模式识别与人工智能
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模式识别与人工智能  2018, Vol. 31 Issue (5): 477-484    DOI: 10.16451/j.cnki.issn1003-6059.201805010
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基于半直接法SLAM的大场景稠密三维重建系统
徐浩楠1, 余雷1, 费树岷2
1.苏州大学 机电工程学院 苏州 215021
2.东南大学 自动化学院 南京 210096
Large Scene Dense 3D Reconstruction System Based on Semi-direct SLAM Method
XU Haonan1, YU Lei1, FEI Shumin2
1.School of Mechanical and Electric Engineering, Soochow University, Suzhou 215021
2.School of Automation, Southeast University, Nanjing 210096

全文: PDF (1052 KB)   HTML (1 KB) 
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 当前三维重建系统大多基于特征点法和直接法的同时定位与地图重建(SLAM)系统,特征点法SLAM难以在特征点缺失的地方具有较好的重建结果,直接法SLAM在相机运动过快时难以进行位姿估计,从而造成重建效果不理想.针对上述问题,文中提出基于半直接法SLAM的大场景稠密三维重建系统.通过深度相机(RGB-D相机)扫描,在特征点丰富的区域使用特征点法进行相机位姿估计,在特征点缺失区域使用直接法进行位姿估计,减小光度误差,优化相机位姿.然后使用优化后较准确的相机位姿进行地图构建,采用面元模型,应用构建变形图的方法进行点云的位姿估计和融合,最终获得较理想的三维重建模型.实验表明,文中系统可适用于各个场合的三维重建,得到较理想的三维重建模型.
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关键词 同时定位与地图重建(SLAM)同时定位与地图重建(SLAM)深度相机深度相机光束法平差光束法平差半直接法半直接法    
Abstract:The 3D reconstruction system is mostly based on the simultaneous localization and mapping(SLAM) system of the feature point method and the direct method. The SLAM of feature point method cannot obtain good reconstruction results in the absence of feature points, while the SLAM of direct method has difficulty in estimating the pose with a fast-moving camera, and consequently, reconstruction results are unsatisfactory. To solve these problems, a dense 3D scene reconstruction system with a depth camera (RGB-D camera) based on semi-direct SLAM is proposed in this paper. The feature point method is exploited to estimate the camera pose in feature-rich areas. In the area of missing feature points, the direct method is utilized to estimate the pose of the camera. Then, the three-dimensional map is constructed by the optimized camera pose. The furfel model and the deformation map are utilized to estimate the pose of the point cloud and fuse point cloud. Finally, the ideal 3D reconstruction model is obtained. Experiments show that the system can be applied to all three-dimensional reconstruction of various occasions and acquire the ideal three-dimensional reconstruction model.
Key wordsSimultaneous Localization and Mapping(SLAM)    Simultaneous Localization and Mapping(SLAM)    Depth Camera    Depth Camera    Bundle Adjustment    Bundle Adjustment    Semi-direct Method    Semi-direct Method   
收稿日期: 2018-01-02     
ZTFLH: TP 391  
基金资助:国家自然科学基金项目(No.61403268)、苏州市科技计划项目(No.SYG201639)资助
作者简介: 徐浩楠,硕士研究生,主要研究方向为视觉SLAM、三维重建.E-mail:915583341@qq.com.
余 雷,博士,副教授,主要研究方向为人工智能、三维重建等.E-mail:slender2008@163.com.
费树岷,博士,教授,主要研究方向为人工智能、非线性系统等.E-mail:smfei@seu.edu.cn.
引用本文:   
徐浩楠, 余雷, 费树岷. 基于半直接法SLAM的大场景稠密三维重建系统[J]. 模式识别与人工智能, 2018, 31(5): 477-484. XU Haonan, YU Lei, FEI Shumin. Large Scene Dense 3D Reconstruction System Based on Semi-direct SLAM Method. , 2018, 31(5): 477-484.
链接本文:  
http://manu46.magtech.com.cn/Jweb_prai/CN/10.16451/j.cnki.issn1003-6059.201805010      或     http://manu46.magtech.com.cn/Jweb_prai/CN/Y2018/V31/I5/477
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