阮晓钢，余鹏程，朱晓庆

(1.北京工业大学信息学部，北京 100124；2.计算智能与智能系统北京市重点实验室，北京 100124)

视觉里程计[1](visual odometry,VO)解决同时定位和地图构建中的定位问题，主要用来求解相机在未知环境中的位姿并绘制出相机运动的轨迹.该技术被广泛应用于无人驾驶、机器人、潜航器等系统，是继惯性导航、车轮里程计等定位技术之后的一种新的导航技术.视觉里程计利用相机捕获连续运动时间内的图片序列，然后通过算法计算出相邻图片间的运动关系，最终输出相机的相对姿态，其中包括旋转和平移信息，这一过程也被称为视觉位姿估计[2].

视觉里程计的早期研究是针对火星探索计划进行的，2004年Nister等提出并搭建了最早的VO系统，为后续的VO系统的研究提供了优秀的范例和参考.视觉里程计可以分为单目、双目和深度(RGB-D)相机视觉里程计.根据采用的求解方法又可以划分为基于间接法[3-4]和直接法[5-6]的视觉里程计.间接方法在连续帧的匹配特征之间执行几何变换来计算相机运动的大致位姿，然后通过局部或全局的光束平差法(bundle adjustment,BA)进行位姿优化.其中基于特征法的位姿估计充分利用了图片的几何信息，主要包含特征提取、特征匹配、误匹配剔除和运动估计等步骤.而基于直接法的位姿估计使用了图片的光度信息，直接通过计算像素值来估计相机的运动.但这些系统都存在一定的问题，直接法是基于相邻图片之间的灰度不变假设，然后……