一種基于曼哈頓世界假說下平面特征的RGB-D視覺室內(nèi)定位方案

蔣育豪　陳蕾

摘要：將曼哈頓世界假說（Manhattan World assumption，MW）引入室內(nèi)定位問題，提出了一種改進(jìn)的基于RGB-D視覺與平面特征的室內(nèi)定位方案，不僅能有效提高場景匹配的成功率，還可簡化未知場景下的定位問題，提高定位效率和實(shí)時(shí)性，可用于對同步定位與建圖SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）系統(tǒng)的擴(kuò)展.創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在：針對解釋樹匹配的時(shí)間開銷隨特征數(shù)指數(shù)級上升的問題，設(shè)計(jì)了根據(jù)曼哈頓幀的主方向進(jìn)行分解的匹配方法;針對單條行進(jìn)路徑搜索效率有待提高的問題，提出了在初始位姿確定后采用4自由度的簡化定位方案;針對單幀中遍歷執(zhí)行子圖匹配耗時(shí)較長的問題，將小范圍子圖合并為大范圍子圖后進(jìn)行匹配.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方案相較已有的平面特征定位方法，能縮短成功定位所需的行進(jìn)距離，并顯著降低單條行進(jìn)路徑上的平均搜索耗時(shí).

關(guān)鍵詞：定位; 同步定位與建圖; 曼哈頓世界假說

中圖分類號：TP399

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI： 10.3969/j.issn.1000-5641.2019.06.010

收稿日期：2019-01-11

第一作者：蔣育豪，男，碩士研究生，研究方向?yàn)橐曈X定位.E-mail： krovkov@163.com.

通信作者：陳 蕾，女，副教授，研究方向?yàn)槭覂?nèi)定位.E-mail： lchen@cs.ecnu.edu.cn.

0 引言

室內(nèi)定位（Indoor Localization）問題作為基于位置服務(wù)（Location-Based Service，LBS）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality， AR）、同步定位與建圖（SLAM）等應(yīng)用的關(guān)鍵問題，是近年來領(lǐng)域內(nèi)普遍關(guān)注的熱點(diǎn)，現(xiàn)有的解決方案包括基于WiFi信號強(qiáng)度RSSI（Received SignalStrength Indication）、激光雷達(dá)（Lidar）和機(jī)器視覺等，其中機(jī)器視覺方案由于更接近人類感知方式、定位精度較高、室內(nèi)和外場景兼容度高等特點(diǎn)在探索未知環(huán)境的應(yīng)用中格外受到重視;而RGB-D采集設(shè)備……