![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/86313907/bgc.jpg)
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
5
2011 年,Guoxuan Zhang 等人提出了一种采用 2D 方法表述线特征的视觉 SLAM 方
法
[17]
,利用地面上的水平线和竖直线特征估计相机的运动和环境地图。其中竖直线采用
其与地平面的 2D 交点表示,使用反向深度进行参数化,水平线采用其在地平面上的两
个端点表示。最后,将两种线特征整合到 EKF-SLAM 系统中。之后,Huizhong Zhou 等
人于 2015 年提出了 StructSLAM
[18]
,该方法在 EKF-SLAM 中综合使用了结构线特征和
点特征。其中,结构线包含了全局方向信息,随着时间的变化,其能够约束相机的方向,
从而消除累积定位误差,并减小里程计的漂移。需要注意,由于这两种方法高度依赖线
特征,因此只适用于非常结构化的场景。
以上所述的方法都是采用滤波器实现基于同时定位与建图,之后,Guoxuan Zhang
等人于 2015 年又提出了基于线特征双目视觉 SLAM 系统
[19]
,该系统采用线特征实现了
相机位姿估计,并用光束平差法实现了位姿优化,文中采用了两种 3D 线特征的描述方
式,采用普吕克坐标对新观测到的线特征进行初始化和 3D 投影,采用正交法进行后端
图优化。同年,Yan Lu 采用 RGB-D 相机,提出了综合点线特征的视觉里程计
[20]
,该方
法是将采用最小二乘法,将图像上线段对应的三维点拟合成空间线,从而构建环境地图。
本文主要内容
本文主要研究基于关键帧优化和点线特征的单目视觉 SLAM 系统,在 ORB-SLAM
的基础上进行改进,同时使用点特征和线特征优化相机位姿,并构建包含点特征和线特
征的环境地图。论文的组织架构如下:
第一章首先简单介绍本文的研究背景和意义,对视觉 SLAM 的分类、框架、主流方
法进行详细叙述,详细介绍了目前基于点线特征的主流算法。
第二章针对基于特征点的单目视觉 SLAM,详细分析了其各个模块,通过对基于点
特征的 SLAM 问题的分析,说明了引入线特征需要解决的问题。
第三章研究了视觉 SLAM 中的线特征,包括线特征的提取与匹配,线特征的表达以
及对线特征的误差模型。着重介绍了单目情况下线特征的三维重建过程,推导出线特征
在 BA 后端优化中的雅克比矩阵。
第四章结合前两章的内容,对本文提出的 SLAM 系统的前端和后端进行具体设计,
万方数据