系统仿真学报 ›› 2024, Vol. 36 ›› Issue (11): 2712-2721.doi: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0980
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符强1,2, 腾先云1,2, 纪元法1,2,3, 任风华1,2
收稿日期:
2023-08-04
修回日期:
2023-09-12
出版日期:
2024-11-13
发布日期:
2024-11-19
通讯作者:
纪元法
第一作者简介:
符强(1976-),男,正高级实验师,硕士,研究方向为图像处理、卫星导航和定位。
基金资助:
Fu Qiang1,2, Teng Xianyun1,2, Ji Yuanfa1,2,3, Ren Fenghua1,2
Received:
2023-08-04
Revised:
2023-09-12
Online:
2024-11-13
Published:
2024-11-19
Contact:
Ji Yuanfa
摘要:
针对原ORB描述符算法匹配精度低、匹配耗时长,动态场景中移动的物体严重影响视觉SLAM系统的定位精度和鲁棒性,以及ORB-SLAM3系统只能构建稀疏点云地图,无法构建稠密地图的问题,提出一种基于BEBLID描述符和目标检测的改进型ORB-SLAM3。在跟踪线程中融合轻量级YOLOv5s动态目标检测网络和动态特征剔除模块,提高系统的定位精度;利用增强高效局部图像描述符BEBLID代替原特征描述算法,与原ORB特征提取方法结合,增强图像的表现力和描述效率,提升特征匹配精度和效率;增加稠密建图线程,根据关键帧与相应位姿完成稠密点云地图的构建。在公开TUM RGB-D数据集上的实验表明,与原ORB-SLAM3相比,本文算法特征匹配精度提高了7%以上;在高动态环境下系统定位精度提高98%以上,在低动态环境下最大提升60%以上,有效提高了系统在动态环境下的定位精度和鲁棒性;并构建了三维稠密点云地图,为后续应用于机器人自主导航、避障和路径规划等工作奠定了基础。
中图分类号:
符强,腾先云,纪元法等 . 基于改进特征描述的SLAM动态算法研究[J]. 系统仿真学报, 2024, 36(11): 2712-2721.
Fu Qiang,Teng Xianyun,Ji Yuanfa,et al . SLAM Dynamic Algorithm Based on Improved Feature Description[J]. Journal of System Simulation, 2024, 36(11): 2712-2721.
表2
绝对轨迹误差(ATE)对比
序列 | 原ORB-SLAM3 | 本文算法 | 提升率/% | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ME/m | RMSE/m | std/m | ME/m | RMSE/m | std/m | ME | RMSE | std | |
f2/desk | 0.008 9 | 0.009 7 | 0.003 7 | 0.005 5 | 0.007 8 | 0.003 3 | 38.20 | 19.59 | 10.81 |
f3/s_static | 0.012 1 | 0.013 5 | 0.006 0 | 0.004 9 | 0.005 3 | 0.002 1 | 59.50 | 60.74 | 65.00 |
f3/s_xyz | 0.012 2 | 0.014 7 | 0.008 0 | 0.010 7 | 0.012 0 | 0.005 4 | 12.30 | 18.37 | 32.50 |
f3/s_half | 0.053 0 | 0.058 6 | 0.024 8 | 0.022 6 | 0.028 9 | 0.018 0 | 57.36 | 50.68 | 27.42 |
f3/s_rpy | 0.035 1 | 0.043 7 | 0.025 9 | 0.017 1 | 0.019 9 | 0.010 1 | 51.28 | 54.46 | 61.00 |
f3/w_static | 0.396 3 | 0.409 1 | 0.101 8 | 0.005 1 | 0.005 8 | 0.002 9 | 98.71 | 98.58 | 97.15 |
f3/w_xyz | 0.420 5 | 0.521 6 | 0.308 6 | 0.011 9 | 0.014 7 | 0.008 7 | 97.17 | 97.18 | 97.18 |
f3/w_half | 0.319 5 | 0.344 5 | 0.128 9 | 0.019 2 | 0.023 8 | 0.014 2 | 93.99 | 93.09 | 88.98 |
f3/w_rpy | 1.030 7 | 1.080 0 | 0.322 8 | 0.037 4 | 0.043 8 | 0.022 7 | 96.37 | 95.94 | 92.97 |
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