PHD Thesis - Institute for Computer Graphics and Vision - Graz ...

Kurzfassung
Die Lokalisierung von mobilen Robotern und die automatische Kartenerstellung mittels optischen
Systemen ist ein weit gefächertes Forschungsgebiet. Die bisherige Forschung resultierte
in einer großen Vielzahl von unterschiedlichen Ansätzen, lässt aber immer noch grundsätzliche
Fragen offen. In dieser Arbeit präsentieren wir neue Methoden zur Kartenerstellung und zur
Lokalisierung. Als Erstes schlagen wir eine stückweise ebene Weltbeschreibung vor, in der kleine
ebene Segmente die Landmarks bilden. Die neue Weltrepräsentation ist darauf zugeschnitten das
Landmark-Korrespondenzproblem zu erleichtern. Die Karte beinhaltet Originalbilder der Landmarks
sowie eine invariante Beschreibung mit dem Resultat geometrische und aussehensbasierte
Merkmale in einem lokalen Ansatz zu vereinen. Zur Erstellung der stückweise ebenen Karte
nutzen wir die kürzlich erzielten Fortschritte im Bereich von Wide-Baseline Stereomatching mittels
lokaler Detektoren. Der aktuelle Stand der Technik im Bereich von lokalen Detektoren wird
in dieser Arbeit zusammengefasst wiedergegeben, und eine neue Methode zur Evaluierung der
unterschiedlichen Methoden wird vorgestellt. Anhand der Evaluierungsergebnisse werden neue
Methoden für Wide-Baseline Stereomatching und zur stückweise ebenen Szenenrekonstruktion
vorgeschlagen. Ein Algorithmus zur Kartenerstellung wird vorgestellt der eine stückweise ebene
Weltkarte, bestehend aus einer Menge von verbundenen metrischen Teilkarten, generiert. Als
Zweites wird ein neuer Algorithmus zur globalen Lokalisierung anhand eines einzigen kleinen
Landmarks vorgestellt. Die Methode berechnet eine Position (mit vollen 6 Freiheitsgraden)
unter Ausnutzung der stückweise ebenen Weltrepräsentation. Die akkurate Positionsbestimmung
von einem einzigen kleinen Landmark macht die Lokalisierung sehr robust, sogar gegen
großflächige Verdeckungen. Die Kartenerstellung und die Lokalisierung werden experimentell
anhand von zwei Szenen evaluiert. Die Ergebnisse der Kartenerstellung und der Lokalisierung
erweisen sich vergleichbar zum aktuellen Stand der Technik. Tatsache ist, dass die Genauigkeit
der Lokalisierung dem aktuellen Stand der Technik entspricht, und das obwohl sie nur von
einem einzigen kleinen Landmark berechnet wird. Die Experimente demonstrieren weiterhin
eindrucksvoll die Vorteile und Stärken unseres neuen Ansatzes.
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