Vizuální lokalizace pro experimentaci v mobilní robotice

Abstract

Cílem práce bylo navrhnout 6DoF vizuální lokalizační systém pro experimentální arénu, která je určena zejména pro pozemní mobilní roboty. Na začátku práce je přehled lokalizačních systémů rozdělených podle fyzikálního principu fungování. Pro každou skupinu jsou uvedeny základní vlastnosti i konkrétní příklady systémů. Dále se práce zabývá návrhem samotného lokalizačního systému, který byl postaven na systému WhyCon. Tento systém pracuje s jednou kamerou. Detekuje kruhové značky, pro něž určuje jejich polohu v uživatelem určené rovině. Pro toto 2D rozpoznávání byly navrženy a implementovány dva systémy, které z těchto dat dokáží pro vlastní značku určit polohu a natočení v 3D prostoru. Značka sestává ze čtyř v rovině pevně umístěných značek pro program WhyCon. První systém byl postaven na metodě výpočtu 3D polohy ze tří bodů ležících na přímce. Druhý využíval převzatý algoritmus pro výpočet P3P problému. Oba systémy byly testovány simulacemi i v reálných podmínkách.

The thesis focuses development of practical 6DoF visual localization system for experimentation in ground robotics. The thesis brings overview of existing localization systems and classifies these according to their functional principles. Basic properties and use cases of these systems are discussed for each of the groups. The main idea of the herein presented work builds on the top of a localization system entitled WhyCon. The system takes the advantage of a monocular camera and performs 2D positioning via detection of B/W roundel pattern in a plane, set by the user. The work comprises two solutions to the 6DoF localization problem. Both the solutions provide extend the WhyCon system for use for computation of 3D pose and rotation of a pattern landmark in space. The used landmark consists of 4 roundel patterns organized in a specific formation. As the first solution computes 3D pose from projections of three points which are in line, the other approach applies adopted P3P problem solver. Both the approaches are simulated, tested and evaluated in real conditions.