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《基于視覺慣性組合的運動與結(jié)構(gòu)估計系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、碩士學(xué)位論文基于視覺慣性組合的運動與結(jié)構(gòu)估計系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFMOTIONANDSTRUCTUREESTIMATIONSYSTEMBASEDONVISION-INERTIACOMBINATION郝寧哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018年6月國內(nèi)圖書分類號：TP242學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：621密級：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文基于視覺慣性組合的運動與結(jié)構(gòu)估計系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)碩士研究生：郝寧導(dǎo)師：姚郁教授申請學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：控制科學(xué)與工程所在單位：航天學(xué)院答辯日期：2018年6月授予學(xué)位單位
2、：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TP242U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFMOTIONANDSTRUCTUREESTIMATIONSYSTEMBASEDONVISION-INERTIACOMBINATIONCandidate：HaoNingSupervisor：Prof.YaoYuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：Co
3、ntrolScienceandEngineeringAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文摘要近年來，伴隨計算能力的提高以及通訊、電氣、機械和控制等技術(shù)領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，關(guān)于機器人“自主”、“智能”的需求愈加迫切，尤其是復(fù)雜環(huán)境中機器人的自主行為成為關(guān)注的焦點。針對復(fù)雜環(huán)境下機器人自主規(guī)劃、決策等任務(wù)的需要，尤其對于無
4、源、未知的場景，實現(xiàn)魯棒、高效的位姿估計以及三維環(huán)境建模，是上述自主任務(wù)的基礎(chǔ)。針對無源復(fù)雜環(huán)境下自主機器人的需要，本文旨在利用低成本的視覺元件和慣性元件，設(shè)計運動與結(jié)構(gòu)估計系統(tǒng)，實現(xiàn)機器人的位姿估計以及三維環(huán)境建模。本文的主要研究內(nèi)容總結(jié)如下：首先，給出了同時定位與建圖問題的一致性分析；基于非線性系統(tǒng)可觀性理論，證明并分析了視覺慣性組合系統(tǒng)的可觀性和可觀測狀態(tài)；根據(jù)視覺慣性組合系統(tǒng)的可觀性分析以及同時定位與建圖問題的一致性分析，提出了局部與全局估計器并行的估計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。其次，對于低成本的慣性元件和視覺元件，考慮其誤差因素，建立
5、了慣性元件和視覺元件的機理模型；給出了基于最大似然估計方法的慣性元件和視覺元件的模型參數(shù)的標(biāo)定方法；提出了基于非線性優(yōu)化方法的慣性元件和視覺元件的外參數(shù)標(biāo)定方法。然后，基于稀疏化方法建模了圖像的局部特征；給出了基于快速匹配策略和隨機抽樣一致方法的局部特征關(guān)聯(lián)和關(guān)聯(lián)校驗方法；給出了基于詞包模型的圖像的全局特征表示；提出了基于正序和逆序索引結(jié)構(gòu)的圖像檢索和匹配方法。再然后，分析和推理了運動與結(jié)構(gòu)估計問題的最大后驗概率估計形式以及局部狀態(tài)估計的近似等價形式；給出了基于滑動窗口優(yōu)化的局部運動與結(jié)構(gòu)估計方法；提出了基于松耦合機制的非線性估
6、計系統(tǒng)初始化方法；提出了基于位姿圖優(yōu)化的全局運動與結(jié)構(gòu)估計方法。最后，設(shè)計和實現(xiàn)了運動與結(jié)構(gòu)估計系統(tǒng)的算法；基于標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)集進行了算法的測試和驗證，證明了系統(tǒng)方法的有效性。關(guān)鍵詞:同時定位與建圖；視覺慣性里程計；運動與結(jié)構(gòu)估計；非線性優(yōu)化-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文AbstractInrecentyears,withtheimprovementofcomputingpowerandtherapiddevelopmentincommunication,electrical,mechanicalandcontrolfield
7、s,thedemandforautonomousrobotsisbecomingmoreandmoreurgent,especiallytherobotsoperatingautonomouslyincomplexenvironmenthavebeenthefocusofattention.Tosatisfytheneedsofautonomousplanninganddecisionincomplexenvironment,especiallyintheunknownpassivescene,itisofgreatsignif
8、icancetoimplementrobust,efficientposeestimationand3Denvironmentmodeling.Tosolvethekeyproblemofautonomousrobots,thispaperaimstopropo
