Nowy algorytm do tworzenia map 3D

Geobiz | 17 czerwca 2016 | Newsy

W dniach 3-8 listopada w Tokio odbędzie się Międzynarodowa Konferencja Inteligentnych Robotów i Systemów, podczas której naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) oraz National University of Ireland (NUI) w Maynooth zaprezentują wyniki swojej pracy nad algorytmem tworzenia szczegółowych map 3D przestrzeni zamkniętych i map geodezyjnych terenów otwartych w czasie rzeczywistym. Technologia prawdopodobnie rozwiąże jeden z podstawowych problemów związanych z automatycznie tworzonymi mapami.

Chodzi o tzw. zamknięcie pętli lub drift. Zwykle dochodzi tu do błędów w szacunkach co do przebytej przez aparat mierzący drogi. W pomieszczeniach zamkniętych dochodzi wówczas do przesunięć ścian czy drzwi na mapie w stosunku do stanu faktycznego. Metoda amerykańskiego zespołu wykorzystuje śledzenie pozycji aparatu w trakcie pracy. Dzięki temu, gdy jego obiektyw kieruje się w stronę miejsca, w którym już się znajdował, algorytm analizuje poprzedni zapis, porównuje wcześniej wykonaną mapę z aktualnym widokiem i poprawia ewentualne błędy.

Badacze rozwinęli prace innego zespołu – badaczy z Imperial College London oraz Microsoft Research. Udoskonalili oni aplikację do mapowania 3D KinectFusion, wytwarzającej modele 3D w czasie rzeczywistym na podstawie czujnika Kinect, budując algorytm do tworzenia wysokorozdzielczych map 3D. Są to mapy obejmujące rozległe przestrzenie w zróżnicowanym środowisku. Stworzenie takiej mapy to ambitny plan, bo aby wygenerować dokładną mapę, trzeba mieć wiedzę o tym, jak przesiewać miliony punktów w reprezentacji trójwymiarowej przestrzeni setek metrów. Konieczny jest tu wybór punktów istotnych i odrzucenie tych, które do obrazu nie wnoszą zbyt wiele, a wręcz zakłócają jego pracę.

Metoda naukowców z MIT i NUI ma zapewniać usprawnienie prac. Szczegółowo można ją opisać jako metodę front end i back end. W metodzie front end algorytm śledzi położenie kamery w określonym momencie jej ruchu. Załóżmy, że czujnik Kinect pracuje w częstotliwości 40 klatek na sekundę. Praca algorytmu polega na zmierzeniu zakresu i kierunku ruchu pomiędzy klatkami. W tym samym czasie następuje budowa modelu 3D, na który składają się tzw. cloud slieces, czyli przekroje z tysiącami punktów w trójwymiarze. Jedno umiejscowienie kamery to jeden przekrój. Metoda back end polega na przeanalizowaniu wszystkich zarejestrowanych pozycji kamery i ustawieniu ich przez algorytm w znajomo wyglądających miejscach. Po tym następuje automatyczne dopasowanie wcześniej stworzonych przekrojów z punktami.

Jak dotąd technologię zastosowano przy tworzeniu map 3D np. w Sydney i Londynie. Naukowcy zakładają, że technologię uda się wykorzystać przy nauczaniu robotów pracy w nieznanych i potencjalnie nieznanych warunkach. W planach jest także stworzenie aplikacji.