基于迭代卡尔曼滤波器的GPS-激光-IMU融合建图算法 被引量：1

1

作者 丛明 温旭 +1 位作者 王明昊 刘冬 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期75-83,共9页

在当前机器人导航和环境感知领域,室外大尺度场景下的三维激光SLAM一直是一个挑战性问题。由于GPS信号在某些环境下的不稳定性和激光SLAM的误差累积特性,传统算法在大尺度场景下表现不佳。针对室外大尺度场景下三维激光SLAM(同步定位和... 在当前机器人导航和环境感知领域,室外大尺度场景下的三维激光SLAM一直是一个挑战性问题。由于GPS信号在某些环境下的不稳定性和激光SLAM的误差累积特性,传统算法在大尺度场景下表现不佳。针对室外大尺度场景下三维激光SLAM(同步定位和地图构建)存在的误差累积严重问题,本文提出了一种基于迭代卡尔曼滤波器的GPS-激光-IMU融合建图算法。该算法通过利用惯性测量单元(IMU)数据对机器人状态进行预测,同时以激光和全球定位系统(GPS)数据作为观测,更新机器人状态,推导出观测方程和雅可比矩阵,显著提高了建图的精度和鲁棒性。里程计中融合GPS数据的绝对位置信息以解决长时间运行中的误差累积问题。在特征稀疏的环境中,由于约束不足可能导致算法崩溃,GPS数据的引入可以提高系统的鲁棒性。此外,重力对于IMU数据预测机器人状态起到关键的作用。虽然重力是三维向量,但在不发生区域变化的情况下,其模长是不变的,因此被视为二自由度向量。通过将重力的优化转化为旋转矩阵群上的优化,成功避免了重力过参数化的问题,提高了算法的精度。在室外场景下与其他算法进行了性能测试对比并且验证了在大尺度场景下的鲁棒性和精度,结果表明:本文算法的均方根误差为0.089 m,与其他算法相比降低了54%。 展开更多

关键词 激光SLAM(同步定位和地图构建) 多传感器融合 迭代卡尔曼滤波器 重力优化

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于像素梯度自适应迭代中值滤波器的图像脉冲噪声抑制算法 被引量：2

2

作者 金祥博 王跃明 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期421-434,共14页

图像脉冲噪声移除是获得高质量图像的关键。本文通过热红外相机成像原理研究,提出了一种基于像素梯度自适应迭代中值滤波器的图像脉冲噪声抑制算法。首先,根据相机的调制传递函数计算获取原始图像的最大像素梯度,继而建立相应的像素梯... 图像脉冲噪声移除是获得高质量图像的关键。本文通过热红外相机成像原理研究,提出了一种基于像素梯度自适应迭代中值滤波器的图像脉冲噪声抑制算法。首先,根据相机的调制传递函数计算获取原始图像的最大像素梯度,继而建立相应的像素梯度集合。然后,计算原始图像与对应像素梯度滤波图像的梯度权重均方根误差集合,并将该集合高斯分布的最大值对应的像素梯度确定为最佳像素梯度。最后,根据图像中脉冲噪声的密度和复杂度,确定所提滤波器的自适应窗口大小和迭代次数。大量实验结果表明,所提滤波器对移除8位、16位的单通道脉冲噪声图像展现出良好的鲁棒性。与其他先进方法相比,该方法可以实时移除真实热红外相机采集图像中低密度的随机值脉冲噪声和SAPN,并实现噪声抑制过程中99.5%以上的原始像素不会遭受破坏。除此之外,针对高密度SAPN抑制,该方法获得了具有竞争力的结果,与运行时间较快的滤 波方法相比表现出较好的 PSNR和 SSIM,与 PSNR和 SSIM较优秀的去噪方法相比表现出较快的运行时间。对于极限 SAPN(99%)破坏的图像,也能够恢复有意义的图像细节。 展开更多

关键词 图像去噪 自适应迭代中值滤波器 像素梯度 调制传递函数 脉冲噪声

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于迭代结构滤波器的SAR图像去噪方法研究 被引量：1

3

作者 郦苏丹 张翠 王正志 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期107-112,119,共7页

通过比较各种合成孔径雷达 (SAR)图像的滤波方法 ,指出他们存在的不足。然后提出基于模拟退火的迭代滤波器的SAR图像滤波方法。这种方法通过引入相关邻域模型 ,描述图像的局部特性。首先建立一系列反映方向信息的模板 ,每一个模板代表... 通过比较各种合成孔径雷达 (SAR)图像的滤波方法 ,指出他们存在的不足。然后提出基于模拟退火的迭代滤波器的SAR图像滤波方法。这种方法通过引入相关邻域模型 ,描述图像的局部特性。首先建立一系列反映方向信息的模板 ,每一个模板代表了一种邻域结构。然后在SAR图像的统计性质基础上 ,对于每个邻域结构 ,利用Bayes方法 ,根据图像的观测值 ,获得强度真实值的最大后验概率 (MAP)估计。然后运用模拟退火算法 ,根据每个结构的概率随机选取一个邻域结构作为最适合结构 ,它所对应的估计值作为图像真实强度的估计。模拟退火保证随着温度逐步趋向于 0 。 展开更多

关键词 SAR 滤波 相关领域模型 模拟退火 合成孔径雷达 图像去噪 迭代滤波器

在线阅读 下载PDF 职称材料

迭代无味卡尔曼滤波器 被引量：6

4

作者 程水英 毛云祥 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2009年第B10期43-48,共6页

通过对无味卡尔曼滤波器（Unscented Kalman filter，UKF）的误差进行分析，提出了迭代UKF（IUKF）算法。该基本思路是用测量更新后的状态估计去重新对状态量和观测量的一步预测，然后再次应用LMMSE估计子估计状态量的均值和协方差阵，... 通过对无味卡尔曼滤波器（Unscented Kalman filter，UKF）的误差进行分析，提出了迭代UKF（IUKF）算法。该基本思路是用测量更新后的状态估计去重新对状态量和观测量的一步预测，然后再次应用LMMSE估计子估计状态量的均值和协方差阵，如此多次迭代后的滤波估计输出具有更高的精度和更小的方差，故滤波器表现出更好的一致性。Monte Carlo仿真表明，IUKF主要应用于观测噪声较小的场合，其中的迭代只需进行2～3次即可。 展开更多

关键词 递推非线性滤波 线性最小均方误差估计子 无味卡尔曼滤波器 迭代无味卡尔曼滤波器

在线阅读 下载PDF 职称材料

迭代无味卡尔曼滤波器的算法实现与应用评价 被引量：8

5

作者 程水英 余莉 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2011年第11期2546-2553,共8页

为了对各种迭代无味卡尔曼滤波(iterated unscented Kalman filter,IUKF)算法的应用及性能表现给出较为全面、客观的评价,分别导出并探讨了3种IUKF算法之间的内在联系。多种情况下的仿真应用表明,当观测噪声不太大,且该非线性系统状态... 为了对各种迭代无味卡尔曼滤波(iterated unscented Kalman filter,IUKF)算法的应用及性能表现给出较为全面、客观的评价,分别导出并探讨了3种IUKF算法之间的内在联系。多种情况下的仿真应用表明,当观测噪声不太大,且该非线性系统状态的后验密度为可用高斯分布很好近似的单峰形式时,或者说是引起系统非线性的状态量是完全瞬时可观测时,选用恰当的IUKF算法,通过2～3次迭代,就可以在保持滤波一致性的条件下,进一步获得显著的精度收益;否则,IUKF相对于无味卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)的迭代收益就难以保证。 展开更多

关键词 递推非线性滤波 扩展卡尔曼滤波器 迭代扩展卡尔曼滤波器 无味卡尔曼滤波器 迭代无味卡尔 曼滤波器

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于迭代导向滤波与多视觉权重信息的红外与可见光图像融合 被引量：8

6

作者 朱浩然 刘云清 张文颖 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期184-194,共11页

为了充分利用源图像重要特征,提出了一种基于迭代导向滤波与多视觉权重信息的红外与可见光图像融合算法.首先,通过一种迭代导向滤波器将输入图像分解为基础层与细节层;其次,利用边角信息、清晰度与对比度来综合确定二进制权重系数,再选... 为了充分利用源图像重要特征,提出了一种基于迭代导向滤波与多视觉权重信息的红外与可见光图像融合算法.首先,通过一种迭代导向滤波器将输入图像分解为基础层与细节层;其次,利用边角信息、清晰度与对比度来综合确定二进制权重系数,再选择导向滤波对其优化,进一步去除噪声并抑制伪影的产生;最后,应用重构准则对基础层与细节层进行组合,得到融合图像.实验结果表明,与其它多尺度分解相比,该方法具有尺度感知特性,可以更好地分离空间重叠的特征,不仅可以使夜视融合图像的细节信息更突出,还能够有效地抑制伪影. 展开更多

关键词 图像融合 多尺度分解 尺度感知 迭代导向滤波器 视觉信息检测

在线阅读 下载PDF 职称材料

迭代中心差分粒子滤波的SLAM算法 被引量：1

7

作者 钱臻 齐英杰 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期355-360,共6页

为了提高SLAM算法中的位姿估计精度,通过在广泛使用的RBPF粒子滤波器中,利用迭代中心差分卡尔曼滤波器(ICDKF)来代替其中的扩展卡尔曼滤波器(EKF),并融合新的观测数据使提议分布更加接近后验概率分布,并且能够精确估计智能车辆的位姿,... 为了提高SLAM算法中的位姿估计精度,通过在广泛使用的RBPF粒子滤波器中,利用迭代中心差分卡尔曼滤波器(ICDKF)来代替其中的扩展卡尔曼滤波器(EKF),并融合新的观测数据使提议分布更加接近后验概率分布,并且能够精确估计智能车辆的位姿,进而采用ICDKF算法更新特征地图的位置.该算法在保证定位精度的同时减少了计算的复杂度,提高系统的估计性能,增加了迭代算法的稳定性.仿真实验结果验证了迭代中心差分粒子滤波SLAM算法的有效性. 展开更多

关键词 同时定位与地图创建 RBPF粒子滤波器 扩展卡尔曼滤波器 迭代中心差分卡尔曼滤波器

在线阅读 下载PDF 职称材料

混合有源电力滤波器的畸变电流新型检测方法 被引量：2

8

作者 李圣清 曾欢悦 +1 位作者 栗伟周 徐文祥 《电测与仪表》 北大核心 2014年第8期75-79,共5页

提出一种混合有源电力滤波器(Hybrid Active Power Filter,HAPF)畸变电流检测新方法。首先建立一个主从结构元素选取模型,合理地选择主结构元素和每一级从结构元素的形状和长度,构造两种主从迭代滤波器(Master-slave Iterative Filter,M... 提出一种混合有源电力滤波器(Hybrid Active Power Filter,HAPF)畸变电流检测新方法。首先建立一个主从结构元素选取模型,合理地选择主结构元素和每一级从结构元素的形状和长度,构造两种主从迭代滤波器(Master-slave Iterative Filter,MIF);用基准正弦计算模块获取与电网电压正序基波分量同步的正余弦信号,取代了传统的锁相环(phase lock loop,PLL)以提高检测准确性;正余弦信号同时作为权系数与主从迭代滤波器结合构成广义加权形态滤波器(Generalized Weighted Morphological Filter,GWMF),取代传统的低通滤波器以提高检测实时性。仿真和实验结果表明,该方法可以快速、准确的检测畸变电流信号。 展开更多

关键词 混合有源电力滤波器 主从迭代滤波器 结构元素 广义加权形态滤波器 基准正弦计算模块

在线阅读 下载PDF 职称材料

单目视觉中基于IEKF,DD1及DD2滤波器的位姿和运动估计(英文) 被引量：2

9

作者 伍雪冬 王耀南 李灿飞 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期35-42,共8页

用单摄像机所获取的二维(2D)图像来估计两坐标之间的相对位姿和运动在实际应用中是可取的,其难点是从物体的三维(3D)特征投影到2D图像特征的过程是一个非线性变换,把基于单目视觉的位姿和运动估计系统定义为一个非线性随机模型,分别以... 用单摄像机所获取的二维(2D)图像来估计两坐标之间的相对位姿和运动在实际应用中是可取的,其难点是从物体的三维(3D)特征投影到2D图像特征的过程是一个非线性变换,把基于单目视觉的位姿和运动估计系统定义为一个非线性随机模型,分别以迭代扩展卡尔曼滤波器(IEKF)、一阶斯梯林插值滤波器(DD1)和二阶斯梯林插值滤波器(DD2)作非线性状态估计器来估计位姿和运动.为了验证每种估计器的相对优点,用文中所提方法对每种估计器都作了仿真实验,实验结果表明DD1和DD2滤波器的特性要比IEKF好. 展开更多

关键词 线特征 八元数 单目视觉 迭代扩展卡尔曼滤波器(衄烀) 一阶斯梯林插值滤波器(DD1) 二阶斯梯林插值滤波器(DD2) 位姿估计 运动估计

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于IEKF的快速三维激光惯导耦合SLAM算法

10

作者 廖雅曼 蒋林 +2 位作者 刘焕钊 颜俊杰 王振宇 《武汉科技大学学报》 北大核心 2025年第1期49-58,共10页

针对激光SLAM累计误差大、计算耗时长的问题,提出一种基于迭代扩展卡尔曼滤波器(IEKF)的快速三维激光惯导耦合SLAM算法。首先,在前端部分构建惯性测量单元(IMU)运动学模型,将点云与局部地图直接匹配得到观测模型,引入ikd-Tree结构存储... 针对激光SLAM累计误差大、计算耗时长的问题,提出一种基于迭代扩展卡尔曼滤波器(IEKF)的快速三维激光惯导耦合SLAM算法。首先,在前端部分构建惯性测量单元(IMU)运动学模型,将点云与局部地图直接匹配得到观测模型,引入ikd-Tree结构存储点云以减少寻找邻近点的时间。然后,采用IEKF求解,快速估计机器人初步位姿,得到激光惯性里程计。同时加入回环检测模块,并在后端利用因子图优化方法融合IMU积分因子、激光里程计因子和回环因子来消除累计误差,进一步提升系统精度。在M2DGR数据集上进行了算法验证,结果表明,与A-LOAM、LIO-SAM、FAST-LIO2算法相比,本文算法应用于室外大场景时的精度分别提升了21.738%、9.112%和6.750%。在真实环境中进行的实验也表明所构建的地图能准确、完整地反映出周围建筑物的几何结构特征。而且,该算法构建地图的效率显著优于A-LOAM和LIO-SAM算法,建图模块平均单帧运行时间少于19 ms。 展开更多

关键词 激光SLAM 迭代扩展卡尔曼滤波器 惯性测量单元 ikd-Tree 回环检测 因子图优化

在线阅读 下载PDF 职称材料

快速SLAM算法的一种新的滤波架构 被引量：1

11

作者 周武 赵春霞 《计算机科学与探索》 CSCD 2008年第5期553-560,共8页

FastSLAM算法是同时定位与地图创建领域的一类重要方法,UPF-IEKFFastSLAM2.0算法采用UPF估计机器人的路径,地图估计则采用IEKF算法。UPF算法使粒子向后验概率高的区域运动,提高了估计精度,并且UPF算法比普通粒子滤波算法需要更少的粒子... FastSLAM算法是同时定位与地图创建领域的一类重要方法,UPF-IEKFFastSLAM2.0算法采用UPF估计机器人的路径,地图估计则采用IEKF算法。UPF算法使粒子向后验概率高的区域运动,提高了估计精度,并且UPF算法比普通粒子滤波算法需要更少的粒子数,因而可以降低计算复杂度;IEKF算法通过迭代观测更新过程来提高估计精度。仿真实验表明,当迭代次数小于等于2时,UPF-IEKFFastSLAM2.0算法的地图估计累计时间比UPF-UKFFastSLAM2.0算法短;当迭代次数为2时,其估计精度高于UPF-UKFFastSLAM2.0算法。综合考虑估计精度和计算复杂度,认为"UPF-IEKF"是一种更合理的FastSLAM算法滤波架构。 展开更多

关键词 同时定位与地图创建 粒子滤波器 Unscented卡尔曼滤波器 迭代扩展卡尔曼滤波器

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于数据驱动自适应变分非线性chirp模态分解的瞬时频率识别

12

作者 袁平平 满镇 +1 位作者 赵周杰 任伟新 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第20期18-25,共8页

为降低初始频率和信号噪声对变分非线性chirp模态分解(variational nonlinear chirp mode decomposition,VNCMD)的影响,提出了一种基于数据驱动自适应变分非线性chirp模态分解(data-driven adaptive variational nonlinear chirp mode d... 为降低初始频率和信号噪声对变分非线性chirp模态分解(variational nonlinear chirp mode decomposition,VNCMD)的影响,提出了一种基于数据驱动自适应变分非线性chirp模态分解(data-driven adaptive variational nonlinear chirp mode decomposition,DDAVNCMD)的方法。通过模态能量占比确定响应信号的模态个数,同时采用导数归一化算法初步估算模态分量的初始频率,并添加迭代时变滤波器来降低噪声的影响,在此基础上再对响应信号进行VNCMD。通过单分量和多分量解析信号及拉索结构试验对所提方法进行验证。研究结果表明,基于DDAVNCMD的瞬时频率识别方法具有较好的准确性和抗噪性。 展开更多

关键词 瞬时频率 变分非线性chirp模态分解(VNCMD) 导数归一化 迭代时变滤波器 数据驱动自适应变分非线性chirp模态分解(DDAVNCMD)

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于IESKF的激光惯性里程计实现方法研究

13

作者 金磊 张志安 《激光杂志》 CAS 北大核心 2023年第1期85-90,共6页

针对主流的激光里程计方案存在精度较低和计算耗时严重的问题,提出一种基于迭代误差状态卡尔曼滤波器的IMU与LiDAR紧耦合的里程计方案,将IMU预积分结果与特征点云匹配结果融合得到高精度位姿,并且使用等效卡尔曼增益公式,降低计算维度,... 针对主流的激光里程计方案存在精度较低和计算耗时严重的问题,提出一种基于迭代误差状态卡尔曼滤波器的IMU与LiDAR紧耦合的里程计方案,将IMU预积分结果与特征点云匹配结果融合得到高精度位姿,并且使用等效卡尔曼增益公式,降低计算维度,提高系统运行效率。对比分析了主流里程计方案与本方案在位姿估计精度和时效性上的表现,结果表明,本方案在满足系统实时性的前提下,能有效提高里程计的精度。 展开更多

关键词 激光惯性里程计 等效卡尔曼增益 迭代误差状态卡尔曼滤波器

在线阅读 下载PDF 职称材料