Implementierung des Scan-Matching-Algorithmus MbICP im Fach Mensch-Maschine-Kommunikation/Robotik Betreuer: Dipl.-Inf. (FH) Peter Poschmann Enrico Uhlig, Markus Fischer, Marcus Kupke
Gliederung Scan Matching Algorithmen MbICP
Scan Matching Allgemein Positionsbestimmung eines Roboters: Odometrie (Berechnung der Position mit Hilfe der Daten des Antriebssystems) Sensoren (Ultraschall, Laser) Scan Matching: Odometrie ungenau Korrektur der Odometriedaten durch Abgleich zweier aufeinanderfolgender Positionsschätzungen, die seine Sensoren liefern
Scan Matching Ablauf Scan-Matching-Algorithmus legt zwei Punktwolken (Scans) übereinander Bestimmung der Pose: durch Ermittlung der Transformation (Translation, Rotation) zwischen beiden Aufnahmen Fehler wird verringert
Iterative Closest Point - Algorithmus (ICP) Allgemein iteratives Verfahren zur schrittweisen Annäherung zweier Punktwolken verwendet euklidischen Abstand zur Distanzberechnung Voraussetzung: Punktwolken müssen korrespondieren Algorithmus: Berechnung der Punkt-zu-Punkt-Korrespondenzen Berechnung der Transformation zur Minimierung der Abstände der Korrespondenzen Berechnung des neuen Fehlers
Iterative Closest Point - Algorithmus (ICP) ICP-Varianten TrICP aussortieren von Punkten deren Abstand zu groß ist PLICP verwendet Punkt-zu-Linie-Berechnung ist genauer und erfordert weniger Iterationen anfällig gegenüber großer Initialverschiebung MbICP ...
Iterative Closest Point - Algorithmus (ICP) ICP-Varianten TrICP aussortieren von Punkten deren Abstand zu groß ist PLICP verwendet Punkt-zu-Linie-Berechnung ist genauer und erfordert weniger Iterationen anfällig gegenüber großer Initialverschiebung MbICP ...
Iterative Dual Correspondence - Algorithmus (IDC) Allgemein berücksichtigt Translation und Rotation „nächster Punkt“ - Regel „gleiche Entfernung“ - Regel konvergiert schneller als ICP Einschränkung des Suchraumes nötig vermeidet Rotationsfehler erhöht die Geschwindigkeit mit zunehmender Iteration
Metric-Based - ICP (MbICP) Allgemein ICP-Algorithmus mit speziellem Abstandsmaß Simultane Betrachtung von Translation und Rotation (Orientierung des Sensors) (a) Euklidischer Abstand (b) Abstand des MbICP
Metric-Based - ICP (MbICP) Im Vergleich zu Standard-ICP & IDC weniger Iterationen nötig, da schneller konvergiert bei großen Rotationsfehlern so „robust“ wie IDC benötigt weniger Rechenzeit (a) Konvergenz- rate (b) Rechenzeit
vielen Dank für die Aufmerksamkeit