ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2012
74
Здесь
1
O
и
2
O
–
оптические центры левой (первой) и правой
(
второй) телекамер. Положение точки пространства
1
i
A
−
определяет-
ся как пересечение лучей
1 1 2 1
и
i
i
O A O A
−
−
,
направление которых (углы
1
σ
и
2
σ
)
известно из положения проекций точки на изображениях.
Пусть за некоторый интервал времени
1
...
i
i
t t
−
робот повернулся на
угол
γ
.
Пусть также в
i
-
й момент времени, когда был сохранен кадр с
первой телекамеры, точка
A
в системе координат робота находилась в
положении
i
A
.
Вторая телекамера зафиксировала точку
A
в (
i
– 1)-
й
момент времени в другом положении
1
i
A
−
.
Тогда ее положение оши-
бочно будет определено как
.
i
A
′
Результаты геометрического расчета показывают, что при пово-
роте робота с угловой скоростью
/ 2
рад / с
ω π
=
и рассогласовании
времени захвата изображений 0,033 с (отставание на один кадр при
частоте видеозахвата 30
1
с
−
)
расстояние до точки пространства вы-
числяется с ошибкой порядка 35 %. Ошибка 5 % возникает при пово-
роте робота с угловой скоростью
/ 20
рад / с
ω π
=
.
Интерлейсинг и смазывание изображений также негативно влия-
ют на работу визуального одометра. Когда робот перемещается впе-
ред, вдоль оси камер, изображения не искажаются. Но при повороте
робота появляется эффект «гребенки» (интерлейсинг): четные строки
изображения отстают от нечетных, что является следствием исполь-
зования в видеосистемах чересстрочной развертки. При повороте ро-
бота со скоростью 15 °/с выделение особых точек становится невоз-
можным. Данную проблему можно решить двумя способами:
•
вычислить величину смещения строк и совместить их. Но эта
задача по ресурсоемкости соизмерима со всей задачей визуальной
одометрии;
•
удалить четные строки изображения (чересстрочная фильтра-
ция), что снизит разрешение изображений по вертикали, но скажется
на точности нахождения угла тангажа робота.
После применения чересстрочного фильтра метод FAST нор-
мально функционирует при повороте робота со скоростью до 30°/с.
При повороте робота с большей скоростью даже после фильтрации
негативного эффекта интерлейсинга изображение остается «смазан-
ным» из-за недостаточного быстродействия системы технического
зрения, а алгоритмы поиска особых точек не функционируют.
Адаптивная бинаризация изображения позволяет избавиться от
пикселей средней яркости, т. е. от «смазанных» участков, а затем
усилить контуры изображения.
Вычисление перемещения робота.
Цель алгоритма визуальной
одометрии – определить положение робота в текущий момент време-