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轻量级实时三维激光雷达SLAM,面向大规模城市环境自动驾驶

对于自动驾驶汽车来说,在未知环境中的实时定位和建图非常重要。本文提出了一种快速、轻量级的3D激光雷达SLAM,用于大规模城市环境中自动驾驶车辆的定位。文中提出了一种新的基于深度信息的编码方法,可以对具有不同分辨率的无序点云进行编码,避免了点云在二维平面上投影时丢失维度信息。通过根据编码的深度信息动态选择邻域点来修改主成分分析(PCA),以更少的时间消耗来拟合局部平面。阈值和特征点的数量根据距离间隔自适应,从而提取出稀疏的特征点并均匀分布在三维空间中。提取的关键特征点提高了里程计的准确性,并加快了点云的对齐。在KITTI和MVSECD上验证了该算法的有效性和鲁棒性。里程计估计的快速运行时间为21ms。与KITTI的几种典型的最先进方法相比,所提出的方法将平移误差减少了至少19%,旋转误差减少了7.1%。

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水下视觉SLAM的图像滤波除尘与特征增强算法

摘要:将视觉SLAM(同步定位与地图创建)方法应用于水下环境时,扬起的沉积物会导致SLAM特征点提取与追踪困难,而且人工光源的光照不均匀还会引起特征点分布不均与数量较少。针对这些问题,设计了一种水下图像半均值滤波除尘与光照均衡化特征增强算法;根据水中杂质的像素特征,按照“检测-滤波”的顺序采取从外至内的半均值滤波过程消除扬起的沉积物在图像内造成的干扰;同时,通过统计光照均匀、充足区域内的像素分布,得到同一地形下不同位置处的环境特征相似的规律,并将其用于求解水下光照模型,将图像还原为光照均衡的状态,以此来增强图像的特征,进而实现更多有效特征点的提取。最后,利用该滤波与增强算法对多种海底地形数据集进行处理,并在ORB-SLAM3算法下测试运行。结果表明,滤波与增强后的数据集能够将特征点提取数量和构建地图的点云数量平均提高200%。综上,图像滤波除尘与特征增强算法能够有效提高视觉SLAM算法的运行效果与稳定性。

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Apap图像配准算法[通俗易懂]

图像配准是将两张场景相关的图像进行映射,寻找其中的关系,多用在医学图像配准、图像拼接、不同摄像机的几何标定等方面,其研究也较为成熟。OpenCv中的stitching类就是使用了2007年的一篇论文(Automatic panoramic image stitching using invariant features)实现的。虽然图像配准已较为成熟,但其实其精度、鲁棒性等在某些场合仍不足够,如光线差异很大的两张图片、拍摄角度差异很大的图片等。2013年,Julio Zaragoza等人发表了一种新的图像配准算法Apap(As-Projective-As-Possible Image Stitching with Moving DLT),该算法的效果还是不错的,比opencv自带的auto-stitch效果要好。而2015年也有一篇cvpr是介绍图像配准(Non-rigid Registration of Images with Geometric and Photometric Deformation by Using Local Affine Fourier-Moment Matching),其效果貌似很牛,但没有源码,难以检验。本文简单介绍Apap。

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基于激光雷达增强的三维重建

尽管运动恢复结构(SfM)作为一种成熟的技术已经在许多应用中得到了广泛的应用,但现有的SfM算法在某些情况下仍然不够鲁棒。例如,比如图像通常在近距离拍摄以获得详细的纹理才能更好的重建场景细节,这将导致图像之间的重叠较少,从而降低估计运动的精度。在本文中,我们提出了一种激光雷达增强的SfM流程,这种联合处理来自激光雷达和立体相机的数据,以估计传感器的运动。结果表明,在大尺度环境下,加入激光雷达有助于有效地剔除虚假匹配图像,并显著提高模型的一致性。在不同的环境下进行了实验,测试了该算法的性能,并与最新的SfM算法进行了比较。

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OpenCV SIFT特征算法详解与使用

SIFT特征是非常稳定的图像特征,在图像搜索、特征匹配、图像分类检测等方面应用十分广泛,但是它的缺点也是非常明显,就是计算量比较大,很难实时,所以对一些实时要求比较高的常见SIFT算法还是无法适用。如今SIFT算法在深度学习特征提取与分类检测网络大行其道的背景下,已经越来越有鸡肋的感觉,但是它本身的算法知识还是很值得我们学习,对我们也有很多有益的启示,本质上SIFT算法是很多常见算法的组合与巧妙衔接,这个思路对我们自己处理问题可以带来很多有益的帮助。特别是SIFT特征涉及到尺度空间不变性与旋转不变性特征,是我们传统图像特征工程的两大利器,可以扩展与应用到很多图像特征提取的算法当中,比如SURF、HOG、HAAR、LBP等。夸张一点的说SIFT算法涵盖了图像特征提取必备的精髓思想,从特征点的检测到描述子生成,完成了对图像的准确描述,早期的ImageNet比赛中,很多图像分类算法都是以SIFT与HOG特征为基础,所有SIFT算法还是值得认真详细解读一番的。SIFT特征提取归纳起来SIFT特征提取主要有如下几步:

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