SZTEREÓ GÉPI LÁTÁS ALKALMAZÁSA AZ ANTROPOMORF ROBOTIKÁBAN
Szerző: PÁLINKÓ Oszkár abszolvens
Témavezető: Dr. ÓDRY Péter docens
Intézmény: Újvidéki Egyetem, Műszaki Tudományok Kara, Számítástechnikai Intézet,
Műszaki Számítástechnikai Tanszék, Újvidék
Vajdasági Magyar Felsőoktatási Kollégium
A dolgozat célja egy olyan rendszer tervezése és fejlesztése volt, amely megfelelő látási elemeket biztosít egy jövőbeli kétlábon járó antropomorf robotnak. A megvalósított rendszer konkrét feladata, hogy a környezetét elemezve felismerje az ott található lépcsőket és egyéb tárgyakat.
A sztereoszkópia alatt olyan rendszert értünk, amely egy vagy több kamera segítségével a környezet térbeliségét kísérli meg rekonstruálni. Azaz több kétdimenziós képből háromdimenziós térbeli elemeket határoz meg.
A tervezés a rendszer modelljének felállításával kezdődött, amely két kamerát tartalmaz. Ezeket olyan módon választottuk ki és helyeztük el, hogy minél jobban hasonlítsanak az emberi látási rendszer felépítéséhez. Ezután a rendszer számítógépes szimulációja következett. A szimulálció folyamán nyert kétdimenziós képek alapján sikeresen meghatároztuk a szimulált tárgyak paramétereit. Ezek közé tartoznak a robot és a tárgy közötti távolság, az általuk bezárt szög és a tárgy méretei. Az összes implementált algoritmus analitikus kifejezéseken alapszik, azaz megközelítéseket nem tartalmaz. A következő lépést maga a rendszer megvalósítása képezte. Mivel az antropomorf robot még nem áll rendelkezésre, a látási rendszert egy kis méretű, kerekeken gördülő mobil robotra szereltük fel. A kísérletek eredményei megfelelnek a szimuláció eredményeinek. Az így szerzett paraméterek valódiságát bizonyítva a robot odamegy a vizsgált tárgyhoz. A végső pozícióban a rendszer és a tárgy egymással párhuzamosan állnak meghatározott távolságra egymástól.
A dolgozat felöleli a fejlesztés minden elemét: modellezést, szimulációt, megvalósítást és kísérleti ellenőrzést. A kifejlesztett látási rendszer alapjául fog szolgálni egy jövőbeli szemi-intelligens vizuális modulnak.Kulcsszavak: gépi látás, robotika, sztereoszkópia
STEREOSCOPIC VISION FOR A HUMANOID ROBOT
Author: Oszkár PÁLINKÓ, final year
Mentor: Dr. Péter ODRY, university professor
Institution: University of Novi Sad, Faculty of Engineering, Institute for Computing
and Automation, Chair for Computer Engineering, Novi Sad
Hungarian College for Higher Education in Vojvodina
The topic of this paper is the application of stereoscopic computer vision in anthropomorphic (humanoid) robotics. The goal is to design a visual system that will recognize and analyze a flight of stairs in the scene as well as other objects on the robot's path.
Stereoscopy is a field of computer vision that tends to get 3D information of a scene using two or more 2D representations (images) of it.
The first step in the design was to set a model of the visual system with two cameras. They were set up so as to match the criteria of anthropomorphism. In the next step, a computer-based simulation was conducted, which is called a virtual scene. Based on 2D still images of this scene, various parameters of the objects were infered, e.g. the robot-object distance, robot-object angle in the horizontal plane, height, width and depth of the object. All the implemented algorithms are analytic. No approximations were made in the calculation.
The next step was to build an actual, experimental visual system, to verify the simulations. As the mentioned humanoid robot is not yet built, a small-scale, wheeled mobile robot was used instead as the carrier for the system. The experiments asserted the simulation results, though in limited precision, as real cameras were used.
In conclusion, this paper presents the whole development process for a visual system: modelling, simulation, realization and experimental validation. This system represents the starting platform for the development of a future semi-intelligent visual modul.
Keywords: computer vision, robotics
STEREOSKOPSKI SISTEM ROBOTSKE VIZIJE
Autor: Oskar PALINKO, apsolvent
Mentor: Dr Peter ODRI, docent
Ustanova: Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Institut za računarstvo
i automatiku,
Katedra za računarsku tehniku, Novi Sad
Kolegijum za visoko obrazovanje vojvođanskih Mađara
Tema rada je računarska vizija antropomorfnih robota primenom stereoskopije. Cilj rada je projektovanje i realizacija sistema vizije koji će da rei postavljene zadatke. Među te zadatke spada prepoznavanje i analiza stepenika na sceni kao i drugih objekata koji se mogu naći na putu robota.
Stereoskopija je oblast vizije u kojoj se određuju 3D elementi neke scene a na osnovu dve ili vie dvodimenzionalnih slika te scene.
U projektovanju se polo od postavke modela sistema koji sadri dve kamere. One su odabrane i postavljene tako da bi antropomorfnost, iliti čovekolikost, robota bila to bolje zadovoljena. Zatim je realizovana virtuelna scena, tj. računarska simulacija vizuelnog sistema. Na osnovu slika te scene, uspeno su određeni parametri virtuelnih objekata koji su se nalazili u sceni. Određena je njihova udaljenost, ugao u horizontalnoj ravni u odnosu na robot, visina, irina i dubina. Svi implementirani algoritmi su analitički. Ne sadre aproksimacije u računicama. Sledeći korak je predstavljala sama fizička realizacija sistema. Poto humanoidni robot tek treba da se sagradi na fakultetu, u svrhe testiranja je iskoričćen mali, mobilni robot na točkovima. Eksperimenti su potvrdili simulacione rezultate iz prethodnog koraka. Kako bi se predočila funkcionalnost sistema, realizovan je i prilaz robota objektu na sceni, tako da ivice objekta i robota budu paralelne i da je razdaljina među njima u konačnom poloaju robota bude konstantna.
U ovom radu je prikazano modelovanje, simulacija, fizička realizacija kao i eksperimentalna validacija sistema. Time je zaokruen ceo razvojni proces. Ovaj vizuelni sistem predstavlja osnovu za dalji razvoj jednog budućeg semi-inteligentnog modula.Ključne reči: računarska vizija, robotika