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Monocular Visual Odometry 使用 Emgu C# 实现轮式机器人的单目视觉里程计算。

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简介:
单目视觉里程计算法的 C#/Emgu 实现,最初由 Jason Campbell、Rahul Sukthankar、Illah Nourbakhsh 和 Aroon Pahwa 在他们的学术论文中进行了开发,该方法基于消费级单目的鲁棒里程计以及悬崖检测系统。 该实现随后获得 GPL v3.0 许可。

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  • 基于C# Emgu方法-Monocular-Visual-Odometry-Emgu
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    本文介绍了一种基于C#和Emgu库实现的轮式机器人单目视觉里程计方法,能够有效提升机器人在未知环境中的自主导航能力。 单目视觉里程计算法的 C#/Emgu 实现最初由 Jason Campbell、Rahul Sukthankar、Illah Nourbakhsh 和 Aroon Pahwa 在他们的论文中提出,该方法使用消费级单目的鲁棒里程计和悬崖检测系统。根据 GPL v3.0 许可...
  • 初探——Visual Odometry篇(Part 1)
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    本系列文章为视觉里程(VO)技术入门指南的第一部分,旨在介绍VO的基本概念、原理及其在机器人定位与导航中的应用。 视觉里程计(Visual Odometry, VO)是一种通过单个或多个相机估算代理(如车辆、人类及机器人)自我运动的技术。它在许多领域中都有应用,包括机器人技术、可穿戴计算设备以及增强现实等,并且对于汽车工业也至关重要。 VO这一术语首次被Nister在其2004年的开创性论文中提出,其命名与轮式里程计(wheel odometry)相似,因为两者都是通过累积传感器数据来估计代理的运动。轮式里程计依靠车轮转动次数计算车辆的位置变化;类似地,视觉里程计则通过对相机图像中的连续帧进行分析以估算出姿态的变化。 为了使VO能够有效运作,在环境中需要有足够的光照,并且场景必须具有足够的纹理以便于从图像中提取明显的运动特征。此外,所捕获的连续帧应确保有充分的重叠部分来保证数据的一致性。 视觉里程计的优势在于它不受不平路面或其它恶劣条件影响,比如车轮滑动的情况。研究表明,在对比传统轮式里程计时,VO能够提供更精确的位置估计误差(在0.1%到2%之间)。因此,它可以作为其他导航技术如全球定位系统、惯性测量单元IMUs和激光扫描仪的有效补充。 当GPS信号不可用或受限制的环境中,例如水下或者空中作业环境里,视觉里程计就显得尤为重要。该系列教程将对VO的历史发展进行回顾,并涵盖从1980年到2011年间的研究进展。 在过去的三十年中,尽管早期研究主要集中在离线实现上,但直到最近十年才开始出现能够实时运行的系统。这一技术进步使得视觉里程计能够在火星探测任务中首次被两个漫游车采用。 本段落档的第一部分将对VO最初的30年历史进行回顾。文中还提到激光里程计通过连续扫描来估计车辆自我运动的方式与视觉里程计相似,但主要在GPS信号无法使用的情况下发挥作用。 同时定位和建图(SLAM)技术是机器人领域中另一个重要概念,它允许机器人在探索未知环境时实时构建地图并确定自己的位置。尽管VO和SLAM有不同之处——前者更专注于连续帧之间的运动估计与自我移动的计算,而后者结合了VO来帮助机器人的定位以及创建周围环境的地图——两者经常被协同使用以发挥各自的优势。 视觉里程计技术凭借其准确性和可靠性,在多传感器集成系统中扮演着关键角色。例如,将视觉里程计与惯性测量单元(IMU)相结合可以提供更加精确的运动估算;而当结合激光扫描设备,则可以在纹理不明显或结构复杂环境中增强定位能力;同时,它还可以和GPS配合使用以在信号可用时进行位置校正。 从离线实现到实时系统再到外太空漫游车的应用,视觉里程计技术在过去三十年间经历了显著的进步。通过对该领域历史和技术基础的理解,可以更好地把握当前的发展趋势以及未来的研究方向。随着计算机视觉及传感器技术的不断进步,预期在未来智能机器人、自动驾驶汽车以及其他移动设备中将会有更广泛的应用场景出现。
  • _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。
  • 基于OpenCVMono-Vo.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。
  • Odometry
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    里程计(Odometry)是一种通过轮子转动等信息估算移动机器人位置变化的技术,常用于自主导航系统中估计位移和姿态。 模拟odom里程计涉及订阅和发布里程计信息的过程。这通常包括创建一个节点来生成仿真环境中的里程计数据,并将其发布到特定的topic上以便其他软件组件能够使用这些数据进行导航或定位任务。在这个过程中,需要确保发布的里程计消息格式符合标准(如ROS中的nav_msgs/Odometry),并且根据仿真的需求动态更新位置、速度等信息。 具体实现时,开发者可能需要考虑如何有效地模拟传感器噪声和不确定性以使仿真更加贴近实际情况;以及怎样与机器人操作系统(Robot Operating System, ROS)的其他节点集成来完成更复杂的自主导航任务。
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    视觉里程估算器是一种通过分析摄像头捕捉到的连续图像序列来估计机器人或车辆位移的技术,广泛应用于无人驾驶和增强现实领域。 视觉里程计(Visual Odometry, 简称VO)是计算机视觉领域中的关键技术之一,主要用来估计摄像头在连续图像帧之间的运动轨迹。这项技术广泛应用于无人驾驶、机器人导航、无人机飞行以及虚拟现实(VR)、增强现实(AR)等领域中。通过分析由摄像设备捕获的连续图像序列,可以实时估算该设备的位置和姿态变化,无需依赖GPS或其它外部定位系统。 视觉里程计的核心在于图像处理与几何重建。其工作流程大致分为以下步骤: 1. 图像预处理:进行去噪、校正镜头畸变以及灰度化等操作以提高后续特征检测的准确性。 2. 特征检测和匹配:通过SIFT、SURF或ORB算法在图片中寻找关键点,并基于这些关键点建立不同帧间的对应关系。 3. 空间几何关系计算:利用RANSAC算法去除错误匹配,构建本质矩阵或法向量矩阵以求解相对姿态(旋转和平移)。 4. 运动估计与平滑处理:通过对连续图像的相对姿态进行积分来获取全局运动轨迹。为了减少累积误差,通常使用如BA(束调整)等方法对路径进行回环检测和闭环修正。 5. 后处理优化:通过数据关联、滤波等方式进一步改善初步估算出的轨迹,提升其精度与稳定性。 6. 结构重建:基于连续获取到的位置信息可实现三维环境重构。这可以通过立体视觉或结构光技术获得深度信息,并构建密集型点云。 然而,视觉里程计面临诸多挑战,包括光照变化、动态物体以及纹理不足区域等问题会影响特征检测和匹配的准确性从而影响定位效果。为解决这些问题,研究人员提出了多种改进方案如多传感器融合(IMU)、引入深度学习方法等以提高其鲁棒性和精度。 在实际应用中,视觉里程计往往包含多个模块:图像处理、特征提取、匹配、姿态估计及后处理优化等功能的实现代码通常会一起提供。这些资料有助于开发者深入理解技术原理并将其应用于具体项目当中。同时,readme文件一般包含项目的简介以及编译运行指南等内容,对于初学者而言是十分重要的参考资料。
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    视觉里程估算器是一种利用计算机视觉技术来估计机器人或车辆相对于初始位置移动距离和姿态变化的算法系统。通过分析连续图像帧间的特征点变化,该系统能够实现无需外部传感器的情况下进行自主定位与导航,是SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)中的关键组成部分之一。 《视觉SLAM十四讲》的高清PDF资源目前只包含了视觉里程计部分。对于专注于研究SLAM和VIO领域的学者而言,这是一份非常有价值的参考资料。
  • 关于双动态避障中研究
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    本研究聚焦于利用双目视觉技术提升轮式机器人的动态避障能力,探讨其在复杂环境下的实时导航与避险策略,旨在增强机器人的自主性和安全性。 基于双目视觉的轮式机器人动态避障研究探讨了利用双目视觉技术提高轮式机器人的自主导航能力和障碍物识别能力的方法。这项研究旨在增强机器人在复杂环境中的适应性和安全性。通过对双目摄像头获取的数据进行处理和分析,可以实现对前方障碍物的距离测量、形状判断以及运动状态的实时跟踪等功能,从而帮助机器人做出更加准确及时的避障决策。
  • 基于测距原理与
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    本研究探讨了利用计算机视觉技术进行单目测距的方法和算法,包括深度学习模型的应用以及图像特征提取技术,旨在提高物体距离估算精度。 单目视觉测距是一种利用单个摄像头获取的图像数据来估计物体或场景深度的技术。其原理主要基于几何学中的三角测量法,通过分析像素点在不同位置下的视差变化,计算出目标与相机之间的距离。 具体来说,在进行单目视觉测距时,首先需要确定摄像机内外参数,包括焦距、光学中心坐标等信息;然后从图像中提取特征点或线段,并跟踪这些特征随时间的变化。通过比较同一物体在连续帧中的位置差异(即视差),结合已知的相机参数和几何关系,可以反推出该物体重现到摄像机的距离。 此外还有多种数学模型用于描述这种测距过程,比如直接线性变换(DLT)算法、极线约束条件等方法。这些工具可以帮助提高测量精度并简化计算流程,在机器人导航、自动驾驶等领域有着广泛应用前景。