| Περίληψη: | Η τρισδιάστατη ανακατασκευή από διαθέσιμες δισδιάστατες εικόνες αποτελεί έντονο πεδίο έρευνας στον τομέα της Υπολογιστικής Όρασης. Στόχος είναι η ακριβής αλλά και η οπτικά ικανοποιητική 3D αναπαράσταση του υπό εξέταση αντικειμένου, όπως αυτό απεικονίζεται από πολλαπλές όψεις. Τα στάδια για την επίτευξη του σκοπού αυτού περιλαμβάνουν την ανίχνευση χαρακτηριστικών από τις εικόνες, τη μελέτη της γεωμετρίας που συνδέει το δισδιάστατο με τον τρισδιάστατο χώρο καθώς και τη γνώση των μαθηματικών μοντέλων των καμερών. Ο σκοπός της παρούσας διπλωματικής ήταν η ανάπτυξη και η επέκταση μίας μεθοδολογίας για την τρισδιάσταση ανακατασκευή ενός εσωτερικού χώρου από δύο παράλληλες κάμερες, με τη βοήθεια ενός αυτόνομου, ρομποτικού οχήματος. Η τεχνική που αναπτύχθηκε βασίζεται στην αποκλειστικά οπτική πληροφορία που λαμβάνεται από ένα στερεοσκοπικό ζεύγος καμερών. Τα προβλήματα που καλούμαστε να αντιμετωπίσουμε είναι δύο: o υπολογισμός της θέσης και του προσανατολισμού της κάμερας σε κάθε νέο καρέ που λαμβάνεται κάθε χρονική στιγμή και παράλληλα η ανακατασκευή της στερεοσκοπικής σκηνής για την τρισδιάστατη αναπαράσταση του περιβάλλοντος. Το πρώτο πρόβλημα καλείται να αντιμετωπίσει ο αλγόριθμος ORB-SLAM, ενώ για τη 3D ανακατασκευή του χώρου υλοποιήθηκε ένας αλγόριθμος στρεοσκοπικής όρασης για τον υπολογισμό των τρισδιάστατων συντεταγμένων ενός σημείου στο χώρο και την εξαγωγή του point cloud. Για το σκοπό αυτό, αναπτύσεται τόσο το θεωρητικό υπόβαθρο της στερεοσκοπικής όρασης, όσο και εκείνο πάνω στο οποίο βασίζεται η μεθοδος ORB-SLAM. Το περιβάλλον ανάπτυξης του συστήματός πραγματοποιήθηκε πάνω στο πλαίσιο εργασίας (framework) ROS (Robot Operating System). Διεξήχθη ένα πλήθος πειραμάτων όπου χρησιμοποιήθηκε ένα επίγειο ρομποτικό όχημα, με τη βοήθεια του οποίου ήταν εφικτή τόσο η κίνηση μέσα στο χώρο του εργαστηρίου, όσο και η αξιοποίηση των δεδομένων για τη θέση και τον προσανατολισμό του οχήματος που εξάγονται από τους κωδικοποιητές των τροχών του. Τα πειράματα αυτά είχανε δύο στόχους. Πρώτον, να επιβεβαιώσουν την ικανότητα του συστήματός μας να εντοπίζει επιτυχώς τη θέση του μέσα σε ένα άγνωστο περιβάλλον, καθώς κατασκευάζει ένα αντιπροσωπευτικό χάρτη αυτού και τη δυνατότητά του να κατασκευάζει μία ακριβή τρισδιάστατη αναπαράσταση του χώρου. Η μεθοδολογία αυτή μπορεί να γίνει οδηγός για την υλοποίηση ενός σθεναρού συστήματος Ταυτόχρονης Εκτίμησης Θέσης και Χαρτογράφης, βασισμένο σε πληροφορία από κατάλληλους αισθητήρες πάνω στο επίγειο ρομπότ (π.χ. κωδικοποιητές τροχών) και σε οπτική πληροφορία από κάμερες, κατάλληλο για εφαρμογές πραγματικού χρόνου. Η μεθοδολογία μπορεί εύκολα να βελτιωθεί και να επεκταθεί, καθώς είναι δομημένη σε ανεξάρτητα τμήματα.
|
|---|
