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基于ORB关键帧匹配算法的机器人SLAM实现*

作者：艾青林1，余杰1，胡克用1,2，陈琦1 日期：2016-06-27/span> 浏览：3083 查看PDF文档

基于ORB关键帧匹配算法的机器人SLAM实现*

艾青林1，余杰1，胡克用1,2，陈琦1

(1.浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室，浙江杭州 310032；

2.杭州师范大学钱江学院，浙江杭州 310036)

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。

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

中图分类号：TP242 文献标志码：A 文章编号：1001-4551(2016)05-0513-08

本文引用格式：

艾青林，余杰，胡克用,等.基于ORB关键帧匹配算法的机器人SLAM实现［J］.机电工程，2016，33(5)：513-520.

AI Qing lin, YU Jie, HU Ke yong, et al. Realization of SLAM based on improved ORB keyframe detection and matching for robot［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2016,33(5):513-520.

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