基于与已有数字地形模型多模态配准的行星无人机定位
计算机视觉与模式识别
2021-06-25 v1
摘要
行星无人机的自主实时光学导航是确保探测成功的关键技术之一。在如此无 GPS 环境中，基于视觉的定位是最优途径。本文提出一种基于多模态配准的 SLAM 算法，通过将无人机上 nadir 视角相机与已有数字地形模型比对来估计行星无人机的位置。为克服机载无人机图像与预装数字地形模型之间的尺度与表观差异，提出一个理论模型证明无人机图像与 DEM 的地形特征可通过互功率谱在频域相关。为提供无人机的六自由度，我们还开发了通过 LBA（局部束调整）将地理参考结果融合进 SLAM 系统的优化方法，以在无特征行星区域实现鲁棒且精确的视觉导航。为测试所提定位算法的鲁棒性与有效性，提出一个新的行星探测跨源无人机定位数据集。该数据集包含来自九个行星场景的 40200 张合成无人机图像及相应 DEM 查询图像。对比实验表明，在 33.8km 飞行距离上，所提方法平均定位误差为 0.45 米，而 ORB-SLAM 为 1.31 米，处理速度 12hz 可保证实时性能。我们将公开数据集以促进该方向进一步研究。
引用
@article{arxiv.2106.12738,
title = {Planetary UAV localization based on Multi-modal Registration with Pre-existing Digital Terrain Model},
author = {Xue Wan and Yuanbin Shao and Shengyang Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.12738},
year = {2021}
}