[发明专利]基于Xtion摄像机的室内机器人视觉里程计实现方法

摘要

本发明涉及一种基于Xtion摄像机的室内机器人里程计实现方法，该方法为首先通过安装在机器人上的Xtion摄像机对机器人前方的视场进行信息采集，获取空间点的RGB信息和三维坐标信息。然后基于SIFT特征匹配算法并结合空间点的PFH（点特征直方图）三维特征，对采集的序列图像进行粗特征点匹配，并使用RANSAC（随机采样一致性）剔除粗匹配中的误匹配点，得到精确匹配点。最后建立方程组，利用最小二乘法求解出机器人的运动参数。本方法使用Xtion摄相机进行信息采集，能够直接获取空间点的三维信息，并且利用空间点的纹理特征和三维特征进行特征提取和匹配，从而显著提高了机器人定位的效率和精度。

主权项

一种基于Xtion摄像机的室内机器人视觉里程计实现方法，其特征在于包括以下步骤：步骤S01：通过安装在机器人上的Xtion摄像机对机器人前方的视场进行信息采集，获取空间点的RGB信息和三维坐标信息；步骤S02：利用SIFT特征匹配算法并结合空间点的PFH三维特征，对Xtion所采集到相邻两幅图像间的特征点进行匹配；步骤S03：使用RANSAC剔除匹配中的误匹配点；步骤S04：获得前后相邻两帧图像的匹配点其中上角标p代表前一帧图像，c代表后一帧图像，i为匹配点数目；建立方程组其中R为旋转矩阵，T为平移矢量；利用最小二乘法即可求解出机器人的运动参数；所述最小二乘法求解出机器人的运动参数方法如下：求解最小二乘解使得||Pci‑(RPpi+T)||2最小，其中Ppi和Pci为相邻两序列图像中的前一帧图像和后一帧图像，i为对应匹配点数；首先建立协方差矩阵其中，对应匹配点数；然后对矩阵∑cp进行特征值分解∑cp＝UDV，其中U，V为酉矩阵，D＝diag(di)，d1≥d2…≥dm≥0为奇异值矩阵，式中di为非零奇异值，记最后求解旋转矩阵R＝USV，带入原方差即可求解平移矢量T。