Визуальная одометрия

Визуальная одометрия — метод оценки положения и ориентации робота или иного устройства с помощью анализа последовательности изображений, снятых установленной на нем камерой (или камерами).^[1]

Визуальная одометрия широко используется в коммерческих квадрокоптерах, которые обеспечивают локализацию в ситуациях, когда отсутствует GPS.

Методы визуальной одометрии используются, например в компьютерных оптических мышах. Также используются в квадрокоптерах и на марсоходах Mars Exploration Rover^[2].

В робототехнике и компьютерном зрении визуальная одометрия — это процесс определения положения и ориентации робота путем анализа связанных изображений камеры. Он использовался в широком спектре роботизированных приложений, например, на марсоходах Mars Exploration Rover.

В навигации одометрия обычно связана с использованием данных о движении приводов (к примеру от датчиков вращения) для оценки изменения положения в пространстве. Этот метод имеет свои минусы, из-за проскальзывания и неточностях при движении по неровным поверхностям, а также неприменим в роботах с нестандартными методами передвижения, к примеру в шагающих.

Визуальная одометрия подходит для точной навигации использующих любой тип передвижения на твёрдой поверхности.

Алгоритм

Большинство существующих подходов к визуальной одометрии основаны на следующих этапах.

1. Получение входного изображения
   • Существуют системы визуальной одометрии моно- (с одной камерой)^{[англ.][3][4]} и стерео- (с двумя)^[4][5] или панорамных (всенаправленных) камер^[англ.].^[6][7]
2. Коррекция изображения
   • использование методов обработки изображений для устранения искажений объектива и пр.
3. Обнаружение и отслеживание характерных признаков в разных кадрах
   • Сопоставление изображений^[англ.]
   • Выделение признаков
   • построение поля оптического потока (обычно по алгоритму Лукаса — Канаде)
4. Выявление выбивающихся значений векторов поля оптического потока и их коррекция^[8]
5. Оценка движения^[англ.] камеры по скорректированному оптическому потоку^{[9][10][11][12]}
   • Использование фильтра Кальмана или минимизация функции потерь иным методом

Методика прямой визуальной одометрии выполняет вышеуказанные операции непосредственно в датчике.^[5][13][14]

Визиодометрия оценивает плоские вращательные перемещения между изображениями с использованием фазовой корреляции вместо извлечения признаков.^[15][16]

См. также

• Одометрия
• Оптический поток