Um sistema de baixo custo para localização utilizando sensores posicionais e estereoscopia visual
Resumo
Um dos problemas na área da robótica é chamado de Simultaneous Location and Mapping
(SLAM), e consiste da necessidade de um robô localizar-se no ambiente e mapeá-lo. O uso
de sistemas estereoscópicos é uma abordagem utilizada para a resolução deste problema.
Estes sistemas são compostos de câmeras sincronizadas via hardware de alto custo, enquanto
câmeras de baixo custo tem seu uso mais restrito para aplicações onde há pouca
movimentação. Desta maneira, este trabalho visa propor sistema de baixo custo ao utilizar
estereoscopia com baixa baseline e câmeras com baixo ângulo de visão horizontal, e sua
sincronização realizada via software, em conjunto com um filtro baseado na densidade
do mapa de disparidades das imagens capturadas, que tem por objetivo descartar frames
não retificados corretamente, o que implica a sua dessincronização. Adicionalmente,
foi desenvolvido um aplicativo Android capaz de obter e transmitir dados sensoriais de um
smartphone, como GPS e orientação, reduzindo o custo e aumentando a acessibilidade do
sistema. A partir destes dados foi possível gerar datasets de calibração e processamento
para que pudessem ser analisados posteriormente. Ao combinar a odometria visual com
os dados de sensores do smartphone contidos nos datasets, obteve-se um sistema capaz
de obter sua localização sem conhecimento prévio do ambiente com um erro similar aos
obtidos por técnicas já consolidadas de alto custo. Contudo, os dados de GPS mostraramse
imprecisos em cenários de baixa velocidade, enquanto a interferência eletromagnética
e a baixa quantidade de pontos de referência laterais prejudicaram a leitura da orientação
do dispositivo e o cálculo da odometria visual no cenário de alta velocidade. Constata-se
que o sistema não é capaz de realizar processamento em tempo real, dada a necessidade
de avaliação todos os frames para que sejam filtrados, descartando-se em torno de 60%
dos mesmos. Desta maneira, foi demonstrado que o sistema proposto de baixo custo foi
capaz de manter um erro baixo em troca de um alto tempo de processamento, potencialmente
reduzindo o custo e aumentando a acessibilidade de aplicações VSLAM. Devido à
modularidade do sistema, é possível substituir seus componentes sem grandes alterações
em sua implementação, viabilizando o uso de dispositivos com maior precisão em trabalhos
futuros.
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