ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЛЕКСИРОВАННЫХ ДЕСКРИПТОРОВ В РЕШЕНИИ SLAM-ЗАДАЧИ
Ключевые слова:
Дальнометрический сенсор, облако точек, телевизионное изображение, комплексированное изображение, комплексированный дескрипторАннотация
Рассмотрена актуальная задача определения всех шести координат (трех линейных
и трех угловых) текущего положения мобильного робота (беспилотного летательного
аппарата) по видео-дальнометрическим изображениям внешней среды (объемным раскра-
шенным облакам точек), формируемым бортовой комплексированной системой техниче-
ского зрения, построенной на базе 3D-дальнометрического сенсора (лидара) и цветной
видеокамеры, при движении (полете) в неизвестной среде. Предложен алгоритм видео-
навигации, основанный на использовании комплексированных (видео-дальнометрических)
дескрипторов, для описания которых используются яркостные и геометрические пара-
метры. Сформулированы правила формирования комплексированного дескриптора, обес-
печивающие выделение с помощью оператора Собеля особых (центральных) точек деск-
риптора и вычисление яркостных и геометрических параметров в его локальной области.
Дополнение яркостных параметров дескриптора, формируемых видеокамерой, геометри-
ческими параметрами, формируемых дальнометрическим сенсором, снимает проблему
инвариантности дескриптора к масштабу и тем самым существенно снижает трудоем-
кость вычислений при его выделении. Описаны правила нахождения соответствующих
друг другу комплексированных дескрипторов в последовательности комплексированных
изображений, основанные на вычислении разности яркостных и геометричесих параметров сравниваемых дескрипторов. Выполнена оценка ошибки решения навигационной задачи
с использованием комплксированных дескрипторов в зависимости от ошибки сенсоров
системы технического зрения и геометрических размеров дескриптора. За счет построе-
ния гистограмм решения навигационной задачи по каждой координате объекта управления
для всех пар соответствующих друг другу дескрипторов достигнута статистически ус-
тойчивая высокая достоверность решения полной навигационной задачи. При этом ошиб-
ка решения навигационной задачи получилась на порядок меньше ошибки при формировании
системой технического зрения комплексированных изображений. Использование комплек-
сированных дескрипторов позволило при сравнительно малом объеме вычислений с прием-
лемой точностью и быстродействием решить полную навигационную задачу, что обеспе-
чивает решение SLAM-задачи на бортовых вычислителях в темпе движения объекта
управления. Эффективность предложенных алгоритмических и разработанных программ-
но-аппаратных средств подтверждена натурными экспериментами, проведенными в ре-
альных условиях различных сред.
