Методология решения проблемы одновременной навигации и построения карты на основе комбинирования визуальных и семантических характеристик окружающей среды

А. В. Вохминцев

Аннотация


Представлен обзор результатов исследования проблемы одновременной навигации и построения карты окружающей среды. Целью исследования является повышение эффективности процессов обработки информации в методах и алгоритмах для реконструкции трехмерных сцен окружающего пространства, визуализации трёхмерных моделей и навигации мобильных платформ в неизвестной среде на основе комбинирования информации о семантических характеристиках окружающей среды и доступной мультисенсорной информации, получаемой с различных типов датчиков. Для достижения цели решаются следующие задачи. Разработка методологии для точного решения задачи SLAM, основанная на комбинировании визуальных и семантических характеристик неизвестной окружающей среды. Разработка алгоритма поиска и сопоставления особых точек на основе двумерных изображений для обработки информации о цвете в кадре. Разработка точных комбинированных методов реконструкции контекстуально сложных крупномасштабных трехмерных сцен на основе итеративного алгоритма ближайших точек для группы аффинных преобразований и для группы ортогональных преобразований. Разработка метода решения задачи навигации и определения положения мобильной платформы на сцене, основанного на комбинировании визуальных и семантических характеристик неизвестной окружающей среды и расширенной калмановской фильтрации. Разработка быстрого рекурсивного алгоритма для вычисления дискретного косинусного преобразования (ДКП) для решения задач сжатия и восстановления изображений, получаемых с множества датчиков на мобильной платформе. Разработка подхода к оптимизации графа положений мобильной платформы и обнаружению «замыканий цикла» на основе метода корзина слов и комбинировании визуальных и семантических характеристик неизвестной окружающей среды. Апробация предложенной комбинированной визуальной системы SLAM для решения задачи спасения людей. Объектом исследования является система обработки визуальной и семантической информации о неизвестной окружающей среде для решения задачи реконструкции контекстуально сложных крупномасштабных трехмерных сцен и задачи определения положения мобильной платформы на сцене в каждый момент времени. Предметом исследования являются методы, алгоритмы для решения проблемы одновременной навигации и построения карты на основе комбинирования информации о семантических и визуальных характеристиках окружающей среды.

Ключевые слова


Simultaneous Localization and Mapping; регистрация данных; Iterative Closest Point; метод Хорна; сопоставление особых точек; проблема замыкания цикла, расширенный фильтр Калмана; EKF-SLAM; Visual SLAM

Полный текст:

PDF

Литература


Vokhmintsev A., Yakovlev K. “A real-time algorithm for mobile robot mapping based on rotation-invariant descriptors and ICP” // Communications in Computer and Information Science. 2016. Vol. 661, pp. 338-350.

Vokhmintsev A., Makovetskii A., Kober V., Sochenkov I., Kuznetsov V. “A fusion algorithm for building three-dimensional maps” // In: Proceedings of the XXXVIII SPIE's Annual Meeting: Applications of Digital Image Processing (San Diego, USA, August 2015). 2015. Vol. 9599, pp. 959929-1.

Vokhmintcev A. V., Sochenkov I. V., Kuznetsov V. V., Tikhonkikh D. V. “Face recognition based on matching algorithm with recursive calculation of local oriented gradient histogram” // Doklady Mathematics. 2016. Vol. 466 (3), pp. 453-459.

Вохминцев А. В., Мельников А. В., Пачганов C. В. Комбинированные методы навигации и составления карты на основе решения вариационной задачи точка-плоскость ICP для аффинных преобразований в трехмерном пространстве // Информатика и ее применения. 2020. Т. 14 (1). C. 101-112. [[ Vokhmintsev A. V., Melnikov A. V., Pachganov S. V. “Combined methods of navigation and mapping based on the solution of the variational point-plane problem ICP for affine transformations in three-dimensional space” // Informatics and its Applications. 2020. Vol. 14 (1), pp. 101-112. (In Russian). ]]

Vokhmintcev A. V., Melnikov A. V., Mironov K. V., Burlutskiy V. V. “Reconstruction of three-dimensional map based on closed form solution of variational problem of multi-sensor data registration” // Doklady Mathematics. 2019. Vol. 99 (1), pp. 1-5.

Вохминцев А. В. Решение вариационной задачи точка-плоскость ICP на основе комбинирования визуальных и семантических характеристик трехмерной сцены // Труды института системного анализа РАН. 2020. Т. 70 (1). С. 3-14. [[ Vokhmintsev A. V. “Solution of the variational point-plane problem ICP based on the combination of visual and semantic characteristics of a three-dimensional scene” // in: Proceedings of the Institute of System Analysis of the Russian Academy of Sciences. 2020. V. 70 (1), pp. 3-14. (In Russian). ]]

Vokhmintcev A., Botova T., Sochenkov I., Sochenkova A., Makovetskii A. “Robot mapping algorithm based on Kalman filtering and symbolic tags” // In: Proceedings SPIE of the XL Applications of Digital Image Processing (San Diego, USA, August 2017). Vol. 10396, pp. 103962I-7.

Vokhmintsev A., Timchenko М., Karyakina A. “Real-time visual loop-closure detection using fused iterative close point algorithm and extended Kalman filter” // In: IEEE Proceedings of the 3nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM, (Saint-Petersburg, Russia, May 2017). 2017, pp. 1-6.

Соченков И. В., Вохминцев А. В., Кузнецов В. В., Хромов Н. А., Григорьева К. С. Поиск изображений по визуальному подобию с применением инвертированных индексов цветовых гистограмм // Информационные технологии и вычислительные системы. 2015. № 4. С. 86-94. [[ Sochenkov I. V., Vokhmintsev A. V., Kuznetsov V. V., Khromov N. A., Grigoryeva K. S. “Image search by visual similarity using inverted color histogram indices” // Information Technologies and Computing Systems. 2015. No. 4, pp. 86-94. (In Russian). ]]

Соченков И., Соченкова А., Вохминцев А. Метод обратной индексации для поиска лиц по эталону // Искусственный интеллект и принятие решений. 2017. № 1. C. 50-58. [[ Sochenkov I., Sochenkova A., Vokhmintsev A. “Reverse indexing method for face search by reference” // Artificial Intelligence and Decision Making. 2017. No. 1, pp. 50-58. (In Russian). ]]

Vokhmintsev A., Timchenko M., Melnikov A., Kozko A., Makovetskii A. “Robot path planning algorithm based on symbolic tags in dynamic environment” // In: Proceedings of the XL SPIE Applications of Digital Image Processing (San Diego, USA, August 2017). 2017. Vol. 10396, pp. 103962E1-9.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2023 А. В. Вохминцев