基于光学成像模拟的视觉里程计方法
作者:
作者单位:

(1. 中国科学院国家空间科学中心, 北京 100190;2. 中国科学院大学 计算机科学与技术学院, 北京 100049;3. 中国科学院大学 杭州高等研究院基础物理与数学科学学院, 杭州 310024)

作者简介:

祁 航(1996-),男,山东省德州市人,硕士,中国光学工程学会会员,CCF会员,主要研究方向为光学成像仿真、视觉定位等;

通讯作者:

中图分类号:

TP242.6

基金项目:

国防基础科研计划项目(JCKY2020130B007);中国科学院国防科技创新基金项目(CXJJ-19S017).*通信作者:彭晓东 E-mail:pxd@nssc.ac.cn


Visual Odometry Method Based on Optical Imaging Simulation
Author:
Affiliation:

(1. National Space Science Center, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, CHN;2. School of Computer Science and Technology, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, CHN;3. Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences, School of Basic Physics and Mathematical Sciences, Hangzhou 310024, CHN)

Fund Project:

  • 摘要
  • |
  • 图/表
  • |
  • 访问统计
  • |
  • 参考文献
  • |
  • 相似文献
  • |
  • 引证文献
  • |
  • 资源附件
  • |
  • 文章评论
    摘要:

    针对视觉同步定位与建图(SLAM)算法前端漂移误差累积问题,提出基于光学成像模拟的视觉里程计方法。该方法利用稠密三维点云数据进行目标表面泊松重建及材质物理特性关联,依据光学物理特性和光线追踪原理构建基于物理模型的成像渲染引擎(PBRT),生成不同观测条件下的目标特性仿真图像;将目标特性仿真图像与光学相机拍摄图像进行配准与运动偏差恢复,并设计扩展卡尔曼滤波器(EKF)输出位姿状态最优估计值。通过原型系统研制与实验评估表明:该方法有效克服了传统方法漂移误差累积的问题,相较传统ORB-SLAM2算法前端定位精度提升了56%,为视觉里程计的设计提供了一种新的技术思路。

    Abstract:

    Aiming at the problem of front-end drift error accumulation of the V-SLAM algorithm, a visual odometry method based on optical imaging simulation was proposed. This method used the dense 3D point cloud data to perform Poisson reconstruction of the target surface and correlation of the physical properties of materials, and then built a physically based rendering engine (PBRT) according to optical physical properties and ray-tracing principle to generate simulated images of the target characteristics under different observation conditions. The simulated images of the target characteristics and the image captured by the optical camera were registered and the motion deviation was recovered, and the extended Kalman filter (EKF) was designed to output the optimal estimation value of the pose state. The prototype system development and experimental evaluation show that this method effectively overcomes the problem of drift error accumulation in the traditional methods and improves the front-end positioning accuracy by 56% compared to the traditional ORB-SLAM2 algorithm, which provides a new technical idea for the design of visual odometry.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

祁航,彭晓东,马晓珊.基于光学成像模拟的视觉里程计方法[J].半导体光电,2022,43(4):816-822. QI Hang, PENG Xiaodong, MA Xiaoshan. Visual Odometry Method Based on Optical Imaging Simulation[J].,2022,43(4):816-822.

复制
分享
文章指标
  • 点击次数:
  • 下载次数:
  • HTML阅读次数:
  • 引用次数:
历史
  • 收稿日期:2022-04-19
  • 最后修改日期:
  • 录用日期:
  • 在线发布日期: 2022-09-16
  • 出版日期:

漂浮通知

①关于用户登录弱密码必须强制调整的说明
②《半导体光电》微信公众号“半导体光电期刊”已开通,欢迎关注