Fast 3D reconstruction for small autonomous robots

Abstract

The reconstruction of the 3D structure of a static env ironm ent is a p ow erful cap ab ility ap p licab le to rob ot nav ig ation. W e p resent a nov el ap p roach to d eterm ine the 3D p ositions of a sp arse set of p oints track ed b y a sm all autonom ous rob ot in a static env ironm ent. U sing noisy feature track ing and a roug h estim ate of the essential m atrix , our m ethod has a relativ ely low com p utational cost and runs at fram e rate (1 5 fp s) on a sm all F P G A -b ased rob ot p latform . The w ork ing im p lem entation d em onstrates the p ow er of F P G A hard w are/ softw are co-d esig n in sm all rob otics app lications. In ad d ition, w e d escrib e our im p lem entation of a real-tim e im ag e d eriv ativ e com p utation sy stem for use b y our v ision alg orithm . W e p resent results of using our m ethod to nav ig ate a test env ironm ent.

A simple visual navigation system for an UAV

“…Their highly parallel architecture with low power consumption, small size and weight provide an excellent platform for achieving realtime performance on this type of applications. Several authors [19], [20], [21], [22], [23], [24] reported successful implementation of robotic vision algorithms on FPGA-based hardware. Despite existing guidelines, methods and tools for FPGAs aimed at shortening the design cycle [25], [26], [27], [28], the main drawback of FPGA-based methods is time consuming implementation.…”

Geraçãoo De Mapas De Profundidade Super-Resolvidos a Partir De Sensores De Baixo Custo E Imagens RGB

“…denota o passo limiar da equação (3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10). Tais passos são perfeitamente implementáveis numa GPU por fragmentos apropriados utilizando dois passos de renderização.…”

“…Tais passos são perfeitamente implementáveis numa GPU por fragmentos apropriados utilizando dois passos de renderização. A primeira etapa implementa os passos 1a e 1b da equação (3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)(14)(15). Os valores v k+1 são utilizados somente temporariamente no programa shader e não precisam ser armazenados.…”

“…u k+1é escrito para a textura alvo. O segundo programa shader corresponde ao passo 2 da equação (3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)(14)(15). Sendo assim, a utilização dos processadores de fragmento pode ser melhorada atualizando u e p d para dois pixels simultaneamente.…”

“…Istoé, comprovamos que, dentro de um sistema de digitalização 3D dedicado ao corpo humano, a utilização das imagens RGB evitaria que movimentações das roupas do corpo captado, por exemplo, prejudicassem os níveis 6.11(a): Primeiro frame super-resolvido gerado.…”