Εκτίμηση Θέσης Και Τοπολογική Χαρτογράφηση Σε Αυτόνομο Κινούμενο Ρομποτικό Όχημα Με Βάση Οπτική Πληροφορία

Abstract

Ο σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η ανάπτυξη μεθοδολογίας για την επίλυση του προβλήματος της Ταυτόχρονης Εκτίμησης Θέσης και Χαρτογράφησης (SLAM) σε αυτόνομο, κινούμενο ρομποτικό όχημα. Η προτεινόμενη τεχνική βασίζεται αποκλειστικά σε οπτική πληροφορία, που λαμβάνεται από μία απλή, μονοσκοπική κάμερα, ενώ για τη μοντελοποίηση του περιβάλλοντος επελέχθη η μέθοδος του τοπολογικού χάρτη.Συγκεκριμένα, η εκτίμηση της κίνησης του οχήματος πραγματοποιήθηκε μέσω μίας απλής μορφής οπτικής οδομετρίας, ενώ όσον αφορά στην κωδικοποίηση της οπτικής πληροφορίας, χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος της αναπαράστασης εικόνας μέσωιστογράμματος στο χρωματικό χώρο «HSI». Παράλληλα, αναπτύχθηκε μία τεχνική διαχωρισμού των εικόνων σε επιμέρους τμήματα με σκοπό τη διατήρηση μέρους της γεωμετρικής πληροφορίας. Μελετήθηκαν ποικίλα χρωματικά μοντέλα και τρόποι διαμερισμού των εικόνων και αναπαράστασης των κόμβων του τοπολογικού χάρτη και πραγματοποιήθηκαν πειράματα με εικόνες από το εσωτερικό του κτιρίου της Σχολής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του ΕΜΠ. Τα αποτελέσματατων δοκιμών επιβεβαίωσαν την ικανότητα του συστήματος να εντοπίζει επιτυχώς τη θέση του μέσα στο χώρο καθώς κατασκευάζει έναν αντιπροσωπευτικό χάρτη αυτού, όπως επίσης και την ευχέρειά του στην αναγνώριση βρόχων διαφόρων μηκών.Η μεθοδολογία μπορεί να γίνει οδηγός για την υλοποίηση ενός εύρωστου συστήματος Εκτίμησης Θέσης και Χαρτογράφησης, βασισμένου αποκλειστικά σε οπτική πληροφορία και κατάλληλου για ένα ευρύ φάσμα ρομποτικών εφαρμογών και αυτόνομων οχημάτων. Η γενικότητα της μεθοδολογίας έγκειται, αφενός, στην εμβατική (modular) δομή του αλγορίθμου, χαρακτηριστικό που επιτρέπει τον ανεξάρτητο ορισμό κάθε λειτουργικού τμήματός του, και αφετέρου στην καθολικότητα της βασισμένης στην εμφάνιση προσέγγισης που υιοθετείται.