1. 剛剛接觸機器人導航,請問SLAM中的,pose graph優化具體指的是什麼
視覺導航定位:圖像處理量巨大,一般計算機無法完成運算,實時性較差;受光線條件限制較大,無法在黑暗環境中工作。
GPS導航定位:室內環境下,存在定位精度低、可靠性不高的問題。
超聲波導航定位:由於超聲波感測器自身的缺陷,如鏡面反射、有限的波束角等,無法充分獲取周邊環境信息。
線圈導航定位:在機器人行走規劃路徑上布置感應線圈,通過在機器人身上安裝感應裝置來進行電磁感應,但這樣的機器人只能按照預定路徑行走,談不上真正的智能,
SLAM(simultaneouslocalization and mapping)技術:在室內環境中,機器人不能利用全局定位系統進行定位,而事先獲取機器人工作環境的地圖很困難,甚至是不可能的。SLAM技術使得機器人在自身位置不確定的條件下,經過一系列的位置並且在每一個位置獲得感測器對環境的感知信息,在完全未知環境中創建地圖,同時利用地圖進行自主定位和導航。一般SLAM可以分為三個步驟:基於外部感知的環境特徵提取,遞推形式的預測和更新演算法以及相應的數據相關技術。
2. 點雲數據處理
三維計算視覺研究內容包括:
(1)三維匹配:兩幀或者多幀點雲數據之間的匹配,因為激光掃描光束受物體遮擋的原因,不可能通過一次掃描完成對整個物體的三維點雲的獲取。因此需要從不同的位置和角度對物體進行掃描。三維匹配的目的就是把相鄰掃描的點雲數據拼接在一起。三維匹配重點關注匹配演算法,常用的演算法有 最近點迭代演算法 ICP 和各種全局匹配演算法。
(2)多視圖三維重建:計算機視覺中多視圖一般利用圖像信息,考慮多視幾何的一些約束,相關研究目前很火,射影幾何和多視圖幾何是視覺方法的基礎。在攝影測量中類似的存在共線方程,光束平差法等研究。這里也將點雲的多視匹配放在這里,比如人體的三維重建,點雲的多視重建不僅強調逐幀的匹配,還需要考慮不同角度觀測產生誤差累積,因此也存在一個優化或者平差的過程在裡面。通常是通過觀測形成閉環進行整體平差實現,多視圖重建強調整體優化。可以只使用圖像,或者點雲,也可以兩者結合(深度圖像)實現。重建的結果通常是Mesh網格。
(3)3D SLAM:點雲匹配(最近點迭代演算法 ICP、正態分布變換方法 NDT)+位姿圖優化( g2o 、LUM、ELCH、Toro、SPA);實時3D SLAM演算法 (LOAM);Kalman濾波方法。3D SLAM通常產生3D點雲,或者Octree Map。基於視覺(單目、雙目、魚眼相機、深度相機)方法的SLAM,比如orbSLAM,lsdSLAM...
(4)目標識別:無人駕駛汽車中基於激光數據檢測場景中的行人、汽車、自行車、以及道路和道路附屬設施(行道樹、路燈、斑馬線等)。
(5)形狀檢測與分類:點雲技術在逆向工程中有很普遍的應用。構建大量的幾何模型之後,如何有效的管理,檢索是一個很困難的問題。需要對點雲(Mesh)模型進行特徵描述,分類。根據模型的特徵信息進行模型的檢索。同時包括如何從場景中檢索某類特定的物體,這類方法關注的重點是模型。
(6)語義分類:獲取場景點雲之後,如何有效的利用點雲信息,如何理解點雲場景的內容,進行點雲的分類很有必要,需要為每個點雲進行Labeling。可以分為基於點的方法,基於分割的分類方法。從方法上可以分為基於監督分類的技術或者非監督分類技術,深度學習也是一個很有希望應用的技術。
(7)立體視覺與立體匹配 ZNCC
(8)SFM(運動恢復結構)
1、點雲濾波方法(數據預處理):
雙邊濾波、高斯濾波、條件濾波、直通濾波、隨機采樣一致性濾波。
VoxelGrid
2、關鍵點
ISS3D、Harris3D、NARF
SIFT3D、
3、特徵和特徵描述
法線和曲率計算 NormalEstimation 、特徵值分析Eigen-Analysis、 EGI
PFH、FPFH、3D Shape Context、Spin Image
4、 點雲匹配
ICP 、穩健ICP、point to plane ICP、Point to line ICP、MBICP、GICP
NDT 3D 、Multil-Layer NDT
FPCS、KFPCS、SAC-IA
Line Segment Matching 、ICL
5、點雲分割與分類
分割:區域生長、Ransac線面提取、NDT-RANSAC、
K-Means、Normalize Cut(Context based)
3D Hough Transform(線、面提取)、連通分析、
分類:基於點的分類,基於分割的分類;監督分類與非監督分類
6、SLAM圖優化
g2o 、LUM、ELCH、Toro、SPA
SLAM方法:ICP、MBICP、IDC、likehood Field、 Cross Correlation 、NDT
7、目標識別、檢索
Hausdorff 距離計算(人臉識別)
8、變化檢測
基於八叉樹的變化檢測
9. 三維重建
泊松重建、Delaunay triangulations
表面重建,人體重建,建築物重建,樹木重建。
實時重建:重建植被或者農作物的4D(3D+時間)生長態勢;人體姿勢識別;表情識別;
10.點雲數據管理
點雲壓縮,點雲索引(KD、Octree),點雲LOD(金字塔),海量點雲的渲染
點雲驅動的計算機圖形學主要研究應用
http://vcc.szu.e.cn/research/2015/Points/