5
Регистрация дальнометрических и телевизионных данных при построении...
2
2
1
1
k
k
i
i
i
i
i
i
E p p
n n
,
где
0
0
* *;
*
i
i
i
i
p qp q sq n qn q
;
k
– число пар найденных дескрипторов;
q*
– сопряженный кватернион;
0
,
i
i
p p
и
0
,
i
i
n n
– пары точек и нормалей
(представленных кватернионами) соответствующих дескрипторов.
Итерации выполняются до достижения сходимости. На каждом
шаге алгоритма облако точек нового дальнометрического изображения
переводится в старую систему координат. При многократном повторе-
нии алгоритма в процессе движения с сохранением (регистрацией)
новых и прошлых комплексированных изображений в единой системе
координат строится обобщенная виртуальная трехмерная модель внеш-
ней среды.
Тестирование предложенных алгоритмов обработки комплекси-
рованных изображений с применением аппарата двойных кватерни-
онов показало их высокую вычислительную эффективность и воз-
можность решения задачи регистрации в режиме реального времени
при ограниченной вычислительной мощности (совмещение пары
изображений размером 320×240 занимает 90 мс на процессоре Intel
Core i7). Это особенно важно при использовании предлагаемых
средств в мобильных роботах, для которых характерны жесткие мас-
совые, габаритные и мощностные ограничения, предъявляемые к бор-
товой аппаратуре. Для решения задачи регистрации в работе [1] при-
менялся алгоритм трехмерной экстремальной навигации
(вычислялись две линейные координаты, соответствующие плоскости
перемещений, и одна угловая – курс), а в настоящей статье – шести-
мерный алгоритм, определяющий перемещение (три линейные коор-
динаты) и вращение (три угловые координаты) сенсора в любых
направлениях. Последнее обстоятельство позволяет использовать
предлагаемые средства регистрации не только в мобильных роботах,
функционирующих в искусственных (плоских) средах, но и в робо-
тах, работающих в более сложных или реальных средах (многоэтаж-
ные здания, индустриально-городская среда, подвергшаяся разруше-
нию, пересеченная местность), а также в беспилотных летательных
аппаратах [9].
Обобщенная виртуальная трехмерная модель внешней среды
может быть использована, например, для моделирования виртуального
движения с синхронным синтезом виртуальных трехмерных цветных
изображений, соответствующих точкам траектории движения. При
этом траектория может и не проходить по точкам, где были получены
исходные комплексированные изображения (рис. 4).
