Визуальная одометрия

Визуальная одометрия — метод оценки положения и ориентации робота или иного устройства с помощью анализа последовательности изображений, снятых установленной на нем камерой (или камерами).<ref>Шаблон:Cite web</ref>

Файл:VIO sensor in various commercial quadcopters .jpg

Визуальная одометрия широко используется в коммерческих квадрокоптерах, которые обеспечивают локализацию в ситуациях, когда отсутствует GPS.

Методы визуальной одометрии используются, например в компьютерных оптических мышах. Также используются в квадрокоптерах и на марсоходах Mars Exploration Rover<ref name=Maimone2007>Шаблон:Cite journal</ref>.

В робототехнике и компьютерном зрении визуальная одометрия — это процесс определения положения и ориентации робота путем анализа связанных изображений камеры. Он использовался в широком спектре роботизированных приложений, например, на марсоходах Mars Exploration Rover.

В навигации одометрия обычно связана с использованием данных о движении приводов (к примеру от датчиков вращения) для оценки изменения положения в пространстве. Этот метод имеет свои минусы, из-за проскальзывания и неточностях при движении по неровным поверхностям, а также неприменим в роботах с нестандартными методами передвижения, к примеру в шагающих.

Визуальная одометрия подходит для точной навигации использующих любой тип передвижения на твёрдой поверхности.

Алгоритм

Большинство существующих подходов к визуальной одометрии основаны на следующих этапах.

1. Получение входного изображения
   • Существуют системы визуальной одометрии Шаблон:Iw<ref name=ChhaniyaraS>Шаблон:Cite conference</ref><ref name=Nister:2004p211 /> и стерео- (с двумя)<ref name=Nister:2004p211>Шаблон:Cite conference</ref><ref name=Comport10 /> или Шаблон:Iw.<ref name=ScaramuzzaIEEE-TRO08>Шаблон:Cite journal</ref><ref name=Corke>Шаблон:Cite conference</ref>
2. Коррекция изображения
   • использование методов обработки изображений для устранения искажений объектива и пр.
3. Обнаружение и отслеживание характерных признаков в разных кадрах
   • Шаблон:Iw
   • Выделение признаков
   • построение поля оптического потока (обычно по алгоритму Лукаса — Канаде)
4. Выявление выбивающихся значений векторов поля оптического потока и их коррекция<ref name=Campbell>Шаблон:Cite conference</ref>
5. Шаблон:Iw камеры по скорректированному оптическому потоку<ref name=Sunderhauf2005>Шаблон:Cite book Шаблон:Wayback Шаблон:Cite web</ref><ref name=Konolige2006>Шаблон:Cite journal</ref><ref name=Olson2002>Шаблон:Cite journal</ref><ref name=Cheng2006>Шаблон:Cite journal</ref>
   • Использование фильтра Кальмана или минимизация функции потерь иным методом

Методика прямой визуальной одометрии выполняет вышеуказанные операции непосредственно в датчике.<ref name=Comport10>Шаблон:Cite journal</ref><ref>Шаблон:Cite conference</ref><ref>Шаблон:Cite conference</ref>

Визиодометрия оценивает плоские вращательные перемещения между изображениями с использованием фазовой корреляции вместо извлечения признаков.<ref name=ZamanICRA>Шаблон:Cite conference</ref><ref name=ZamanJRAS>Шаблон:Cite journal</ref>

См. также

• Одометрия
• Оптический поток