- 개발 위치 및 방향 추정 시스템 L-C* 바카라 필승법 및 관성 측정 장치 사용 (IMU)
- 3D 맵의 모양을 바카라 필승법 이미지와 일치시켜 바카라 필승법 위치와 방향을 높은 정확도로 추정하고 IMU와 결합하여 계산 부하를 1/30으로 줄여 견고성을 향상시킵니다
- 스마트 폰과 같은 친숙한 장치를 센서로 사용하고 증강 현실 시스템, 주관적인 비디오 분석 및 개인 이동성 자율 주행에 적용 할 수 있습니다
MasIMU (관성 측정 장치)(Visual Positioning System, VPS) L-C* (L-C Star)가 개발되었습니다
특수지도는 이전에 위치와 방향을 추정하는 데 사용되었지만이 기술을 사용하여 일반적인 방식으로 채색해야했습니다3D지도와 일치시킬 수 있습니다 바카라 필승법 위치와 방향을 얻습니다 조명, 날씨 및 조경이 변할 때에도 위치와 자세의 변화를 강력하게 감지 할 수 있습니다 또한 과거에는지도와 이미지를 일치시키기 위해 엄청난 양의 계산이 필요했지만 IMU를 활용하여 일치하는 사이의 움직임을 보간하기 위해 새로운 시스템이 도입되었습니다 이를 통해 높은 계산 부하의 주요 원인 인 매칭 빈도를 1/30 (30Hz ~ 1Hz)로 줄일 수있었습니다 결과적으로, 우리는 저렴한 임베디드 PC에서도 안정적으로 작동 할 수있는 VP를 달성했습니다 또한, 다른 센서 정보의 융합으로 인해 바카라 필승법 단독을 사용하여 위치 및 방향을 지속적으로 추정하기 어려운 데이터조차도 30Hz에서 3mm, 1Hz에서 44mm로 달성되었습니다
카메라와 IMU는 스마트 폰 및 스마트 안경에 내장 된 일반적인 센서이며, AR (Augmented Reality), 주관적인 비디오 분석 및 개인 이동성을위한 자율 주행과 같은 개인 장치바카라 필승법하여 다양한 시스템 및 서비스의 기초로 널리 사용될 것으로 예상됩니다 이 기술에 대한 자세한 내용은 5 월 29 일부터 6 월 2 일, 2023 년 6 월 2 일까지 영국 런던에서 개최되는 IEEE 국제 Robotics and Automation (ICRA) 2023에서 발표 될 예정입니다
VPS는 저렴한 바카라 필승법로 고정밀 위치와 방향을 추구하는 VPS는 BIM (Building Information Modeling), AR을 사용한 모바일 게임을 사용한 건물 건설 관리 및 자율 주행에 대한 자체 위치 식별을 포함하여 많은 분야에서 점점 더 많이 사용되고있는 인기있는 기술입니다 VPS는 일반적으로 사전 측정 된 3D 맵과 일치하는 바카라 필승법 이미지의 위치와 방향을 결정합니다 제품으로 사용할 수있는 많은 오픈 소스와 제품이 있지만 시장의 주요 VP는간접 방법바카라 필승법하고 위치 및 배향 추정을 위해 특별히 맵이 필요한 방법에 대한 제약 조건이있었습니다
AIST 일반 3D 맵에서 AIST 작품Direct Method정보 이론, 바카라 필승법 위치 식별 방법에 따라 VPS를 설정하려면C*를 개발하기 위해 노력하고 있습니다 견고성과 실시간을 개선하기 위해 최근 바카라 필승법와 IMU를 제공하기 위해 기술을 확장했습니다센서 퓨전우리는 VPS, L-C*를 개발했습니다 이를 통해 바카라 필승법 만 사용하는 최근 기술에서는 위치 및 방향 추정이 어려운 상황에서도 안정적인 작동이 가능하며 동시에 이미지 일치 계산량이 크게 줄어들어 VPS가 저렴한 컴퓨터에서도 실행될 수 있습니다
최근 몇 년 동안 스마트 폰에 3D 스캔 기능이 설치되어 개인이 3D 맵을보다 쉽게 생성 할 수 있습니다 또한, 지리적 정보 시스템은 도시와 국가 규모의 공공 장소에서 개발되고 있으며, 현실적인 컬러 3D 맵은 다양한 환경에서 사용할 수 있습니다 L-C*는 특수 센서가 필요하지 않고 일반 목적 3D 맵에서 작동하기 때문에 사람과 사물의 움직임을 쉽게 측정 할 수있는 기술로 널리 사용될 것으로 예상됩니다
이 연구 및 개발은 JSPS Kagilance 22K12214 "헤드리스 개인 이동성의 자동 이동성 및 제어"(2022-2024)와 NEDO의 계약 프로젝트에 의해 지원되었습니다
이 연구에서 우리는 맵과 바카라 필승법 이미지를 일치시켜 추정 위치와 방향을 모두 통합하고 일치하는 사이의 움직임을 보간하고 안정적이고 소량의 계산으로 바카라 필승법 위치와 방향을 추정하는 센서 모션을 추정하는 VPS, L-C*를 개발했습니다
시스템의 핵심 인 카메라 위치 및 방향 추정의 경우 L-C*의 전임자 인 C*와 유사한 기술을 사용했습니다 위치 및 방향 추정의 기본 프로세스는 3D 맵과 카메라 이미지가 "일치"하는 관점을 찾는 것입니다 (그림 2 (왼쪽)) 이 "일치"에 대한 다양한 정의가 있습니다 예를 들어, 더 작은 "색상 차이"를 일치하는 것으로 정의하면 카메라 이미지와 유사한 색상 배열이있는 관점을 찾을 수 있습니다 그러나 맵을 만들 때 이후 시간이 지남에 따라 물체와 날씨의 레이아웃이 변경되면 맵과 카메라 이미지 사이에서 풍경이 크게 변하므로 색상이 변하지 않는다고 가정하는 표시기바카라 필승법하여 추정하기가 어렵습니다 대조적으로, c*정규화 된 정보 거리바카라 필승법하여 "컬러 동시 발생"을 일치하는 지표로 사용하여 맵을 카메라 이미지와 일치시킵니다 이 측정은 동시에 유사성을 기반으로하며, 이전 예제와 달리 색상 차이를 밀접하게 평가하면 이미지의 밝은 영역에서는 맵이 더 밝아지는 경향이 있습니다 예를 들어, 그림 2 (오른쪽)에 표시된 흰색 교란이 발생하면 색상을 직접 비교하는 표시기바카라 필승법하여 유사성을 올바르게 평가할 수 없습니다 한편, 정규화 된 정보 거리바카라 필승법하는 C*는 그림 2 (오른쪽 하단)와 같이 유사성을 측정하기위한 기능의 모양을 유지하여 이미지와 맵의 안정적인 일치를 허용 할 수 있습니다 그러나 C*는 일치하는 데 필요한 다량의 계산과 같은 문제가 있으며, 일치하는 작은 실패로 추정이 계속되는 것을 막습니다
그림 2 정규화 된 정보 거리바카라 필승법한 카메라 위치 및 방향 추정
이 결과는 센서 퓨전 프레임 워크 내 에서이 C*의 확장으로 일치하는 안정화와 계산 복잡성의 현저한 감소가 가능합니다 특히 카메라와 IMUS바카라 필승법한 낮은 계산 하중Visual-Intrial Odometry (VIO)바카라 필승법하여 센서의 상세한 움직임을 얻고 이미지 일치 사이의 움직임을 보상하기위한 메커니즘이 도입되었습니다 (그림 3) 이로 인해 약 1Hz의 저주파 이미지 일치로도 안정적인 VPS를 유지할 수있는 프레임 워크를 만들었으며 일치하는 임시 실패에서도 강력한 시스템을 달성했습니다 약 30Hz에서 계산 집약적 인 이미지를 처리 해야하는 C*와 비교하여 L-C*의 계산 부하가 1/30으로 감소되어 소형 내장 PC에서 사용할 수 있습니다
그림 3 VIO바카라 필승법하여 모션을 보간하여 VPS의 계산 양과 견고성 감소
L-C*의 성능을 조사하기 위해 시뮬레이션을 사용하여 정량적 평가를 수행 하였다 (도 4 (a)) 구체적으로, 카메라 이미지 시퀀스 및 IMU 값의 복합 데이터는 시뮬레이터의 3D 맵에서 설정된 궤적을 따라 생성되었으며, 두 가지 지표바카라 필승법하여 평가되었습니다 : 추정 정확도 및 완료율은 L-C*바카라 필승법하여 원래 궤적을 정확하게 계산할 수 있는지 확인했습니다 또한 위치 추정 기간을 30 Hz에서 1Hz로 줄이고지도와 카메라 이미지 사이의 모양을 변경하는 등 실험 조건의 차이에 대한 견고성을 테스트했습니다 실험 결과는 위치와 방향이 임의의 조건과 환경에서 추정 될 수 있으며, 추정 정확도의 오차는 최소 3mm, 불리한 조건에서 최대 140mm입니다 오래된 C*에서, 추정은 급격한 회전과 외관 변화를 통해 중간에 실패했으며,이 실험은 센서 융합의 효과를 나타냈다 또한 스마트 폰에 설치된 센서바카라 필승법하여 실제 환경을 평가했습니다 (그림 4 (b)) 시뮬레이션과 마찬가지로 L-C*는 강렬하고 회전 운동을 안정적으로 따르고 실제 결과를 달성 할 수 있습니다
그림 4 실제 환경에서의 시뮬레이션 및 실험
*우리는 원본 용지에서 인용되고 수정 된 일러스트레이션을 사용합니다
우리는 향후 개발 된 VPS를 다양한 목표에 적용 할 계획입니다 예를 들어, 우리는 센서와 헤드리스 이동성이없는 자동 운전을 제안합니다 (그림 5) 이 개념은 승객의 스마트 폰을 이동성의 "눈"에 부착하고 현장에서 자율적으로 만드는 것입니다 L-C*바카라 필승법하여 위치를 추정하고 대상으로 제어하면 레이저 범위가있는 전용 차량을 사용하지 않고 저렴한 자율 주행을 달성 할 수 있습니다 또한, 우리는 스마트 안경을 사용한 인간 행동 분석 및 시설 내 지침을위한 AR 정보의 프리젠 테이션을 포함하여 다양한 개발을 개발하는 것을 목표로합니다
게시 된 잡지 :로봇 공학 및 자동화에 관한 40 번째 IEEE 회의 절차 (ICRA 2023)
용지 제목 : L-C*: 탄력성 및 가벼운 직접 시각적 현지화를위한 시각적 구간 느슨한 커플 링
저자 : Shuji Oishi, Kenji Koide, Masashi Yokozuka 및 Atsuhiko Banno