Útvonalkeresés Time of Flight (ToF) kamera és Fuzzy logika segítségével
Útvonalkeresés Time of Flight (ToF) kamera és Fuzzy logika segítségével
Király Kristóf MSc I. évf.
e-mail: kiralykristof55@gmail.com
Konzulens: Pizág Bertalan, Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék
e-mail: pizag@mogi.bme.hu
A tudomány jelenlegi állása és az ipari tendenciák azt mutatják, hogy a jövőben jelentős szerepe lesz az autonóm, sofőr nélküli módon közlekedő járműveknek. Látható az is, hogy mindehhez szükséges a megfelelő szenzorika megléte a járműveken, hiszen az ilyen járművek közlekedése egy rengeteg változós, nehezen megoldható feladat. Jelen dolgozat célja, hogy megvizsgálja a ToF kamerák felhasználási lehetőségeit autonóm járművek esetében, valamint az így kapott adathalmaz (3D pontfelhő és szürkeárnyalatos képek) feldolgozását is vizsgálja Fuzzy logika segítségével. Cél továbbá egy útvonal meghatározása a feldolgozott adatok alapján.
A Time of Flight kamerák közeli infravörös (NIR) fényimpulzusok „repülési idejét” figyelik, azaz az infravörös fény villanása után méri a szenzorhoz való visszaérkezéséhez szükséges időt. Ez alapján létrehoz egy pontfelhőt, amely egy jó leképezést ad a környezetről. Előnye ezeknek a kameráknak az egyszerű felépítésük, hiszen csupán egy kamerából és infravörös fényforrásokból állnak.
A kapott pontfelhőket a MATLAB Computer Vision Toolbox moduljának segítségével kerültek feldolgozásra, megfelelő transzformációkat végezve rajtuk, majd ezeknek X-Y-Z koordinátákkal jellemezhető ponthalmazokká való átalakítását elvégezve vált könnyen feldolgozhatóvá az adathalmaz. Ez rácsosan felosztásra került, hogy így könnyebben vizsgálható legyen a kamera által érzékelt környezet.
Ezek a rácselemek több szempontból is vizsgálatra és feldolgozásra kerültek, így a talaj felületi minősége (sima/durva útfelület), a környezet domborzati viszonyai, valamint az akadályok száma és magassága is vizsgálatra kerültek különböző statisztikai és képfeldolgozási módszerekkel. Az így kapott mutatókat már egy Fuzzy szabályrendszerbe lehetett foglalni, ahol a bemenetekre meghatározott megfelelő határértékekkel és függvényalakokkal, valamint megfelelő kimeneti nehézségi függvénnyel a szabályrendszer alapján megkapjuk az adott rácselemek nehézségét az azon való közlekedés szempontjából.
Az útvonalkeresés ezen nehézségi értékek ismeretében lehetségessé vált, megfelelő szélességű, alacsony nehézségi értékű rácselem-csoportok keresésével. Ezen csoportok kiszűrése két konvolúciós mátrix segítségével valósulnak meg. A szűrés után egyértelműen elkülöníthető útvonal-opciók maradnak, amely lehetővé teszi az adott területen való áthaladást egy jármű számára.
A dolgozat alapján látható, hogy a ToF kamerák felhasználása egy valós és jó opciónak tűnik az autonóm járművek területén, elsődlegesen a járműhöz közeli tartományban. Így például egy kisméretű robot, lassan közlekedő jármű, vagy automata parkolórendszer esetén jó hatékonysággal működhet a rendszer.
Irodalom:
1. T. Luettel, M. Himmelsbach and H. Wuensche, "Autonomous Ground Vehicles—Concepts and a Path to the Future," in Proceedings of the IEEE, vol. 100, no. Special Centennial Issue, pp. 1831-1839, 13 May 2012, doi: 10.1109/JPROC.2012.2189803.
2. LI, Larry, et al. Time-of-flight camera–an introduction. Technical white paper, 2014, SLOA190B.
szerző
-
Király Kristóf
Mechatronikai mérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Pizág Bertalan
tanársegéd, Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék