Προσομοίωση μοντέλου στερεοσκοπικής όρασης για εφαρμογή αυτόνομης πλοήγησης οχημάτων και υλοποίηση σε πλατφόρμα ανοιχτού κώδικα

Abstract

Το αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η ανάλυση ενός συστήματος στερεοσκοπικής υπολογιστικής όρασης και η προσομοίωσή του σε ένα όχημα αυτόνομης πλοήγησης. Θα εξηγήσουμε τον τρόπο με τον οποίο υπολογίζουμε την απόσταση ενός αντικειμένου στο χώρο σύμφωνα με τις αρχές της στερεοσκοπίας και θα αναλύσουμε την διάταξη του συστήματος στερεοζεύγους και των υποσυστημάτων του. Πιο συγκεκριμένα, το σύστημα σχεδιάστηκε για την αναγνώριση διασταυρώσεων στον δρόμο αλλά και την απόσταση από αυτές. Η αναγνώριση απόστασης πραγματοποιείται με την χρήση δύο καμερών οι οποίες είναι σταθερές μεταξύ τους. Κατά την ανάγνωση των κεφαλαίων που έπονται, γίνεται προσπάθεια ώστε ο αναγνώστης να οικειοποιηθεί με έννοιες όπως αυτή της προβολικής και στη συνέχεια επιπολικής γεωμετρίας καθώς είναι απαραίτητες στην κατανόηση της προσέγγισης. Αναλύονται τα επίπεδα της αυτονομίας στον τομέα της αυτοκίνησης και παρουσιάζονται αναλυτικότερα τρόποι με τους οποίους το σύστημα λαμβάνει πληροφορίες για τον περιβάλλοντα χώρο του. Η επιπολική γεωμετρία είναι η προβολική γεωμετρία ενός στερεοσκοπικού συστήματος και μας βοηθάει να αναλύσουμε με μαθηματικά όλο το σύστημα του στερεοζεύγους. Με βάση την επιπολική γεωμετρία η αναγνώριση της απόστασης πραγματοποιείται με την σύγκριση των δύο εικόνων. Στη συνέχεια ακολουθεί περιγραφή του υλισμικού και του λογισμικού που χρησιμοποιήθηκε για την περάτωση της εργασίας και αναλύεται η δομή του συστήματος και η αρχή λειτουργίας του. Πιο συγκεκριμένα παρουσιάζεται ο τρόπος με τον οποίο εφαρμόζεται η επιπολική γεωμετρία για την επίλυση του προβλήματος του υπολογισμού της απόστασης. Σε αυτό το σημείο γίνεται παρουσίαση του προγραμματιστικού περιβάλλοντος του Simulink στο οποίο αναπτύχθηκε πρόγραμμα για τον υπολογισμό της απόστασης του σημείου ενδιαφέροντος (διασταύρωση σε οδόστρωμα), και αναλύεται ο τρόπος λειτουργίας του και τα δομικά στοιχεία που το απαρτίζουν. Καθώς ο αναγνώστης γνωρίζει τις βαθμίδες, τις υποβαθμίδες του Simulink, και τα χαρακτηριστικά τους, μαθαίνει στη συνέχεια για τον τρόπο λειτουργίας του προγράμματος που αναπτύχθηκε, για την βαθμονόμηση και στη συνέχεια για την πειραματική διαδικασία που πραγματοποιήθηκε.