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研究生:鄭景懋
論文名稱:環境地圖建構之最近點疊代法改善
論文名稱(外文):The Improvement of Iterative Closest Point Algorithm for Environmental Map Building
指導教授:黃振鴻
口試委員:張嘉義陳啟川黃振鴻
口試日期:2013-07-05
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:航太與系統工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:101
中文關鍵詞:雷射測距儀ICP 演算法關鍵點環境地圖
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本論文為了有效建構室外環境地圖以及實現連續環境地圖之建構,透過圖形化程式編譯平台LabVIEW 與商業數學軟體MATLAB,共同研發出一套環境地圖建構系統,進而快速建構環境地圖。
對於擬合方面可透過ICP(Iterative Closest Point)演算法進行處理,ICP 演算法是以最小平方法概念求得旋轉矩陣與位移矩陣,經由重複疊代達到資料點擬合,而在資料點數量龐大的情況下,會導致疊代次數過多與疊代時間過長。因此本文透過關鍵點概念來改善ICP 演算法,改善疊代次數過多與處理時間過長的問題,比較原始ICP 與關鍵點ICP 在擬合地圖上的表現。
摘要 .................................................................................................... i
ABSTRACT....................................................................................... ii
目錄 ................................................................................................... iii
表目錄 ................................................................................................. v
圖目錄 ............................................................................................... vi
第一章 緒論 ................................................................................. 1
第二章 文獻回顧 ......................................................................... 3
第三章 環境資料點擬合與改善 ................................................. 9
3.1 座標系統之轉換 .......................................................................... 9
3.1.1 極座標系統 (Polar Coordinate System) ........................... 9
3.1.2 笛卡爾座標系統 (Cartesian Coordinate System) .......... 10
3.1.3 座標轉換 .......................................................................... 11
3.1.4 旋轉矩陣 .......................................................................... 13
3.2 ICP 演算法(Iterative Closest Point) ........................................... 15
3.3 k-d tree ........................................................................................ 21
3.4 方位角之環境地圖資料點處理法 ............................................ 25
第四章 實驗設備介紹 ............................................................... 32
4.1 硬體設備 .................................................................................... 32
4.1.1 雷射測距儀 SICK LMS 100 ........................................... 32
4.1.2 雷射測距之原理 .............................................................. 34
4.1.3 SICK LMS 100 資料傳輸介面 ....................................... 37
4.2 軟體程式 .................................................................................... 42
4.2.1 圖形化程式編譯平台 LabVIEW ................................... 42
4.2.2 商業數學軟體 MATLAB ................................................ 44
第五章 實驗測試與結果 ........................................................... 46
5.1 測試環境與設備架設 ................................................................ 46
5.2 實驗測試與結果 ........................................................................ 48
5.3 結果分析與討論 ........................................................................ 79
第六章 結論與未來展望 ........................................................... 81
6.1 結論 ............................................................................................ 81
6.2 未來展望 .................................................................................... 82
參考文獻 ........................................................................................... 83
附錄A ............................................................................................... 87
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