1. 刚刚接触机器人导航,请问SLAM中的,pose graph优化具体指的是什么
视觉导航定位:图像处理量巨大,一般计算机无法完成运算,实时性较差;受光线条件限制较大,无法在黑暗环境中工作。
GPS导航定位:室内环境下,存在定位精度低、可靠性不高的问题。
超声波导航定位:由于超声波传感器自身的缺陷,如镜面反射、有限的波束角等,无法充分获取周边环境信息。
线圈导航定位:在机器人行走规划路径上布置感应线圈,通过在机器人身上安装感应装置来进行电磁感应,但这样的机器人只能按照预定路径行走,谈不上真正的智能,
SLAM(simultaneouslocalization and mapping)技术:在室内环境中,机器人不能利用全局定位系统进行定位,而事先获取机器人工作环境的地图很困难,甚至是不可能的。SLAM技术使得机器人在自身位置不确定的条件下,经过一系列的位置并且在每一个位置获得传感器对环境的感知信息,在完全未知环境中创建地图,同时利用地图进行自主定位和导航。一般SLAM可以分为三个步骤:基于外部感知的环境特征提取,递推形式的预测和更新算法以及相应的数据相关技术。
2. 点云数据处理
三维计算视觉研究内容包括:
(1)三维匹配:两帧或者多帧点云数据之间的匹配,因为激光扫描光束受物体遮挡的原因,不可能通过一次扫描完成对整个物体的三维点云的获取。因此需要从不同的位置和角度对物体进行扫描。三维匹配的目的就是把相邻扫描的点云数据拼接在一起。三维匹配重点关注匹配算法,常用的算法有 最近点迭代算法 ICP 和各种全局匹配算法。
(2)多视图三维重建:计算机视觉中多视图一般利用图像信息,考虑多视几何的一些约束,相关研究目前很火,射影几何和多视图几何是视觉方法的基础。在摄影测量中类似的存在共线方程,光束平差法等研究。这里也将点云的多视匹配放在这里,比如人体的三维重建,点云的多视重建不仅强调逐帧的匹配,还需要考虑不同角度观测产生误差累积,因此也存在一个优化或者平差的过程在里面。通常是通过观测形成闭环进行整体平差实现,多视图重建强调整体优化。可以只使用图像,或者点云,也可以两者结合(深度图像)实现。重建的结果通常是Mesh网格。
(3)3D SLAM:点云匹配(最近点迭代算法 ICP、正态分布变换方法 NDT)+位姿图优化( g2o 、LUM、ELCH、Toro、SPA);实时3D SLAM算法 (LOAM);Kalman滤波方法。3D SLAM通常产生3D点云,或者Octree Map。基于视觉(单目、双目、鱼眼相机、深度相机)方法的SLAM,比如orbSLAM,lsdSLAM...
(4)目标识别:无人驾驶汽车中基于激光数据检测场景中的行人、汽车、自行车、以及道路和道路附属设施(行道树、路灯、斑马线等)。
(5)形状检测与分类:点云技术在逆向工程中有很普遍的应用。构建大量的几何模型之后,如何有效的管理,检索是一个很困难的问题。需要对点云(Mesh)模型进行特征描述,分类。根据模型的特征信息进行模型的检索。同时包括如何从场景中检索某类特定的物体,这类方法关注的重点是模型。
(6)语义分类:获取场景点云之后,如何有效的利用点云信息,如何理解点云场景的内容,进行点云的分类很有必要,需要为每个点云进行Labeling。可以分为基于点的方法,基于分割的分类方法。从方法上可以分为基于监督分类的技术或者非监督分类技术,深度学习也是一个很有希望应用的技术。
(7)立体视觉与立体匹配 ZNCC
(8)SFM(运动恢复结构)
1、点云滤波方法(数据预处理):
双边滤波、高斯滤波、条件滤波、直通滤波、随机采样一致性滤波。
VoxelGrid
2、关键点
ISS3D、Harris3D、NARF
SIFT3D、
3、特征和特征描述
法线和曲率计算 NormalEstimation 、特征值分析Eigen-Analysis、 EGI
PFH、FPFH、3D Shape Context、Spin Image
4、 点云匹配
ICP 、稳健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、点云分割与分类
分割:区域生长、Ransac线面提取、NDT-RANSAC、
K-Means、Normalize Cut(Context based)
3D Hough Transform(线、面提取)、连通分析、
分类:基于点的分类,基于分割的分类;监督分类与非监督分类
6、SLAM图优化
g2o 、LUM、ELCH、Toro、SPA
SLAM方法:ICP、MBICP、IDC、likehood Field、 Cross Correlation 、NDT
7、目标识别、检索
Hausdorff 距离计算(人脸识别)
8、变化检测
基于八叉树的变化检测
9. 三维重建
泊松重建、Delaunay triangulations
表面重建,人体重建,建筑物重建,树木重建。
实时重建:重建植被或者农作物的4D(3D+时间)生长态势;人体姿势识别;表情识别;
10.点云数据管理
点云压缩,点云索引(KD、Octree),点云LOD(金字塔),海量点云的渲染
点云驱动的计算机图形学主要研究应用
http://vcc.szu.e.cn/research/2015/Points/