ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЛЕКСИРОВАННЫХ ДЕСКРИПТОРОВ В РЕШЕНИИ SLAM-ЗАДАЧИ

Аннотация

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.