Preview

Мехатроника, автоматизация, управление

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Использование текстуры линейных объектов для построения модели внешней среды и навигации

https://doi.org/10.17587/mau.20.490-497

Полный текст:

Аннотация

Рассмотрены актуальные задачи 3D-реконструкции модели индустриально-городской среды и навигации, решаемые путем выделения и идентификации в процессе движения текстурированных линейных объектов по данным бортовой комплексированной системы технического зрения, состоящей из взаимно-юстированных 3D-лазерного сенсора и видеокамеры с общей зоной обзора. Для полного решения навигационной задачи (определения трех линейных и трех угловых координат объекта управления) необходимо в процессе движения в последовательности облаков точек, формируемых 3D-лазерным сенсором, выделять и идентифицировать не менее трех взаимно не параллельных плоских объектов. В случае выделения менее трех плоских объектов (например, в средах, подвергшихся разрушениям) навигационная задача решается не полностью (определяются однозначно не все координаты, а некоторые координаты связываются линейной или нелинейной зависимостями). В этих случаях предлагается дополнительно использовать формируемую видеокамерой текстуру выделяемых плоских объектов. В статье приведен анализ особенностей решения навигационной задачи в зависимости от числа выделяемых и идентифицируемых текстурированных линейных объектов в текущих комплексированных дальнометрических изображениях. Предложены алгоритмы решения навигационной задачи при выделении и идентификации в процессе движения одного текстурированного линейного объекта и двух текстурированных не параллельных друг другу линейных объектов. Показано, что в первом случае использование текстуры позволяет свести решение навигационной задачи к трехмерной, а во втором случае — к одномерной задаче оптимизации (поиску глобального оптимума функционала соответственно от трех и одной переменной). Предложенные алгоритмы обработки комплексированных изображений обеспечивают полное решение навигационной задачи даже при выделении менее трех линейных объектов, что существенно повышает достоверность решения навигационной задачи и построения модели внешней среды даже в индустриально-городских средах, подвергшихся разрушению, и, следовательно, надежность функционирования и живучесть наземных и воздушных робототехнических средств в автономных режимах движения. Приведены результаты работы соответствующих программно-аппаратных средств в реальных индустриально-городских средах, подтверждающие корректность и эффективность предлагаемых алгоритмов.

Об авторах

В. П. Носков
МГТУ им Н. Э. Баумана
Россия

Кандидат технических наук, доцент, зав. сектором 

г. Москва



И. О. Киселев
МГТУ им Н. Э. Баумана
Россия

Аспирант 

г. Москва



Список литературы

1. Лапшов В. С., Носков В. П. и др. Бой в городе. Боевые и обеспечивающие роботы в условиях урбанизированной территории // Известия ЮФУ. Технические науки № 3, 2011. С. 142—146.

2. Smith R., Self M., Cheeseman P. Estimating uncertain spatial relationships in robotics // Autonomous robot vehicles. — Springer, New York, NY, 1990. С. 167—193.

3. Leonard J. J., Durrant-Whyte H. F. Simultaneous map building and localization for an autonomous mobile robot //Proceedings IROS’91: IEEE/RSJ International Workshop on Intelligent Robots and Systems’ 91. — IEEE, 1991. — С. 1442—1447.

4. Каляев А. В., Носков В. П., Чернухин Ю. В., Каляев И. А. Однородные управляющие структуры адаптивных роботов. М.: Наука, 1990. 147 с.

5. Лакота Н. А., Носков В. П., Рубцов И. В., Лундгрен Я.-О., Моор Ф. Опыт использования элементов искусственного интеллекта в системе управления цехового транспортного робота // Мехатроника. 2000. № 4. С. 44—47.

6. Носков В. П., Рубцов И. В. Опыт решения задачи автономного управления движением мобильных роботов // Мехатроника, автоматизация, управление. 2005. № 12. С. 21—24.5.

7. Носков В. П., Носков А. В. Навигация мобильных роботов по дальнометрическим изображениям // Мехатроника, автоматизация, управление. 2005. № 12. С. 16—21.

8. Загоруйко С. Н., Казьмин В. Н., Носков В. П. Навигация БПЛА и 3D-реконструкция внешней среды по данным бортовой СТЗ // Мехатроника, автоматизация, управление. 2014. № 8. С. 62—68.

9. Haehnel A. S. D., Thrun S. Generalized ICP // Proc. of Robotics: Science and Systems (RSS). — 2009.

10. Mitra N. J. et al. Registration of point cloud data from a geometric optimization perspective // Proceedings of the 2004 Eurographics/ACM SIGGR APH symposium on Geometry processing. — ACM, 2004. С. 22—31.

11. Казьмин В. Н., Носков В. П. Выделение геометрических и семантических объектов в дальнометрических изображениях для навигации роботов и реконструкции внешней среды // Известия ЮФУ. Технические науки". 2015. № 10 (171) (Тематический сборник "Проблемы управления и робототехники"). С. 71—83.

12. Носков В. П., Киселев И. О. Трехмерный вариант метода Хафа в реконструкции внешней среды и навигации // Мехатроника, автоматизация, управление. 2018. № 8. С. 552—560.

13. Носков В. П., Киселев И. О. Выделение плоских объектов в линейно структурированных 3D-изображениях // Робототехника и техническая кибернетика. 2018. № 2(19). С. 31—38.

14. Носков А. В., Рубцов И. В., Романов А. Ю. Формирование объединенной модели внешней среды на основе информации видеокамеры и дальномера // Мехатроника, автоматизация, управление. 2007. № 8. C. 2—5.

15. Bylow E., Sturm, Jürgen & Kerl, Christian & Kahl, Fredrik & Cremers, Daniel. Real-Time Camera Tracking and 3D Reconstruction Using Signed Distance Functions // Robotics: Science and Systems, 2013.


Для цитирования:


Носков В.П., Киселев И.О. Использование текстуры линейных объектов для построения модели внешней среды и навигации. Мехатроника, автоматизация, управление. 2019;20(8):490-497. https://doi.org/10.17587/mau.20.490-497

For citation:


Noskov V.P., Kiselev I.O. Using Texture of Linear Objects for Build Enviroments Model and Navigations. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2019;20(8):490-497. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.20.490-497

Просмотров: 101


ISSN 1684-6427 (Print)
ISSN 2619-1253 (Online)