《基於點集配準的柵格地圖拼接方法研究》是依託西安交通大學，由祝繼華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於點集配準的柵格地圖拼接方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：祝繼華
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
作為多移動機器人系統協同創建地圖中的一項關鍵技術，地圖拼接是移動機器人領域一項極富挑戰性的課題。本項目旨在充分套用點集配準理論，對柵格地圖拼接問題展開深入地研究，進而設計出一套具有高精準度和強魯棒性的地圖拼接算法。以申請人已有的地圖創建研究工作為基礎，結合現有的點集配準研究成果，通過分析將不同類型的柵格地圖拼接問題轉化為相應的部分匹配點集配準問題，並討論如何設計對應的局部收斂的點集配準算法；在此基礎之上，通過分析點集配準問題的全局收斂條件，進一步討論如何設計兩類全局收斂的算法：基於配準初值分析的點集配準算法和基於粒子濾波的點集配準算法，以獲得精確且可靠的柵格地圖拼接結果。本項目所研究的算法框架具有較強的通用性，擬設計的方法可解決不同類型的柵格地圖拼接問題。該項目的實施可為大規模柵格地圖的創建工作提供可靠的技術手段，相應的研究成果可套用於太空、深海以及礦井等極端環境下的探測與開發。
結題摘要
作為多移動機器人系統協同創建地圖中的一項關鍵技術，地圖拼接是移動機器人領域一項極富挑戰性的課題。本項目旨在充分套用點集配準理論，對柵格地圖拼接問題展開深入地研究，進而設計出一套具有高精準度和強魯棒性的地圖拼接算法。按照課題研究計畫，本課題圍繞缺失點集配準方法及其在柵格地圖拼接中的套用這一總體目標，結合國內外該領域研究的最新發展狀況，針對剛體圖像點集中存在著非重疊區域的配準問題，研究了缺失點集的全局配準算法和多視角點集的配準算法，並套用於柵格地圖拼接和物體三維模型重建中。 所取得的代表性研究成果包括：（1）針對點集配準問題，提出了基於單維排序的最近鄰搜尋方法，以加快點集配準的過程，該方法可直接套用於柵格地圖拼接中； （2）針對尺度和反射配準中的病態問題，首次提出了雙向度量距離的思想，並設計出了尺度和仿射配準算法；（3）結合裁剪ICP算法，提出了兩種全局收斂的缺失點集配準方法：基於粒子濾波的點集配準方法和基於遺傳算法的點集配準方法；（4）基於裁剪ICP算法，提出了雙層疊代的多視角點集的配準方法，可用於解決物體三維模型重建問題；（5）將點集配準研究成果套用於解決柵格地圖配準問題，提出了基於圖像配準的柵格地圖拼接方法。 項目組成員先後赴美國、日本等國家開展學術交流及參加國際學術會議，並與到訪的國內外學者進行了深入的交流。在此項目的資助下，項目組成員先後在國內外學術刊物上共發表學術論文10篇，其中SCI檢索的國際期刊論文6篇，申請國家發明專利2項，並以此為基礎，課題組負責人新申請到了一項國家自然科學基金和陝西省自然科學基金項目。此外，項目組先後培養了1名博士後，2名博士研究生和5名碩士研究生。項目負責人於2014年12月被西安交通大學聘為副教授，近期正在辦理博士後出站手續。
