基于单目与惯性传感器结合的视觉测量系统设计与实现的任务书.docx

基于单目与惯性传感器结合的视觉测量系统设计与实现的任务书
任务书
一、任务背景
随着计算机视觉技术和惯性传感器技术的不断发展，基于单目相机和惯性传感器的视觉测量系统在机器人导航、室内定位和姿态测量等方面得到了广泛应用。而基于单目相机和惯性传感器的视觉测量系统的核心是通过相机和加速度计、陀螺仪等传感器测量得到的数据，进行传感器的数据融合以及姿态和位置估计。
本任务建立在该背景之上，要求学生通过该任务，掌握基于单目相机和惯性传感器的视觉测量系统的设计思路和方法，并结合具体实例进行设计与开发。
二、任务要求
1.了解单目相机和惯性传感器的工作原理和参数特性，熟悉相机标定和单目视觉测量等技术。
2.熟悉传感器数据融合和姿态估计算法，掌握常用的滤波算法和优化方法，如卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波和粒子滤波等。
3.掌握常见单目和惯性传感器数据采集和处理方法，熟悉常见的传感器数据融合框架和算法实现。
4.选取一种或多种单目相机和惯性传感器，设计并实现基于单目相机和惯性传感器的视觉测量系统，包括硬件设计和软件开发。
5.总结分析设计过程中遇到的问题和解决方案，给出系统的性能评价和优化建议。
三、任务流程
1.任务准备阶段
了解单目相机和惯性传感器的工作原理和参数特性，熟悉相机标定和单目视觉测量等技术，在网络和相关书籍中查找相关信息，形成文献综述。
2.系统设计阶段
选择适合的单目相机和惯性传感器，搭建相应的硬件平台，进行数据采集，编写数据处理程序，实现传感器数据融合和姿态估计算法。
3.系统实现阶段
根据系统设计阶段的方案，进行硬件组装，并编写系统软件，对系统进行测试和调试。
4.结果评价和优化阶段
对系统进行性能测试，比较测试结果与设计要求，进行数据分析，总结设计过程中的问题和解决方案，并提出优化建议。
四、任务注意事项
1.阶段任务和计划应当根据实际情况进行合理调整。
2.资源准备包括硬件和软件两方面，需要提前做好准备。
3.任务报告中应包括实验设计、数据采集和处理算法、结果展示和分析等内容。
4.任务完成后需要提交设计源代码和完整报告。
五、任务评分标准
1.文献综述（20分）
2.系统设计方案（20分）
3.系统实现和测试（30分）
4.结果展示和分析（20分）
5.报告撰写质量（10分）
总分100分
六、参考文献
1.Li,Y.,&Mourikis,A.I.(2013).High-precision,consistentEKF-basedvisual–inertialodometry.TheInternationalJournalofRoboticsResearch,32(6),690-711.
2.Wu,G.,Agarwal,P.,ShankarSastry,S.,&Li,M.(2013).Visual-inertialnavigation:Aconcisereviewofrecentadvances.IEEEJournalofSelectedTopicsinSignalProcessing,7(11),1876-1888.
3.Forster,C.,Carlone,L.,Dellaert,F.,&Scaramuzza,D.(2017).On-manifoldpreintegrationforreal-timevisual-inertialodometry.IEEETransactionsonRobotics,33(1),1-21.