Алгоритм MIT «замыкает петлю» на 3D-картах

2 сентября 2013 г., 11:15

Компьютерные ученые из Массачусетского технологического института (MIT) и Национального университета Ирландии (NUI) разработали алгоритм, в реальном времени создающий плотные, хорошо детализированные 3D-карты помещений и открытой местности.

Предложенная техника позволяет решить серьезную проблему роботизированной картографии, так называемое «замыкание петли» или «дрейф». Незначительные ошибки могут суммироваться на больших расстояниях и, при возвращении на место старта наносимые на карту дороги могут не смыкаться, либо стены и этажи — не совпадать.

Исследователи испытали свой алгоритм на образцах видео, снятых недорогой камерой с датчиком глубины Kinect при ее перемещении по коридорам и лестницам институтского комплекса Stata Center. Применив новую технику картографирования, они смогли по мере продвижения камеры генерировать подробные объемные карты окружения.

Было продемонстрировано, в частности, что при возвращении камеры на место старта, алгоритм оказался способен, используя информацию о положении камеры, быстро распознавать знакомую обстановку и сшивать изображения «замыкая петлю» — создавая непрерывную и реалистичную 3D-карту с суб-сантиметровым разрешением.

В прежних попытках «замыкание петли» выполняли многократным повторным съемом данных — весьма неэффективный процесс. Новая техника работает как бы на двух уровнях. На переднем плане, на основании видео с частотой 30 кадров в секунду, создается облако 3D-фрагментов, а на заднем регистрируются координаты камеры с которыми связывается каждый такой фрагмент. Алгоритм автоматически согласует тысячи узловых точек смежных фрагментов и интегрирует данные в общую карту.

Практическая реализация данного алгоритма, по мнению ученых, позволит роботам ориентироваться, перемещаясь в незнакомой или потенциально опасной среде. В более близкой перспективе они рассчитывают создать 3D-схему всего MIT, помогающую студентам быстро находить дорогу в нужные аудитории.

Авторы представят свою работу на Международной конференции по интеллектуальным роботам и системам в Токио (Япония).