Sensordynamik - Roboception rc visard Bedienungsanleitung

Um die 3D-Informationen berechnen zu können, muss der Stereo-Matching-Algorithmus die zusammengehören-
den Objektpunkte im linken und rechten Kamerabild finden. Hierfür bedient er sich der Bildtextur, d.h. der durch
Muster oder Oberflächenstrukturen der Objekte verursachten Schwankungen in der Bildintensität. Das Stereo-
Matching-Verfahren kann bei Oberflächen 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 Kom-
promiss 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 Bil-
der umzuwandeln, die weitestgehend den Aufnahmen einer idealen Stereokamera entsprechen (Rektifizie-
rung) (Abschnitt 6.1).
• Stereo-Matching: Dieses Modul errechnet mithilfe des Stereo-Matching-Verfahrens SGM die Disparitäten
der rektifizierten 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 kalibrie-
ren (Abschnitt 6.6).

5.2 Sensordynamik

Neben 3D-Informationen zu einer Szene kann der rc_visard auch Echtzeit-Schätzungen seiner Eigenbewegung
oder seines dynamischen Zustands bereitstellen. Hierfür misst er seine aktuelle Pose, d.h. seine Position und Ori-
entierung 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 Kombination wird auch als visuelles Trägheitsnavi-
gationssystem (VINS) bezeichnet .
Die visuelle Odometrie verfolgt die Bewegung charakteristischer Punkte in Kamerabildern, um auf dieser Grund-
lage die Kamerabewegung abzuschätzen. Objektpunkte werden je nach Blickrichtung der Kamera auf verschiede-
ne Pixel projiziert. Die 3D-Koordinaten jedes dieser Objektpunkte lassen sich über Stereo-Matching der Punktpro-
jektionen im linken und rechten Kamerabild errechnen. So werden für zwei unterschiedliche Betrachtungspositio-
nen A und B zwei zugehörige 3D-Punktwolken errechnet. Nimmt man eine statische Umgebung an, entspricht die
Bewegung, die die eine Punktwolke in die andere Punktwolke transformiert, der Kamerabewegung. Das Prinzip
wird in Abb. 5.2 für einen vereinfachten 2D-Anwendungsfall dargestellt.
5.2. Sensordynamik 29