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基于多姿态约束的双目视觉里程计考量

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简介:
本研究提出了一种基于多姿态约束的双目视觉里程计方法,通过优化不同姿态下的图像匹配与跟踪,提升定位精度和鲁棒性。 为了提升复杂环境中双目视觉里程计的精度,本段落提出了一种考虑多位姿估计约束的双目视觉里程计方法。首先,分别建立了匹配深度已知点与未知点的数学模型,并将未知深度点纳入2D-2D位姿估计框架中,以充分利用图像中的信息;其次,通过改进3D-2D位姿估计模型并结合当前帧地图点更新关键帧地图点的方法来增加匹配点的数量,从而提高定位精度。最后,基于上述优化的模型建立了多位姿估计约束下的位姿估计算法,并利用局部光束平差技术进行位置修正以达到高精度定位且减小累积误差的目的。实验结果表明所提出方法能满足实时定位的需求并显著提高了自主导航系统的定位准确性。

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客服
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  • 姿
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    本研究提出了一种基于多姿态约束的双目视觉里程计方法,通过优化不同姿态下的图像匹配与跟踪,提升定位精度和鲁棒性。 为了提升复杂环境中双目视觉里程计的精度,本段落提出了一种考虑多位姿估计约束的双目视觉里程计方法。首先,分别建立了匹配深度已知点与未知点的数学模型,并将未知深度点纳入2D-2D位姿估计框架中,以充分利用图像中的信息;其次,通过改进3D-2D位姿估计模型并结合当前帧地图点更新关键帧地图点的方法来增加匹配点的数量,从而提高定位精度。最后,基于上述优化的模型建立了多位姿估计约束下的位姿估计算法,并利用局部光束平差技术进行位置修正以达到高精度定位且减小累积误差的目的。实验结果表明所提出方法能满足实时定位的需求并显著提高了自主导航系统的定位准确性。
  • 和切面向曲面物体姿
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    本研究提出了一种结合双目视觉与切面向量的方法,用于准确估算曲面物体的姿态,提高机器人视觉系统的识别精度。 针对单目视觉在估计曲面物体位姿时难以获得世界坐标的问题,本段落结合双目视觉与合作靶标提出了一种高效的曲面物体位姿估计方法。通过使用双目相机生成目标物体在不同姿态下的点云数据以快速提取靶标的角点的世界坐标。不同于常见的基于点云配准的位姿估计方法,我们采用对应点坐标的差值均值得到平移向量;接着求取靶标角点所在切面的法线矢量,并组成目标物体在不同姿态下的矩阵,从而推导出旋转矩阵。 该方法不仅确保了位姿估计结果的准确性和稳定性,同时显著提高了算法运行效率。实验结果显示,与ICP和NDT等传统算法相比,本段落提出的方法分别提升了98.24%和97.58%,显示出其在实际应用中的价值。
  • 直接法方法研究.docx
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    本文档探讨了基于双目摄像头的直接法在视觉里程计技术中的应用与改进,通过分析和实验验证提出了一种新的算法以提高定位精度。 一种双目直接法视觉里程计的研究探讨了利用双目摄像头进行实时定位与地图构建的技术方法。该研究采用直接法处理图像数据,提高了系统的准确性和鲁棒性,在机器人自主导航领域具有重要应用价值。文档详细分析了算法原理、实现流程及实验结果,并对未来的改进方向提出了建议。
  • 舵轮AGV方法
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    本研究提出了一种创新性的基于视觉技术的双舵轮自动导引车(AGV)里程计设计方案,通过改进定位精度和导航性能以适应复杂工作环境。 本段落针对双舵轮AGV在地面崎岖不平及轮胎打滑情况下编码器失效的问题,提出了一种使用价格低廉的RGB-D相机进行视觉里程计的方法,以避免直接运动学建模导致里程计航迹推算累积误差过大的问题。文中采用ORB算子对图像进行特征提取和匹配,并通过ICP方法实现位姿估计。在Linux+ROS平台上搭建了视觉里程计系统,并将其与激光雷达数据融合,利用粒子滤波算法完成定位任务。最后,在不同环境下对比了编码器和视觉里程计的定位效果,验证了系统的鲁棒性。
  • 姿算法
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    本研究聚焦于开发一种高效能的单目视觉算法,用于精确估计物体或机器人的位置与姿态。通过优化现有技术,该方法能够在各种复杂环境中实现稳定的性能表现,为机器人导航、自动驾驶等应用提供关键支持。 单目视觉的位姿估算算法使用了基于正交迭代的策略,并提供了MATLAB代码实现。这套代码包含测试程序和主程序两部分,在测试程序中可以对比评估估算结果的精度。
  • 算机无人机姿估算.pdf
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    本研究探讨了利用计算机视觉技术进行无人机姿态估计的方法,通过分析图像数据实现精准的姿态检测与跟踪,提高无人机在复杂环境中的自主导航能力。 基于计算机视觉的无人机位姿估计的研究探讨了如何利用先进的计算机视觉技术来提高无人机在复杂环境中的定位精度和稳定性。通过分析图像数据,研究提出了创新的方法以实现对无人机位置、方向等关键参数的有效估算,为提升无人飞行器的操作性能提供了新的可能途径。
  • _Visual Odometry_
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    简介:单目视觉里程计(Visual Odometry, VO)是一种通过分析从单一摄像头捕获的一系列图像来估计移动机器人或车辆位置与姿态变化的技术。它在计算摄影、自动驾驶及增强现实领域中发挥着关键作用,尤其适用于需要精确定位但成本敏感的应用场景。 单目视觉里程计(Monocular Visual Odometry, 简称Vo)是一种在计算机视觉领域广泛使用的技术,主要用于估算摄像头连续帧之间的运动变化。本项目重点关注的是基于OpenCV 3.1.0实现的单目视觉里程计算法类库。 该项目包括几个关键源文件:`visual_odometry.cpp`, `main.cpp`, 和 `pinhole_camera.cpp` 文件,以及相关的头文件如 `visual_odometry.h` 和 `pinhole_camera.h`. **视觉里程计**: 视觉里程计的主要任务是实时估计摄像头的六自由度位姿(即三维平移和旋转),通过分析连续图像中的特征来实现。它在机器人导航、自动驾驶车辆及无人机控制等领域有广泛应用。单目视觉里程计算法由于仅使用一个摄像头,存在无法直接获取深度信息的问题,因此算法设计需解决视差恢复与漂移等问题。 **OpenCV库**: OpenCV是一个强大的计算机视觉库,提供了丰富的图像处理和计算机视觉功能。在这个项目中,OpenCV用于处理图像数据、提取特征点并进行匹配及几何校正等操作,以实现视觉里程计的功能。 **`visual_odometry.cpph`:** 此文件是单目视觉里程计算法的核心代码所在位置。其中的 `visual_odometry.h` 文件定义了类,并可能包括初始化方法、特征检测与匹配方法、位姿估计和误差修正等功能声明;而 `visual_odometry.cpp` 则包含了这些功能的具体实现,通常涉及光流技术、特征点匹配算法以及利用RANSAC(随机样本一致)去除异常值的方法等。 **针孔相机模型 (`pinhole_camera.cpph`):** 这部分代码描述了计算机视觉中常用的针孔摄像机数学模型。它包含焦距、主点坐标和图像尺寸参数,用于将像素坐标转换为三维空间坐标或反之亦然,在视觉里程计计算过程中至关重要。 **`main.cpp`:** 这是项目的程序入口文件,负责读取视频流或图序列、实例化视觉里程计类并调用相应函数进行处理,并可能展示或记录结果。在这个文件中,用户需要提供输入数据路径设置参数以及定义输出格式等信息。 总结来说,该项目通过OpenCV库实现了单目视觉里程计算法的功能,利用连续图像帧来估算摄像头的运动变化。`visual_odometry.cpp` 和 `pinhole_camera.cpp` 文件分别封装了核心算法和相机模型实现细节;而 `main.cpp` 则是整个流程的主要驱动程序文件。此项目可以作为进一步研究与开发的基础,例如改进特征匹配策略、增加多传感器融合技术或应用于特定机器人系统等应用场景中。
  • OpenCVMono-Vo单实现.zip
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    本项目为基于OpenCV库的Mono-Vo单目视觉里程计实现,适用于SLAM技术初学者研究和学习。通过解析图像序列,估算相机运动状态。 这是基于 OpenCV 3.0 的单目视觉里程计算法的实现。算法使用五个Nister点特征进行基本矩阵估计,并采用快速特征跟踪器。更详细的细节可以在报告或博客帖子中找到。需要注意的是,该项目目前尚未达到可以依赖的程度。
  • OpenCV系统
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    本项目构建了一个基于OpenCV库的双目视觉系统,实现立体视觉技术的应用,包括图像采集、校准及深度信息计算等功能。 在计算机视觉领域,双目视觉是一种模拟人类双眼工作原理以获取三维信息的技术。它主要依赖于两个相机从不同视角捕获同一场景的图像,并通过图像处理与几何计算来重建场景的三维结构。OpenCV(开源计算机视觉库)是一个强大的工具,提供了丰富的功能支持双目视觉的应用。 以下是基于OpenCV实现双目视觉的关键步骤和技术: 1. **手工标定对应点**:在双目系统中首先需要对两个相机进行标定以确定它们的内参和外参。内参数包括焦距、主点坐标等,而外参数描述了相机之间的相对位置与姿态。OpenCV提供了`calibrateCamera()`函数用于完成这一任务。手工标定对应点是指在两幅图像中找到相同的特征点,这可以通过SIFT、SURF或ORB等特征检测方法和BFMatcher或FLANN匹配算法来实现。 2. **计算基本矩阵**:一旦找到了对应的特征点,就可以通过`findFundamentalMat()`函数从这些对应点对估计出描述两个相机间几何关系的基本矩阵。该过程基于Epipolar Geometry理论推导得出的公式进行。 3. **单应性矩阵与本质矩阵**:利用基本矩阵进一步计算得到单应性或本质矩阵,它们都表示了两台摄像机间的几何关系;而本质矩阵则包含更多关于相对旋转和平移的信息。`recoverPose()`函数可以从基本矩阵中恢复出相机的相对姿态。 4. **立体匹配**:一旦确定好相机间的关系后就可以进行左右图像中的对应像素查找——即所谓的“立体匹配”。这通常涉及计算成本函数,如Sad(绝对差之和)、Ssd(平方差之和)或Census Transform等,并采用动态规划方法(例如BM - Block Matching)或半全局匹配(SGBM - Semi-Global Block Matching)。OpenCV的`StereoBM`与`StereoSGBM`类提供了这些算法的具体实现。 5. **视差图生成**:立体匹配的结果是一个表示深度信息的“视差图”,每个像素值对应于其在空间中的偏移量,可用于构建三维场景模型。使用OpenCV的`compute()`函数可以生成这样的视差图。 6. **后处理**:为了提高精度和鲁棒性,需要对原始视差图进行去噪和平滑等操作以减少不连续性和噪声影响。常见的技术包括双边滤波、自适应阈值以及空间一致性检查。 7. **应用领域**:双目视觉广泛应用于机器人导航、自动驾驶车辆的避障系统及无人机飞行控制等领域,并且对于三维重建也有重要价值。 这些步骤和技术为开发和理解基于OpenCV实现的双目视觉项目提供了坚实的基础。
  • SLAM十四讲】特征点.pdf
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    《视觉SLAM十四讲》中的这一部分专注于讲解基于特征点的视觉里程计技术,为读者详细剖析了其工作原理及应用实践。 视觉SLAM十四讲;ORB特征点;G-N;Bundle Adjustment