Đánh Giá Hiệu Năng Giải Thuật Fab-Map* Định Vị Robot Trong Nhà Sử Dụng Thông Tin Hình Ảnh

Abstract

I. GIỚI THIỆU CHUNGDẫn đường robot được mô tả như một quá trình xác định đường đi hợp lý và an toàn từ điểm khởi đầu đến một điểm đích để robot có thể di chuyển giữa chúng. Rất nhiều cảm biến khác nhau như GPS, Lidar, Wifi đã được sử dụng để giải quyết bài toán này. Tuy nhiên những dữ liệu đó không luôn có sẵn hoặc thuận tiện cho việc thu thập, đặc biệt trong môi trường nhỏ hoặc vừa. Ví dụ, hệ thống định vị GPS chỉ cung cấp các dịch vụ bản đồ trong điều kiện khắt khe như thời tiết tốt, môi trường lớn, ngoài trời và không hỗ trợ trong môi trường nhỏ như trong các tòa nhà [1]. Các hệ thống sử dụng Lidar đòi hỏi phải đầu tư chi phí [2]. Hệ thống định vị Wifi cũng không dễ dàng triển khai, cài đặt, ngay cả đối với các môi trường diện hẹp [3].Trong 30 năm trở lại đây, hướng tiếp cận dẫn hướng dựa trên hình ảnh đã thu hút sự quan tâm đặc biệt của các nhà nghiên cứu và phát triển. Các hướng tiếp cận dẫn hướng nói chung và sử dụng hình ảnh nói riêng có thể phân thành hai loại: loại thứ nhất dựa trên bản đồ môi trường đã được xây dựng từ trước bởi chính robot hoặc bởi một công cụ khác; loại thứ hai vừa định vị vừa tự xây dựng bản đồ (hay còn gọi chung là SLAM). Các phương pháp thuộc hướng tiếp cận thứ hai chỉ cho phép dẫn hướng cho robot nhưng không cho phép tìm đường đi giữa hai vị trí trong môi trường. Trong khi ngữ cảnh bài toán đặt ra là robot dẫn đường từ hai vị trí biết trước vì vậy phải có một bản đồ môi trường được xây dựng ở pha ngoại tuyến và được sử dụng ở pha trực tuyến để định vị và tìm đường.Trong khuôn khổ bài báo này, chúng tôi đi theo hướng tiếp cận xây dựng bản đồ môi trường ở pha ngoại tuyến và định vị sử dụng nguồn thông tin hình ảnh thu thập được từ camera. Ưu điểm chính của việc sử dụng camera là giá thành rẻ hơn rất nhiều so với các cảm biến khác trong khi cung cấp nguồn thông tin hình ảnh có giá trị phục vụ cho nhiều bài toán khác nhau như xây dựng bản đồ, định vị và phát hiện vật cản bằng các thiết bị thông thường như camera cầm tay. Đặc biệt là các kết quả đánh giá giải thuật FAB-MAP* với các CSDL thu thập tại thư viện Tạ Quang Bửu (Việt Nam) và Milano-Bicocca (Italy) từ đó cho thấy được điểm mạnh của giải thuật được đề xuất.Bài báo này được bố cục như sau: Phần I giới thiệu bài toán định vị cho robot. Phần II trình bày các nghiên cứu liên quan. Phần III tóm tắt hệ thống đề xuất, trong đó trình bày các bài toán liên quan đến robot dẫn đường. Phần IV đánh giá thử nghiệm trên CSDL thu nhận tại thư viện Tạ Quang Bửu (Việt Nam) và Milano-Bicocca (Italy). Phần V là kết luận và hướng phát triển trong tương lai. II. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU LIÊN QUANNhư đã giới thiệu ở trên, bài toán định vị và xây dựng bản đồ môi trường cho robot có thể sử dụng rất nhiều loại cảm biến khác nhau. Tuy nhiên bài báo này đi theo hướng tiếp cận sử dụng camera. Vì vậy, chúng tôi chỉ tập trung trình bày những nghiên cứu liên quan về định vị và xây dựng bản đồ môi trường sử dụng thông tin hình ảnh.A. Hướng tiếp cận chỉ sử dụng 01 camera Broida 1990 [4], Broida và Chellappa 1991 [5] đề xuất thuật toán đệ quy tính toán sử dụng 01 cam...