基于建筑特征及卫星图像的城市环境中移动机器人视觉定位方法研究

项目名称： 基于建筑特征及卫星图像的城市环境中移动机器人视觉定位方法研究

项目编号： No.61305107

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 自动化技术、计算机技术

项目作者： 李海丰

作者单位： 中国民航大学

项目金额： 27万元

中文摘要： 城市环境中GPS信号易受到高层建筑遮挡且定位精度不高，而城市场景中的视觉信息却非常丰富。因此，为了实现移动机器人在大范围城市环境中的精确自主定位，本课题将围绕以车载单目相机为主要传感器，基于建筑几何特征及城市卫星图像的移动机器人视觉定位方法展开研究。具体而言，本课题将对如下内容进行研究：1.基于多种特征融合的多视图间线特征匹配算法；2.基于研究内容1的结果，以建筑物侧平面及平面内线特征为核心的高层次路标设计与提取方法，进而实现建筑特征精确描述；3.基于高分辨率卫星图像的建筑物二维俯视轮廓提取算法，实现机器人工作空间的地图构建；4.基于研究内容2中提取的高层次路标及研究内容3中提取的建筑物轮廓地图的视觉定位方法。通过本项目的开展，一方面，在理论上完善一种基于建筑特征及卫星图像的城市环境中移动机器人视觉定位策略，推动相关领域研究进展；另一方面，推进其在智能辅助驾驶、车辆自主导航等领域的应用。

中文关键词： 视觉定位；城市环境；线特征匹配；高层次路标；卫星地图

英文摘要： When a mobile robot travels in urban areas, onboard Global Positioning System (GPS) signals may be obstructed by high-rise buildings and thereby can not provide the accurate position. However, the visual features are very rich in urban environment. Therefore, to localize the mobile robot in large scale urban area accurately and automatically, we will focus on visual localization based on building geometric features and satellite images, with a single onboard camera as the main sensor.Specifically, we will study the following work: 1). Line feature matching across multiple views based on feature fusion and the geometric constraints between features; 2). Method for generating high level landmarks, primary planes from building facades and their corresponding co-planar lines, with the outputs of step 1); 3). Automatic 2D building boundary extraction from high resolution satellite image, generating the geometric maps of mobile robot workspace; 4). Visual localization scheme based on the extracted high level landmarks from 2) and 2D building boundary map from 3). Through the research on this project, on the one hand, a visual localization method for mobile robot in urban environment based on building features and satellite image is proposed; On the other hand, the related techniques from this project can promote the a

英文关键词： visual localization；urban environment；line matching；high level landmarks；satellite images