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未知环境中基于视觉的增量式拓扑建模及导航
  • ISSN号:1002-0470
  • 期刊名称:《高技术通讯》
  • 时间:0
  • 分类:TP393[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]中南大学信息科学与工程学院智能所,长沙410083, [2]中原工学院计算机系,郑州451007
  • 相关基金:国家自然科学基金重点项目(60234030)资助.
中文摘要:

针对未知环境提出并实现了一个新的基于摄像机视觉的增量式拓扑建模及导航系统。该系统包括自然路标提取、建模与定位、地图及路标库管理、规划4个主要部分。采用局部显著图像区域构造自然路标,并利用隐马尔科夫模型(HMM)建模当前场景中所获得路标间的关系,构造拓扑顶点。为提高定位精度,设计了最大后验概率(MAP)的学习策略。设计了基于竞争学习的路标管理机制,采用简单的最短路径算法在拓扑图上进行路径规划。该系统支持在线增量式建模,利用局部图像特征及其关系表示环境,定位算法简洁有效,辅以路标管理使之能够适应大规模环境导航任务。实验结果表明该系统路标提取稳定、位置识别率高、定位精确,能够保证机器人在未知环境中的安全导航。

英文摘要:

This paper presents and implements a new incremental topological mapping and navigation system based on vision for unknown environments. The system consists of 4 major parts of natural landmark extraction, mapping and localization, map and landmark library management, planning and navigation. Salient local image features are adopted to create natural landmarks whose relationships are modeled by HMM to construct the vertex of topological map. To improve the accuracy of localization, a MAP learning scheme is designed. A landmark management mechanism is presented based on competitive learning. The shortest path algorithm is adopted for planning on the created topological map. The system has some features: mapping incrementally, representing environment using local image features and their relationship, compact localization algorithm, effective landmark management by which the system has the ability of working in large scale environments. Experiments have shown that the system can extract landmarks stably, achieve high accuracy rate of place recognition and guarantee safety navigation in unknown environments for mobile robot.

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期刊信息
  • 《高技术通讯》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中华人民共和国科学科技部
  • 主办单位:中国科学技术信息研究所
  • 主编:赵志耘
  • 地址:北京市三里河路54号
  • 邮编:100045
  • 邮箱:hitech@istic.ac.cn
  • 电话:010-68514060 68598272
  • 国际标准刊号:ISSN:1002-0470
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2770/N
  • 邮发代号:82-516
  • 获奖情况:
  • 《中国科学引文数据》刊源,《中国科技论文统计与分析》刊源
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘
  • 被引量:12178