基于RGB-D感知的移動(dòng)機(jī)器人三維地圖構(gòu)建與導(dǎo)航研究及應(yīng)用.pdf

1、將低成本Kinect傳感器提供的RGB圖像和深度圖像（即RGB-D信息）用于移動(dòng)作業(yè)型機(jī)器人環(huán)境感知已成為國內(nèi)外熱點(diǎn)之一。但是由于RGB-D信息數(shù)據(jù)量大、分辨率低、干擾點(diǎn)多，如何在僅使用Kinect這個(gè)限定條件下來高效、精確地建立環(huán)境的三維全局地圖，并用于機(jī)器人長期、可靠的定位與導(dǎo)航，這是一個(gè)急需解決的問題。為此，本文系統(tǒng)地研究了基于RGB-D感知的移動(dòng)機(jī)器人自主三維全局地圖構(gòu)建與導(dǎo)航技術(shù)，并針對室內(nèi)環(huán)境特點(diǎn)開發(fā)了移動(dòng)機(jī)器人避障導(dǎo)航系統(tǒng)

2、。
　　首先，為了將數(shù)據(jù)量大、干擾點(diǎn)多的Kinect原始點(diǎn)云快速并準(zhǔn)確地用于三維地圖構(gòu)建與導(dǎo)航，設(shè)計(jì)開發(fā)了一種基于RGB-D感知的環(huán)境特征提取與處理方法，為后續(xù)的三維地圖構(gòu)建與導(dǎo)航提供基礎(chǔ)。其次針對三維地圖創(chuàng)建過程中存在累計(jì)誤差及計(jì)算效率不高的情況，提出了一種基于SDBoW2模型的三維全局地圖構(gòu)建方法:引入二進(jìn)制形式的ORB特征算子，并結(jié)合一種融合空間信息的SDBoW2模型，實(shí)現(xiàn)了基于SDBoW2的閉環(huán)檢測，不僅有效減少了三維地圖

3、的內(nèi)存占用空間、加快了特征提取與匹配的速度，還提高了三維地圖拼接以及視覺定位的精度。然后針對兩類室內(nèi)環(huán)境情況，采用兩種不同策略設(shè)計(jì)開發(fā)了機(jī)器人避障導(dǎo)航系統(tǒng)。一方面，對于可建地圖的一般室內(nèi)環(huán)境，將全局路徑上的序列點(diǎn)作為導(dǎo)航參考目標(biāo)點(diǎn)，結(jié)合基于RGB-D感知的實(shí)時(shí)定位結(jié)果和接近圖反應(yīng)式避障算法實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航。另一方面，針對走廊等一類具有規(guī)則幾何結(jié)構(gòu)特點(diǎn)但缺少足夠視覺特征、僅采用視覺難以可靠建立地圖的環(huán)境，提出利用踢腳線信息實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航參考目標(biāo)點(diǎn)的