Sensordynamik - Roboception rc visard Montage- Und Betriebsanleitung

5.2. Sensordynamik

auch im Außenbereich eingesetzt werden. Zudem können problemlos mehrere Sensoren störungsfrei
zusammen auf engem Raum betrieben werden.
Um die 3D-Informationen berechnen zu können, muss der Stereo-Matching-Algorithmus die zusam-
mengehörenden Objektpunkte im linken und rechten Kamerabild nden. Hierfür bedient er sich der
Bildtextur, d.h. der durch Muster oder Ober ächenstrukturen der Objekte verursachten Schwankungen
in der Bildintensität. Das Stereo-Matching-Verfahren kann bei Ober ächen ohne jede Textur, wie z.B. bei
glatten, weißen Wänden, keine Werte liefern. Das Stereo-Matching-Verfahren (SGM) bietet – selbst bei
feineren Strukturen – den bestmöglichen Kompromiss aus Laufzeit und Genauigkeit.
Für die Berechnung der 3D-Informationen werden folgende Softwaremodule benötigt:
• Stereokamera: Dieses Modul dient dazu, synchronisierte Stereo-Bildpaare aufzunehmen und diese
in Bilder umzuwandeln, die weitestgehend den Aufnahmen einer idealen Stereokamera entspre-
chen (Rekti zierung) (Abschnitt 6.1).
• Stereo-Matching: Dieses Modul errechnet mithilfe des Stereo-Matching-Verfahrens SGM die Dispa-
ritäten der rekti zierten Stereo-Bildpaare (Abschnitt 6.2).
Für das Stereo-Matching-Verfahren müssen die Positionen der linken und rechten Kamera sowie ihre
Ausrichtung zueinander genau bekannt sein. Dies wird durch Kalibrierung erreicht. Die Kameras des
rc_visard werden bereits im Werk vorkalibriert. Hat sich der rc_visard jedoch, beispielsweise während
des Transports, dekalibriert, muss die Stereokamera neu kalibriert werden.
• Kamerakalibrierung: Mit diesem Modul kann der Benutzer die Stereokamera des rc_visard neu ka-
librieren (Abschnitt 6.6).
5.2 Sensordynamik
Neben 3D-Informationen zu einer Szene kann der rc_visard auch Echtzeit-Schätzungen seiner Eigenbe-
wegung oder seines dynamischen Zustands bereitstellen. Hierfür misst er seine aktuelle Pose, d.h. seine
Position und Orientierung in Bezug auf ein Referenzkoordinatensystem, sowie seine Geschwindigkeit
und Beschleunigung. Für diese Messungen werden die Messungen aus der SVO (stereobasierte visuelle
Odometrie) mit den Werten des integrierten inertialen Messsystems (IMU) kombiniert. Diese Kombina-
tion wird auch als visuelles Trägheitsnavigationssystem (VINS) bezeichnet .
Die visuelle Odometrie verfolgt die Bewegung charakteristischer Punkte in Kamerabildern, um auf die-
ser Grundlage die Kamerabewegung abzuschätzen. Objektpunkte werden je nach Blickrichtung der
Kamera auf verschiedene Pixel projiziert. Die 3D-Koordinaten jedes dieser Objektpunkte lassen sich
über Stereo-Matching der Punktprojektionen im linken und rechten Kamerabild errechnen. So werden
für zwei unterschiedliche Betrachtungspositionen A und B zwei zugehörige 3D-Punktwolken errechnet.
Nimmt man eine statische Umgebung an, entspricht die Bewegung, die die eine Punktwolke in die ande-
re Punktwolke transformiert, der Kamerabewegung. Das Prinzip wird in
2D-Anwendungsfall dargestellt.
Roboception GmbH
Handbuch: rc_visard
Abb. 5.2
29
für einen vereinfachten
Rev: 21.01.1
Status: 30.01.2021