Τριδιάστατη Αναπαράσταση Για Ρομποτική Χαρτογράφηση Σε Αστικό Περιβάλλον

Abstract

Η κατασκευή μίας ακριβούς αναπαράστασης του περιβάλλοντος είναι μία από τις βασικότερες εργασίες για ένα αυτόνομο κινητό ρομπότ, δεδομένου ότι η ύπαρξη ενός τέτοιου χάρτη είναι ουσιαστικά βασική προϋπόθεση για την ανάπτυξη αποτελεσματικών στρατηγικών ρομποτικής εξερεύνησης και πλοήγησης. Οι περισσότερες ρομποτικές εφαρμογές βασίζονται σε χάρτες 2D ή υψομετρικούς χάρτες (2.5D height maps), αφού οι τρισδιάστατοι χάρτες απαιτούν μεγάλα ποσά υπολογιστικού χρόνου και κατανάλωσης μνήμης. Ωστόσο, η χρήση 3D χαρτών για την αναπαράσταση ενός περιβάλλοντος είναι πιο κοντά στην ανθρώπινη διαίσθηση και πιο λεπτομερής. Οι περισσότερες τεχνικές 3D χαρτογράφησης χρησιμοποιούν απευθείας την μέθοδο του νέφους σημείων (point clouds), ωστόσο, άλλες στρατηγικές, που βασίζονται σε διάφορες δομές δεδομένων, μπορούν να επιτύχουν γρήγορους χρόνους εισαγωγής και προσπέλασης των δεδομένων. Η συγκεκριμένη διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στην αναζήτηση και τη σύγκριση διαφόρων δομών δεδομένων όσον αφορά υπολογιστικούς χρόνους και κατανάλωση μνήμης, όπως οκτάδεντρα (octrees), πίνακες κατακερματισμού (hash-tables) και δέντρων K-d για την ακριβή 3D αναπαράσταση του περιβάλλοντος, χρησιμοποιώντας 3D σημεία. Επιπροσθέτως, παρουσιάζεται η ιδέα της προσέγγισης του περιβάλλοντος με χρήση ορθογωνίων (rectangles) ως "RMAP" και εξετάζεται η χρήση της δομής δεδομένων R-δέντρου (R-tree). Η προσέγγιση RMAP θα παρουσιαστεί τόσο με πιθανοτικό τρόπο ως πλέγμα κατάληψης (occupancy grid) όσο και μία προσέγγιση βασισμένη στην πυκνότητα των σημείων για 3D pointclouds και επίπεδα τμήματα.