As robotics technology advances, dense point cloud maps are increasingly in demand. However, dense reconstruction using a single unmanned aerial vehicle (UAV) suffers from limitations in flight speed and battery power, resulting in slow reconstruction and low coverage. Cluster UAV systems offer greater flexibility and wider coverage for map building. Existing methods of cluster UAVs face challenges with accurate relative positioning, scale drift, and high-speed dense point cloud map generation. To address these issues, we propose a cluster framework for large-scale dense reconstruction and real-time collaborative localization. The front-end of the framework is an improved visual odometry which can effectively handle large-scale scenes. Collaborative localization between UAVs is enabled through a two-stage joint optimization algorithm and a relative pose optimization algorithm, effectively achieving accurate relative positioning of UAVs and mitigating scale drift. Estimated poses are used to achieve real-time dense reconstruction and fusion of point cloud maps. To evaluate the performance of our proposed method, we conduct qualitative and quantitative experiments on real-world data. The results demonstrate that our framework can effectively suppress scale drift and generate large-scale dense point cloud maps in real-time, with the reconstruction speed increasing as more UAVs are added to the system.


翻译:随着机器人技术的发展,密集点云图在建图领域需求日增。然而,仅仅使用单架无人机进行密集重建会受到飞行速度和电池寿命等限制,导致重建速度缓慢且覆盖范围有限。无人机群系统具有更高的灵活性和更广泛的覆盖范围,适合用于地图构建。然而现有的无人机群方法在准确的相对定位、尺度漂移和高速密集点云构建方面存在一定挑战。 为了解决这些问题,本文提出了一种针对大规模密集重建和实时协作定位的群组框架。框架前端采用改进的视觉里程计可以有效地处理大规模场景。 通过两个阶段的联合优化算法和相对姿态优化算法,实现UAVs的准确相对定位并减缓尺度漂移,从而实现无人机之间的实时协作定位。 推测的姿态用于实现实时稠密重建和点云地图融合。 为了评估我们提出的方法的性能,我们在真实数据上进行了定性和定量实验。结果表明,我们的框架可以有效地抑制尺度漂移,并实时生成大规模密集点云图,随着群组中越来越多的无人机加入,重建速度将不断提高。

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