基于ORB关键帧匹配算法的机器人SLAM实现

• 作者: 余杰 胡克用 艾青林 陈琦
• 来源期刊: 机电工程
• 学科: 工学
• 关键词: 同时定位与地图构建 特征点提取与匹配 关键帧提取 闭环检测
• 年，卷（期）: 2016,（5）
• 所属期刊栏目: 本刊特约专稿
• 页码范围: 513-520
• 页数: 8页
• 分类号: TP242
• 字数: 5805字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1001-4551.2016.05.002

摘要

针对复杂环境下机器人的同时定位与地图构建(SLAM)存在实时性与鲁棒性下降等问题,将一种基于ORB特征点的关键帧闭环检测匹配算法应用到定位与地图构建中.研究并分析了特征点提取与描述符建立、帧间配准、位姿变换估计以及闭环检测对SLAM系统的影响,建立了关键帧闭环匹配算法和SLAM实时性与鲁棒性之间的关系,提出了一种基于ORB关键帧匹配算法的SLAM方法.运用改进ORB算法加快了图像特征点提取与描述符建立速度;结合相机模型与深度信息,可将二维特征图像转换为三维彩色点云;通过随机采样一致性(RANSAC)与最近迭代点(ICP)相结合的改进RANSAC-ICP算法,实现了机器人在初始配准不确定条件下的位姿估计;使用KeyFrame的词袋闭环检测算法,减少了地图的冗余结构,生成了具有一致性的地图;通过特征点匹配速度与绝对轨迹误差的均方根值对SLAM系统的实时性与鲁棒性进行了评价.基于标准测试集数据集的实验结果表明,ORB关键帧匹配算法能够有效提高SLAM系统建图速度与稳定性.