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基于视觉词典的单目视觉闭环检测算法
  • ISSN号:1003-6059
  • 期刊名称:模式识别与人工智能
  • 时间:2013.6.15
  • 页码:561-570
  • 分类:TP391[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]南京邮电大学自动化学院,南京210046
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(No.61104216)、江苏省自然科学基金项目(No.BK2012832,BK2011758)资助
  • 相关项目:摄像头网络环境中服务机器人和谐导航技术研究
中文摘要:

针对移动机器人单目视觉同步定位与地图构建中的闭环检测问题,文中设计一种基于视觉词典的闭环检测算法.算法对采集的每帧图像通过SURF进行特征提取,应用模糊K均值算法对检测的视觉特征向量进行分类,在线构建表征图像的视觉词典.为精确表征局部视觉特征与视觉单词间的相似关联,利用混合高斯模型建立视觉词典中的每一视觉单词的概率模型,实现图像基于视觉词典的概率向量表示,通过向量的内积来计算图像间的相似度.为保证闭环检测的成功率,应用贝叶斯滤波融合历史闭环检测与相似度信息来计算闭环假设的后验概率分布.另外,引入浅层记忆与深度记忆两种内存管理机制来保证算法执行的快速性.实验结果证明该方法的有效性.

英文摘要:

Aiming at the problem of loop closure detection in monocular simultaneous localization and mapping for mobile robots, a detection algorithm based on visual dictionary (VD) is presented. Firstly, feature extraction is performed for each required image using SURF methods. Subsequently, a fuzzy K-means algorithm is employed to cluster these visual feature vectors into visual words based on VD which is constructed online. To precisely represent the similarities between each visual word and corresponding local visual features , Gaussian mixture model is proposed to learn the probability model of every visual word in bags of visual words. Consequently, every image can be denoted as a probabilistic vector of VD, and thus the similarities between any two images can be computed based on vector inner product. To guarantee the continuity of the closed-loop detection, a Bayesian filter method is applied to fuse historical closed-loop detection information and the obtained similarities to calculate the posterior probability distribution of closed-loop hypothesis. Furthermore, two memory management mechanisms, shallow memory and deep memory, are introduced to improve the process speed of the proposed algorithm. The experimental results demonstrate the validity of the proposed approach.

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期刊信息
  • 《模式识别与人工智能》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会 中国自动化学会
  • 主办单位:国家智能计算机研究开发中心 中国科学院合肥智能机械研究所
  • 主编:郑南宁
  • 地址:安徽省合肥市蜀山湖路350号中国科学院合肥智能机械研究所
  • 邮编:230031
  • 邮箱:bjb@iim.cas.cn
  • 电话:0551-5591176
  • 国际标准刊号:ISSN:1003-6059
  • 国内统一刊号:ISSN:34-1089/TP
  • 邮发代号:26-69
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 被引量:10169