基于RGB-D摄像头的SLAM导航算法研究

王增喜，张庆余，贾 通，张苏林

（中汽数据（天津）有限公司，天津300393）

经过近30年的理论研究与技术沉淀，SLAM 技术取得了丰富的成果，特别是近年来视觉SLAM 取得的一系列突破性进展，正在让移动机器人实现自主导航与人机共融的愿望逐渐变成现实。目前很多移动机器人利用激光雷达进行SLAM（同时定位与地图创建），但由于激光雷达价格昂贵，为降低成本，本文采用视觉传感器替代激光雷达，以到达SLAM的效果。

本方案的目标为用视觉传感器代替激光雷达，利用RGB-D 摄像头进行视觉SLAM，利用RGB 摄像头提供场景数据，深度摄像头提供距离数据。利用RGB-D 摄像头提供的彩色数据，通过彩色数据提取特征，并根据特征建立视觉里程计，完成地图的创建，然后对地图进行优化，形成最终的三维点云数据，将三维点云数据转换成可以用于导航避障的地图[1-3]。

1 方案流程

本方案的目的是将深度数据转换为激光雷达数据并封装成消息进行广播。主要功能分为4 个模块：特征提取与配准、位姿估计、位姿优化、地图生成与转化。其框架以及流程如图1 所示。

图1 RGB-D 摄像头导航流程Fig.1 RGB-D camera navigation process

2 功能模块

为利用RGB-D 摄像头SLAM 并导航的主要架构，主要功能模块包括：图像与参数获取、特征提取与匹配、相机位姿估计、闭环检测、位姿图优化、地图构建与转换等。输入为RGB-D 摄像机提供的彩色数据以及深度数据，输出为可供导航和避障的三维地图，系统架构如图2 所示。

图2 系统架构图Fig.2 System architecture diagram

下面对整个系统的各个功能模块进行简单描述。……