Метод визуальной одометрии для навигации и ориентации робототехнического подводного комплекса с модифицированным алгоритмом расчета глубины изображения

Аннотация

Объектом исследования является алгоритм визуальной одометрии для навигации подводного робототехнического комплекса вблизи наблюдаемой плоской сцены. Цель работы – разработка и исследование стандартных и модифицированных методов расчета отстояния от донной поверхности. Поставленная цель достигается за счет решения следующих задач: разработка навигационного комплекса технического зрения на основе стереопары, состоящей из камер Basler acA750-30gm; разработка экспериментального стенда, имитирующего движение подводного аппарата над плоской донной поверхностью; анализ стандартных алгоритмов расчета глубины наблюдаемой сцены; разработка способов модификации существующих методов определения отстояния от донной поверхности. Программная реализация выполнена на языке программирования C++ с использованием фреймворка ROS2 и библиотеки компьютерного зрения OpenCV. Разработаны оригинальные методы вычисления отстояния от донной поверхности, использующие сопоставленные пары особых точек из конвейера визуальной одометрии, которые позволяют увеличить точность вычислений при сохранении быстродействия системы. Показано, что классический алгоритм блочного сопоставления обеспечивает высокую точность при среднем времени работы 6,87 мс, тогда как селективные методы сокращают это время в среднем до 0,63 мс. Разработанный алгоритм комплексной взвешенной оценки глубины по усеченной медианной выборке особых точек обеспечивает минимальную относительную погрешность.