动态场景下融合改进 YOLOv7的视觉 SLAM 算法
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TN2

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国家自然科学基金青年科学基金(62103298) 项目资助


Visual SLAM algorithm for fusing improved YOLOv7 in dynamic scenes
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    摘要:

    针对传统的视觉同步定位与地图构建(SLAM) 在动态场景下容易受到运动物体干扰 ,导致位姿估计精准 度 和 鲁 棒 性 下降的问题 ,提出了一种基于目标检测网络的视觉 SLAM 算法 。该算法通过在 ORB-SLAM2 的跟踪线程中新增动态特征点 检测剔除模块 ,从而利用静态特征点进行位姿估计 。首先 ,选择 YOLOv7作为目标检测的主干网络 ,结合 GhostNet轻量化卷 积网络和具有 SE注意力机制的卷积(Conv_SE) , 以有效地检测周围环境 ;其次 ,对检测到的物体进行分类处理 ,剔除动态物体 特征点 ,通过几何约束的方法进一步检测和剔除潜在运动物体 ;最后 ,仅利用静态特征点进行特征匹配和位姿估计 。在 TUM 数据集上的验证结果表明 ,与 ORB-SLAM2相比 ,提出的算法在动态 Walk序列下 ,绝对轨道误差(ATE) 的均方根误差平均减 少 96.5% ,在其他动态序列下也有改进效果 。实验证明 ,该算法在动态场景下能够显著提升系统的定位精度和鲁棒性 。

    Abstract:

    In response to the susceptibility of traditional visual simultaneous localization and mapping (SLAM) to disturbances from moving objects in dynamic scenes, a visual SLAM algorithm based on object detection networks is proposed. Thisalgorithm introducesa modulefordetecting and rejectingdynamicfeaturepointsin thetrackingthread of ORB-SLAM2, thereby utilizing static feature points for pose estimation. Firstly, YOLOv7 is chosen as the backbone network for object detection, combined with GhostNet lightweight convolutional networks and convolution with SE attention mechanism (Conv_ SE) for effective environmental detection. Secondly, the detected objects are processed through classification, rejecting feature points associated with dynamic objects, and employing geometric constraints to furtheridentify and removepotentialmovingobjects. Finally, onlystaticfeaturepointsareusedforfeaturematching and pose estimation. Validation resultson theTUM datasetindicatethatcompared to ORB-SLAM2, theproposed algorithm achieves an average reduction of96.5% in the root mean square error (RMSE) of absolute trajectory error (ATE) in dynamic walk sequences and shows improvement in other dynamic sequences as well. Experimental evidence demonstrates thatthisalgorithm significantly enhancesthelocalization accuracyand robustnessofthe system in dynamic scenarios.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

史 涛,校诺政,丁 垚,许金东.动态场景下融合改进 YOLOv7的视觉 SLAM 算法[J].国外电子测量技术,2024,43(7):90-96

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  • 在线发布日期: 2024-08-07
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