| 最新視覺即時(shí)定位與構(gòu)圖（SLAM）技術(shù)一瞥 | |
什么是視覺即時(shí)定位與構(gòu)圖（SLAM）？簡(jiǎn)而言之，視覺SLAM技術(shù)就是利用視覺信息來幫助機(jī)器人導(dǎo)航和了解周圍環(huán)境。比如近年來日益流行的自主移動(dòng)機(jī)器人（AMRS）和自動(dòng)引導(dǎo)車（AGVs），這些機(jī)器人主要依賴SLAM技術(shù)來避免發(fā)生碰撞，并確保車間安全。
機(jī)器人導(dǎo)航
視覺SLAM技術(shù)并不包含任何特定的算法或軟件，而是一種通過確定傳感器周圍環(huán)境的位置和方向，將其同步映射在地圖上的過程。首先從攝像機(jī)（通常是3D攝像機(jī)）生成的數(shù)據(jù)點(diǎn)云中提取地標(biāo)或特征，然后通過匹配來自不同傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)來確認(rèn)特征位置。隨后，SLAM導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)GPS、里程表和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）數(shù)據(jù)更新移動(dòng)車輛比如AMR的位置，并根據(jù)移動(dòng)平臺(tái)的當(dāng)前位置估算下一步地標(biāo)的位置。
視覺SLAM技術(shù)已經(jīng)超越2D激光雷達(dá)系統(tǒng)，成為下一代機(jī)器人導(dǎo)航的主要工具。視覺SLAM系統(tǒng)應(yīng)用不同類型的傳感器和攝像頭，有廣角和球形攝像頭、飛行時(shí)間+立體視覺+深度技術(shù)的3D攝像頭等。當(dāng)然，光有圖像是不夠的，SLAM系統(tǒng)需要基于攝像頭獲取的圖像幫助機(jī)器人導(dǎo)航并能做出決策的算法。
視覺SLAM技術(shù)框架
最近，韓國(guó)三星公司的研究人員在2021屆IEEE/RSJ國(guó)際智能機(jī)器人和系統(tǒng)會(huì)議（IROS）上發(fā)表了一篇論文，對(duì)三種突出應(yīng)用在機(jī)器人領(lǐng)域的SLAM方法：ORB-SAML3、OpenVSLAM和RTABMAP進(jìn)行了分析比較。
可應(yīng)用多種傳感器的ORB-SLAM3，它是以最初的ORB-SLAM解決方案為基礎(chǔ)，可以匹配單目、立體和RGB-D相機(jī)。該技術(shù)使用ORB（Oriented FAST and Rotated BRIEF）算法來進(jìn)行短期和中期跟蹤。ORB-SLAM3能提供許多新功能，包括視覺慣性SLAM，融合視覺傳感器和慣性傳感器，從而在點(diǎn)特征較少的情況下實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)健的跟蹤，它的新功能還包括支持多地圖模式和魚眼鏡頭，這些是原來系統(tǒng)所不具備的。 OpenVSLAM是更新一步的模塊結(jié)構(gòu)，它是基于ORB特征的視覺圖形SLAM，包含特征提取器和立體匹配器的優(yōu)化配置。這種技術(shù)提供了一種獨(dú)特的幀跟蹤模塊，可以實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的定位。為實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展和與平臺(tái)的實(shí)際集成應(yīng)用，而不僅僅用于研究，OpenVSLAM比通常的視覺SLAM適用于更多類型的攝像頭，包括等矩形和魚眼鏡頭。同時(shí)，它還包含ORB-SLAM系列的所有主要功能，甚至更多，更不用說慣性測(cè)量單元（IMU）融合支持。
RTABMap是較老的SLAM技術(shù)之一，于2013年首次發(fā)布，涵蓋多種傳感器類型，包括立體、3D深度和魚眼攝像頭，以及里程計(jì)和2D/3D激光雷達(dá)數(shù)據(jù)。根據(jù)論文作者的說法，這使得RTABMap更為靈活，獨(dú)具特色。RTABMap創(chuàng)建了一個(gè)類似于純2D激光雷達(dá)SLAM環(huán)境的密集型2D/3D表征，這讓它可以取代現(xiàn)有的SLAM方法，而無需進(jìn)一步的后處理。
優(yōu)先選擇
研究人員對(duì)這三種方法進(jìn)行了系列測(cè)試，發(fā)現(xiàn)每種方法都各具優(yōu)點(diǎn)。在帶有立體傳感器的室內(nèi)環(huán)境，OpenVSLAM和帶有慣性融合的ORB-SLAM3表現(xiàn)最佳，而對(duì)于3D深度傳感器而言，OpenVSLAM和RTABMap表現(xiàn)良好，即使在低特征條件下也是如此。在戶外，OpenVSLAM和ORB-SLAM3技術(shù)的表現(xiàn)類似，但OpenVSLAM在實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)更可靠。
總體而言，研究人員認(rèn)為 OpenVSLAM是三者中最佳的通用技術(shù)，廣泛適用于不同的機(jī)器人類型、環(huán)境和傳感器，在三項(xiàng)研究中都表現(xiàn)良好。研究人員指出，具有慣性融合的ORB-SLAM3是合適選擇，但RTABMap在測(cè)試中顯示出較低的整體性能。測(cè)試還表明，盡可與IMU融合技術(shù)結(jié)合，可以提高整體精度和魯棒性。 | |
| 來源：自動(dòng)化網(wǎng) 時(shí)間：2022-5-5 15:43:00 |  |
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