农业机械学报

作者：丛佩超，崔利营，万现全，李佳星，刘俊杰，张欣?

单位：广西科技大学,广西科技大学,广西科技大学,广西科技大学,广西科技大学,广西科技大学,

关键词：果园;喷药机器人;ORB-SLAM2;高斯滤波;精准定位;稠密建图

基金：中央引导地方科技发展专项资金项目（桂科ZY19183003）和广西重点研发计划项目（桂科AB20058001）

针对果园喷药机器人视觉导航过程中定位精度低、地图构建效果差等问题，本文提出一种新的视觉定位与稠密建图算法。该算法基于ORB-SLAM2算法架构，首先，通过优化FAST角点、描述子阈值，并采取图像金字塔法与高斯滤波算法，剔除劣质ORB特征点，以提升图像关键帧质量和特征匹配精度。其次，引入稠密建图线程，利用点云恢复算法、统计滤波方法形成点云队列，采取点云拼接技术与体素滤波算法输出稠密点云地图，并在ORB-SLAM2算法的ROS节点中增加关键帧输出接口与位姿发布话题，通过NeedNewKeyFrame函数选取ORB-SLAM2算法所生成的关键帧，减少系统计算量。最终，由RGB-D相机实现果园喷药机器人的精准定位与稠密建图。为验证本文算法的有效性与实用性，进行TUM数据集仿真分析与真实场景测试，结果表明：相较ORB-SLAM2算法，本文算法的绝对轨迹平均误差降低44.01%、相对轨迹平均误差降低7.93%，ORB特征点匹配数量平均提升19.03%，定位精度与运行轨迹效果均有显著提升，此外，还能获取较高精度的果园喷药机器人工作场景信息。本文算法可为果园喷药机器人的自主导航提供理论基础。

来源：2023年第7期

《农业机械学报》期刊编辑部

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