Αναγνώριση αντικειμένων με προσδιορισμό θέσης και περιστροφής με χρήση RGB-D δεδομένων έπειτα από μάθηση με μοντέλα 3D-CAD

Abstract

Αναγνώριση αντικειμένων, στη επιστήμη της όρασης υπολογιστών, είναι η διαδικασία της εύρεσης και προσδιορισμού του είδους των αντικειμένων, μέσα σε μία εικόνα ή αλληλουχία εικόνων (βίντεο). Ο ανθρώπινος εγκέφαλος σε συνδυασμό με τους αισθητήρες που διαθέτει ο άνθρωπος για να αντιλαμβάνεται τον περιβάλλοντα χώρο, μπορούν με ευκολία να αναγνωρίσουν και να προσδιορίσουν το είδος τεράστιας ποικιλίας και αριθμού αντικειμένων, παρά το γεγονός πως αυτά ποικίλουν στην οπτική γωνία παρατήρησης, σε μέγεθος και κλίμακα, και μπορεί να είναι μετατοπισμένα ή περιστραμμένα. Ακόμα, ο άνθρωπος μπορεί να αναγνωρίσει αντικείμενα διαθέτοντας λίγη πληροφορία για αυτά ακόμη και όταν είναι κατά ένα μεγάλο κομμάτι τους κρυμμένα ή επισκιασμένα. Το αντικείμενο μελέτης αυτό αποτελεί μεγάλη πρόκληση για την επιστήμη των υπολογιστών, δηλαδή αυτή η ευκολία του ανθρώπου στην αναγνώρισή, να γίνει εφικτή μέσω ηλεκτρονικών υπολογιστών. H 3D αναγνώρισή περιλαμβάνει τόσο την αναγνώριση, όσο και τον προσδιορισμό της θέσης και στάσης στο χώρο από φωτογραφίες ή από 3D σάρωση του χώρου. Τυπικά, ένα παράδειγμα αντικειμένου παρουσιάζεται στο σύστημα σε ένα ελεγχόμενο περιβάλλον, και στη συνέχεια με είσοδο δεδομένων, εικόνα ή βίντεο, το σύστημα προσδιορίζει την τοποθεσία του προς αναγνώρισή αντικειμένου. Η Διαδικασία αυτή μπορεί να λάβει χώρα μετά από την απόκτηση των πληροφοριών ή σε πραγματικό χρόνο. Εξαιτίας του χαμηλού κόστους και της ευκολίας απόκτησης 3D σαρώσεων, μεγάλο κομμάτι έρευνας έχει αποδοθεί τα τελευταία χρόνια στην αναγνώρισή με 3D μέσα. Στόχος αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη και υλοποίησή ενός συστήματος αναγνώρισης αντικειμένων και προσδιορισμού της στάσης τους στο χώρο, εκμεταλλευόμενοι πληροφορία για το βάθος που προέρχεται από 3D αισθητήρα - κάμερα. Κάθε αντικείμενο περνά από διαδικασία μάθησης μέσω μιας 3D αναπαράστασης του. Το σύστημα με είσοδο μία σάρωση του χώρου και απομονώνοντάς το κάθε αντικείμενο από το περιβάλλον του, υπολογίζει το είδος του αντικειμένου και τη θέση του.