О некоторых алгоритмах визуальной навигации автономного необитаемого подводного аппарата с использованием стереоизображений

Автор: Бобков В.А., Мельман С.В., Толстоногов А.Ю., Щербатюк А.Ф.

Журнал: Подводные исследования и робототехника @jmtp-febras

Рубрика: Модели, алгоритмы и программные средства

Статья в выпуске: 2 (22), 2016 года.

Бесплатный доступ

Описан метод визуальной навигации автономного необитаемого подводного аппарата по стереоизображениям с реализацией адаптивной методики расчета траектории и 6-ти облачного алгоритма вычисления локальных перемещений с использованием данных от бортовых навигационно-пилотажных датчиков. Метод основывается на реализации подхода, известного как визуальная одометрия. Предлагаемая адаптивная методика оптимизирует размер шага при расчете траектории движения с учетом данных о геометрии сцены, предварительно задаваемой степени перекрытия соседних видов камеры и скорости движения аппарата. Как следствие, время расчета траектории существенно снижается без ущерба достигаемой точности навигации. 6-ти облачный алгоритм вычисления локальных перемещений расширяет классическую схему формирования 3D облаков за счет обработки данных от 3-х соседних позиций. Алгоритм включения в расчетную схему визуального метода дополнительной информации, получаемой бортовой навигационной системой (измерение углов ориентации аппарата), позволил снизить величину накапливаемой ошибки локализации. Приведены оценки эффективности предлагаемых модификаций алгоритма, полученные по результатам вычислительных экспериментов с виртуальными сценами и на реальных данных. Для подготовки виртуальных сцен и измерения ошибок метода использовался ранее разработанный авторами программный имитационный моделирующий комплекс, предназначенный для исследования методов управления АНПА и моделирования его рабочих миссий.

Еще

Визуальная одометрия, автономный необитаемый подводный аппарат, навигация, стереоизображения, адаптивный метод

Короткий адрес: https://readera.ru/14339945

IDR: 14339945

Список литературы О некоторых алгоритмах визуальной навигации автономного необитаемого подводного аппарата с использованием стереоизображений

  • Boreyko A.A., Moun S.A., Scherbatyuk A.Ph. Precise UUV positioning based on images processing for underwater construction inspection//Proceedings of the PACOMS08. Bangkok, 2008. P. 14-20.
  • Борейко А.А., Мун С.А., Щербатюк А.Ф. Определение движения подводного аппарата на основе обработки видеоизображений//Мехатроника, автоматизация, управление. 2008. № 8. C. 2-8.
  • Борейко А.А., Воронцов А.В., Кушнерик А.А., Щербатюк А.Ф. Алгоритмы обработки видео изображений для решения некоторых задач управления и навигации автономных необитаемых подводных аппаратов//Подводные исследования и робототехника. 2010. №1. C. 29-39.
  • Goi V.A., Gatsenko A., Shestopalov G., Sporyshev M.S., Tolstonogov A.Yu., Scherbatyuk A.F. Stabilization of an autonomous underwater vehicle relative to the bottom of the sea by the means of stereoscopic vision//Proceedings of the OCEANS 2015 MTS/IEEE Conf. Genova, Italy, 2015. P. 138-140.
  • Nister D., Naroditsky O., Bergen J. Visual odometry//IEEE Conf. on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR). 2004. Vol. 1. P. 652-659. IEEE Conf. Publ DOI: 10.1109/CVR.2004.1315094
  • Rusinkiewicz S., Levoy M. Efficient variants of the ICP algorithm//Proc. of the Third Int. Conf. on 3D Digital Imaging and Modeling. 2001. P. 145-152. IEEE Conf. Publ DOI: 10.1109/IM.2001.924423
  • Salvi J., Petillot Y., Thomas S., Aulinas J. Visual slam for underwater vehicles using video velocity log and natural landmarks//in OCEANS 2008. 2008. P. 1-6. IEEE Conf. Publ DOI: 10.1109/OCEANS.2008.5151887
  • Konolige K., Agrawal M., Bolles R., Cowan C., Fischler M., Gerkey B. Outdoor mapping and navigation using stereo vision//10th Int. Symp. on Experimental Robotics (ISER). P. 156-162 DOI: 10.1007/978-3-540-77457-0-17
  • Бобков В.А., Машенцев В.Ю. Визуальная навигация подводного аппарата для целей локального маневрирования//Подводные исследования и робототехника. 2013. №2(16). C. 33-37.
  • Hogue A., German A., Jenkin M. Underwater environment reconstruction using stereo and inertial data//IEEE Int. Conf. «Systems, Man and Cybernetics». 2007. P. 2372-2377. IEEE Conf. Publ DOI: 10.1109/ICSMC.2007.4413666
  • Leutenegger S., Lynen S., Bosse M., Siegwart R., Furgale P. Keyframe-based visual-inertial odometry using nonlinear optimization//The International Journal of Robotics Research. 2014. Dec. 15. P. 34-38.
  • Colle E., Galerne S. Mobile robot localization by multiangulation using set inversion//Robotics and Autonomous Systems. 2013. Vol. 61. January. P. 39-48.
  • Бобков В.А., Pоньшин Ю.И., Машенцев В.Ю., Кудpяшов А.П. Навигация автономного подводного аппарата по видеопотоку//Информационные технологии. 2013. №3. C. 36-41.
  • Машенцев В.Ю., Бобков В.А., Щербатюк А.Ф., Толстоногов А.А. Визуальная навигация по стереоизображениям//VI Всерос. науч.-техн. конф. "Технические проблемы освоения Мирового океана". Владивосток: Дальнаука, 2015. C. 381-385.
  • Bobkov V., Mashentsev V., Tolstonogov A., Scherbatyuk A. Adaptive Method for AUV Navigation Using Stereo Vision//Proc. of the 26th ISOPE Int. Ocean and Polar Eng. Conf. Rhodes, Greece, 2016. P. 116-121.
  • Мельман С.В., Бобков В.А., Инзарцев А.В., Павин А.М., Черкашин А.С. Программный моделирующий комплекс для автономных подводных аппаратов на базе многопроцессорной архитектуры//Подводные исследования и робототехника. 2015. №1(19). C. 23-32.
Еще
Статья научная