【摘 要】
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为了满足特种车辆高精度、全自主的导航需求,可以将传统导航定位技术与视觉测量技术、图像匹配技术进行融合应用,提高车辆导航定位性能。图像匹配定位技术需要事先构建具有地理信息的高精度视觉地图,针对大范围道路信息专题图外业测绘存在工作量大、工作效率低的问题,本文以SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）技术为基础,对视觉导航地图构建技术展开研究。首先,论文对视
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为了满足特种车辆高精度、全自主的导航需求,可以将传统导航定位技术与视觉测量技术、图像匹配技术进行融合应用,提高车辆导航定位性能。图像匹配定位技术需要事先构建具有地理信息的高精度视觉地图,针对大范围道路信息专题图外业测绘存在工作量大、工作效率低的问题,本文以SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）技术为基础,对视觉导航地图构建技术展开研究。首先,论文对视觉基准库构建方案进行了总体设计。介绍了融合视觉测绘与图像匹配的车载导航定位系统,针对系统对地理信息的自动化测绘需求,设计了基于视觉与RTK（Real-time Kinematic）位置信息融合的视觉基准库构建方案,并对视觉地图的构建进行了关键技术分析。然后,论文研究了基于改进ORB（Oriented FAST and Rotated BRIEF）的测绘图像特征提取与剔除算法。针对传统ORB特征提取算法存在稳定性不足的问题,提出了自适应角点阈值与四叉树结构结合的改进ORB特征提取算法,提高特征提取的分布均匀性和鲁棒性;对于阴影、坑洼等路面纹理信息造成的无用特征,采用Delaunay三角剖分算法对图像特征进行区域分割,提出了基于RANSAC与TLS结合的道路平面参数拟合算法,对路面无用特征进行精确检测与剔除,提高特征提取的准确性。再次,论文研究了融合单目视觉与RTK信息的地图构建算法。通过分析单目SLAM建图技术存在尺度不确定、误差累积的问题,对ORB-SLAM系统进行改进,提出了单目视觉/RTK信息融合的地图构建方案,在视觉前端设计了相似变换参数估计模型,对视觉真实尺度信息准确估计;在后端优化模型中增加了RTK全局位置节点,设计了状态估计的迭代优化策略,提高地图构建精度。最后,论文对融合视觉测绘与图像匹配的车载导航定位系统软件进行了设计与实现,利用KITTI公共数据集和实验室硬件平台采集的校园数据集,从地图构建精度以及图像匹配定位准确性两方面,对本文提出的视觉地图构建算法进行测试评估。实验结果表明,本文算法构建的视觉地图轨迹精度为亚米级,满足了车载移动测绘与匹配定位的需求。
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