2018-Dec-12

Senast uppdaterad10:39:31 AM GMT

Ny algoritm skapar 3D-kartor i realtid

Skriv ut
Algoritmen1
Algoritmen skapar detaljrika 3D-kartor av inomhus- och utomhusmiljöer i realtid. Innovationen löser ett stort problem inom automatiserad kartläggning.

Det är forskare vid MIT-institutet och National University of Ireland som utvecklat kartläggningsalgoritmen. Forskarna har testat algoritmen på videoklipp tagna med en Kinect-kamera. Videoklippen har dokumenterat slingrande korridorer och trappor i MIT-universitetet. Med tillämpning av sin kartläggningsteknik på filmerna kunde forskarna skapa detaljerade 3D-kartor av omgivningarna. När kameran återvände till sin utgångspunkt upptäckte forskarna att när den kom till en välkänd miljö kunde algoritmen snabbt kombinera bilder för att effektivt ”sluta cirkeln” och skapa en kontinuerlig, realistisk 3D-karta i realtid.

Problemet med ”loop closure” avhjälps

Innovationen löser ett stort problem inom automatiserad kartläggning kallad ”loop closure”. Det handlar om att när kameran panorerar över ett rum eller en korridor uppstår ofta smärre fel. Det kan vara en dörr som hamnar en aning åt höger eller en vägg som kan se större ut än vad den är. På långa avstånd kan felen breda ut sig och resultera i en osammanhängande karta. Med den nya kartläggningstekniken kopplas kartan genom att spåra en kamerans position i rymden under hela dess utbredning. När en kamera återvänder till en plats där den tidigare varit fastställer algoritmen vilka punkter som måste korrigeras i 3D-kartan, utgående från kamerans tidigare lägen.Algoritmen3

Algoritmen mäter kamerans förflyttning

Forskarna använder kartläggningsalgoritmen för att spåra en kameraposition vid en given tidpunkt längs vägen. Medan Kinect-kameran tar 30 bilder per sekund mäter algoritmen hur mycket och i vilken riktning kameran har flyttats mellan varje bildruta. Algoritmen bygger samtidigt upp en 3D-modell som består av små ”molnskivor” (tvärsnitt av tusentals 3D-punkter i omgivningen). Varje ”molnskiva” är kopplad till en viss kamerapose. När kameran sedan flyttas ned en passage integreras molnskivorna i en 3D-karta som representerar ett större fågelperspektiv över rutten. Tekniken tar sedan hand om alla kameraposer som spårats upp och strukturerar upp dem. Tekniken justerar automatiskt tillhörande molnskivor tillsammans med de tusentals punkterna. Denna strategi innebär att man slipper bestämma punkt för punkt som ska flyttas.

Teknik för att styra robotar
alt

– Innan kartan har blivit korrigerad är allt i en enda oordning. Vi använder kunskap om var kameran varit för att reda ut röran. Tekniken vi utvecklat gör att du kan flytta om kartan så att brister och defekter iordningsställs. Tekniken skulle kunna användas för att styra robotar genom potentiella farliga och okända miljöer, berättar Thomas Whelan, doktorand vid National University of Ireland.

– Jag har en dröm om att göra en komplett modell av hela MIT-institutet. Med denna 3D- karta skulle en nyanländ student vid universitetet kunna utforska byggnaden genom att "simma" genom universitetet som om det vore ett stort akvarium . Det finns dock fortfarande mer arbete att göra men jag tror att det är genomförbart, berättar John Leonard, en annan forskare ur teamet, knuten till MIT:s laboratorie för datavetenskap och artificiell intelligens.

Forskarna i teamet kommer att presentera sina forskningsresultat vid en konferens i Tokyo i år: the 2013 International Conference on Intelligent Robots and Systems in Tokyo”.            

Caroline Wetter

TwitterFacebookDigg