激光雷达降低成本;...矿山深部采空区已成为威胁矿山人员和生产设备安全的重要危险源。针对现有深部采空区探测方法成本高、时效性差、测量盲区多等问题,设计了一种探入式三维激光雷达扫描系统进行采空区探测。该系统采用廉价的机械旋转式激光雷达降低成本;通过自主设计的基于图优化Cartographer-SLAM(Cartographer Simultaneous Localization and Mapping)算法,能够快速处理激光雷达数据,实现在井下实时定位与建图,提高了时效性;搭配探入式三维激光雷达扫描系统支架,可在危险巷道、采空区等人员难以进入的区域进行测量,有效减少测量盲区。为解决现有建模算法构建的采空区模型不光滑、孔洞多等问题,提出了一种基于移动最小二乘法(Moving Least Squares,MLS)优化的泊松曲面重建算法,对采空区点云数据进行建模,通过MLS法对数据点周围进行高阶多项式插值,经过八叉树分割、向量场计算、泊松方程求解、等值面提取,构建采空区三维模型。在辽宁省某金矿开展试验,通过采集多处采空区、巷道及地下硐室数据,实现了井下空间精确建模。试验结果表明:所设计的系统和算法,可高效、精确地实现深部复杂采空区三维建模,在一定程度上解决了深部复杂采空区探测中空区难以进入、存在测量盲区、建模精度不高等问题,为采空区管理和安全生产提供重要技术支持。展开更多
同步定位与地图构建(S im u ltaneous loca lization and m app ing,SLAM)作为能使移动机器人实现全自主导航的工具近来倍受关注。本文对该领域的最新进展进行综述,特别侧重于一些旨在降低计算复杂度的简化算法的分析上,同时对它们进行...同步定位与地图构建(S im u ltaneous loca lization and m app ing,SLAM)作为能使移动机器人实现全自主导航的工具近来倍受关注。本文对该领域的最新进展进行综述,特别侧重于一些旨在降低计算复杂度的简化算法的分析上,同时对它们进行分类,并指出其优点和不足。本文首先建立了SLAM问题的一般模型,指出了解决SLAM问题的难点;然后详细分析了基于EKF的一些简化算法和基于其他估计思想的方法;最后,对于多机器人SLAM和主动SLAM等前沿课题进行了讨论,并指出了今后的研究方向。展开更多
同时定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)技术在无人化装备上有着广泛的应用,可实现室内或室外自主的定位建图任务。该文首先对视觉和激光SLAM基本框架进行介绍,详细阐述前端里程计、后端优化、回环检测以及地...同时定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)技术在无人化装备上有着广泛的应用,可实现室内或室外自主的定位建图任务。该文首先对视觉和激光SLAM基本框架进行介绍,详细阐述前端里程计、后端优化、回环检测以及地图构建这四个模块的作用以及所采用的算法;在这之后梳理归纳视觉/激光SLAM发展历程中的经典算法并分析其优缺点以及在此之后优秀的改进方案;此外,列举当前SLAM技术在生活中的典型应用场景,展示在自动驾驶、无人化装备等领域的重要作用;最后讨论SLAM系统当前的发展趋势和研究进展,以及在未来应用中需要考虑的挑战和问题,包括多类型传感器融合、与深度学习技术的融合以及跨学科合作的关键作用。通过对SLAM技术的全面分析和讨论,为进一步推动SLAM技术的发展和应用提供深刻的理论指导和实践参考。展开更多
文摘现有大多数视觉同步定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping, SLAM)方法大部分基于静态环境假设,导致其在动态环境中的定位精度显著下降。为解决这一问题,本文提出一种结合目标检测和光流方法的对象级动态SLAM方法。该方法使用目标检测获取对象信息,结合光流和对象重投影技术来识别对象的动静属性,并剔除动态对象上的特征点。随后,寻找检测对象和地图中对象的最佳匹配关系。然后,在关键帧中优化静态对象,同时提出一种动态二次曲面优化策略,用于在对象地图中优化动态二次曲面模型,并追踪动态对象的运动轨迹。最后,重建稠密静态背景。在Bonn和TUM数据集上的实验表明,本文方法的绝对位姿精度提升约44.3%,相对位姿精度提升约19.0%。实验结果表明,本文方法在动态场景中能够实现更精确、更稳健的定位。为进一步验证系统的在线性能,本文还在真实动态场景中对该系统进行了测试,并达到了预期的结果。
文摘矿山深部采空区已成为威胁矿山人员和生产设备安全的重要危险源。针对现有深部采空区探测方法成本高、时效性差、测量盲区多等问题,设计了一种探入式三维激光雷达扫描系统进行采空区探测。该系统采用廉价的机械旋转式激光雷达降低成本;通过自主设计的基于图优化Cartographer-SLAM(Cartographer Simultaneous Localization and Mapping)算法,能够快速处理激光雷达数据,实现在井下实时定位与建图,提高了时效性;搭配探入式三维激光雷达扫描系统支架,可在危险巷道、采空区等人员难以进入的区域进行测量,有效减少测量盲区。为解决现有建模算法构建的采空区模型不光滑、孔洞多等问题,提出了一种基于移动最小二乘法(Moving Least Squares,MLS)优化的泊松曲面重建算法,对采空区点云数据进行建模,通过MLS法对数据点周围进行高阶多项式插值,经过八叉树分割、向量场计算、泊松方程求解、等值面提取,构建采空区三维模型。在辽宁省某金矿开展试验,通过采集多处采空区、巷道及地下硐室数据,实现了井下空间精确建模。试验结果表明:所设计的系统和算法,可高效、精确地实现深部复杂采空区三维建模,在一定程度上解决了深部复杂采空区探测中空区难以进入、存在测量盲区、建模精度不高等问题,为采空区管理和安全生产提供重要技术支持。
文摘同步定位与地图构建(S im u ltaneous loca lization and m app ing,SLAM)作为能使移动机器人实现全自主导航的工具近来倍受关注。本文对该领域的最新进展进行综述,特别侧重于一些旨在降低计算复杂度的简化算法的分析上,同时对它们进行分类,并指出其优点和不足。本文首先建立了SLAM问题的一般模型,指出了解决SLAM问题的难点;然后详细分析了基于EKF的一些简化算法和基于其他估计思想的方法;最后,对于多机器人SLAM和主动SLAM等前沿课题进行了讨论,并指出了今后的研究方向。
文摘同时定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)技术在无人化装备上有着广泛的应用,可实现室内或室外自主的定位建图任务。该文首先对视觉和激光SLAM基本框架进行介绍,详细阐述前端里程计、后端优化、回环检测以及地图构建这四个模块的作用以及所采用的算法;在这之后梳理归纳视觉/激光SLAM发展历程中的经典算法并分析其优缺点以及在此之后优秀的改进方案;此外,列举当前SLAM技术在生活中的典型应用场景,展示在自动驾驶、无人化装备等领域的重要作用;最后讨论SLAM系统当前的发展趋势和研究进展,以及在未来应用中需要考虑的挑战和问题,包括多类型传感器融合、与深度学习技术的融合以及跨学科合作的关键作用。通过对SLAM技术的全面分析和讨论,为进一步推动SLAM技术的发展和应用提供深刻的理论指导和实践参考。
