基于RGB-D相机的室内环境3D地图创建-论文.pdf

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1、第32卷第8期计算机应用研究Vo1．32No．82015年8月ApplicationResearchofComputersAug．2015基于RGB-D相机的室内环境3D地图创建王亚龙，张奇志，周亚丽(北京信息科技大学自动化学院，北京100192)摘要：RGB-D相机(如微软的Kinect)能够在获取彩色图像的同时得到每个像素的深度信息，在移动机器人三维地图创建方向具有广泛应用。设计了一种利用RGB—D相机进行机器人自定位及创建室内场景三维模型的方法，该方法由RGB—D相机获取周围环境的连续帧信息；提取并匹配连续帧间的SURF特征点，通过特征点的位置变化计算机器人的位姿并

2、结合非线性最小二乘优化算法最小化对应点的双向投影误差；结合关键帧技术及观察中心法将相机观测到的三维点云依据当前位姿投影到全局地图。选择三个不同的场景实验了该方法，并对比了不同特征点下该方法的效果，方法在轨迹长度为5．88m情况下误差仅为0．023m，能够准确地创建周围环境的三维模型。关键词：同时定位与地图创建；视觉里程计；Kinect；关键帧；彩色一深度信息中图分类号：TP391．41文献标志码：A文章编号：1001—3695(2015)08—2533-05doi：10．3969／j．issn．1001-3695．2015．08．0713Dmappingforindoor

3、environmentwithRGB—DcameraWangYalong，ZhangQizhi，ZhouYali(SchoolofAutomation，BeijingInformationScience＆TechnologyUniversity，Beifing100192，China)Abstract：RGB—Dcameras(forexample，MicrosoftKinect)cancaptureRGBimagesalongwithper—pixeldepthinformationwhicharewidelyusedforbuilding3Dmapsformobile

4、robots．Thispaperdevelopedamethodformobilerobotstolocateandgenerate3DmodelsofindoorscenesusingRGB—Dcameras．Firstly，itcapturedsuccessiveframesinformationoftheenviron—mentbytheRGB—Dcameras．Secondly，itextractedandmatchedSURFfeaturesbetweensuccessiveframes，andcomputedposesoftherobotviaposition

5、schangebetweenmatchedfeaturescombiningwithanonlinearleast—squaressolvertominimizetherepr~ectionerrorofcorrespondingfeatures．Lastly，itprojected3Dpointscloudobservedbythecameraintoglobalmapaccordingtocurrentcameraposescombiningwithakeyframetechnologyandviewcentralalgorithm．Thispaperselected

6、threedifferentscenestoverifythisapproach，andalsocompareddifferentfeatures．Experimentalresultsshowthatthisapproachcanreducetheerrorto0．023mwitha5．88mpathandgenerate3Dmodeloftheenvironmentaccurately．Keywords：simultaneouslocalizationandmapping(SLAM)；visualodometry；Kinect；keyframe；RGB—Dinform

7、ation对应点问的欧氏距离来计算两帧之间的转移矩阵。RGB—D0引言相机能够获得深度信息的特性，为使用ICP算法进行帧间配准提供了可能。文献[2]针对室内环境提出了一种快速创建同时定位与地图创建(SLAM)是移动机器人的一项重要地图的方法，该方法利用ICP计算机器人的位姿进而结合立任务。随着研究的深入以及新型传感器的发展，创建周围环境体栅格法实现三维地图的创建。Henry等人提出的稀疏特的三维模型已逐步代替传统的二维地图成为机器人地图创建征点与ICP相结合的方法能够在大范围情况下创建出稠密地领域的研究热点，包含丰富信息的3D