62ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 14. Engenharia

SISTEMA DE MEDIÇÃO DE DISTÂNCIA UTILIZANDO SIFT E VISÃO ESTÉREO

Edson Cavalcanti Neto 1 Guilherme Costa Holanda 1 Antonio Themoteo Varela 1 André Luiz Carneiro de Araújo 1 Auzuir Ripardo de Alexandria 1

1. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará

INTRODUÇÃO:

A inserção de robôs no cotidiano das pessoas está sendo evidenciada a cada dia pelos meios de comunicação, inserção esta de forma direta ou indireta. Os robôs móveis têm sido utilizados para a realização de tarefas as quais são insalubres e perigosas de serem realizadas por homens. Esses robôs executam tarefas tais como: desarmamento de bombas, exploração de ambientes inabitáveis, limpeza doméstica, entretenimento, dentre outros. Um robô móvel típico é constituído dos subsistemas a seguir: percepção; localização; navegação e controle de movimento. O sistema de percepção é o responsável pela aquisição de dados do ambiente que o robô atua. Esses dados, além de serem armazenados como parte da própria missão do robô, são trabalhados de forma a serem utilizados na geração de informações relativas à localização do robô em seu ambiente, através de seu sistema de localização. De posse de sua localização, o robô é capaz de gerar um mapa do ambiente que atua e comparar sua posição local com uma posição global no mapa gerado ou entregue pelo seu desenvolvedor ou usuário. A capacidade de navegar utilizando-se do referido mapa, apoiado na missão que deve desempenhar, também é tarefa extremamente necessária e realizada pelo seu sistema de navegação. Esse comanda a trajetória que o sistema de controle de movimento deve desempenhar. Um dos fatores importantes para o sistema de navegação é a distância entre o robô e os obstáculos que o cercam. O objetivo deste trabalho é desenvolver um sistema de cálculo de distância de profundidade gerado a partir de duas imagens de uma mesma cena.

METODOLOGIA:

Após uma revisão bibliográfica, o algoritmo da transformada SIFT (scale-invariant feature transform) é implementado. A plataforma de simulação usada é o MATLAB, sendo processado no sistema operacional Windows XP. O sistema de aquisição de imagens estéreo é desenvolvido com rotinas para captura de imagens do próprio MATLAB. As duas imagens são processadas a partir do algoritmo da SIFT, obtendo-se pontos determinantes (críticos) em cada imagem. Logo após a identificação dos pontos críticos e a determinação de seus correspondentes em cada imagem é calculada a profundidade tendo como parâmetros de entrada os valores no plano cartesiano de cada ponto e de seu correspondente e além dos valores da distância focal e a distância entre as câmeras.

RESULTADOS:

Para realizar os testes do programa implementado, são utilizadas duas webcams com uma distância de 120 mm de centro a centro e são capturadas duas imagens, uma por cada câmera. Depois de ocorrida a captura das imagens, é aplicada a transformada SIFT nelas e realizada a comparação entre os pontos chaves encontrados para cada imagem. Os pontos das duas imagens são correlacionados a partir da distância euclidiana entre cada ponto das duas imagens, sendo correspondentes os pontos que tiverem a menor distância. O valor para a distância focal usado é de 700 mm. São realizados 10 testes e a partir dos resultados obtidos uma comparação entre as distâncias obtidas manualmente e as obtidas automaticamente é realizada. Para cada teste, a distância entre as câmeras e objetos de interesse no campo de visão das câmeras é variada. O resultado do estudo comparativo aponta que o erro percentual não supera os 10% e o erro médio quadrático é em torno de 2%. O processo de cálculo das profundidades ocorre em torno de 0,9 segundos. Desta forma, os resultados obtidos são considerados satisfatórios.

CONCLUSÃO:

Neste trabalho é desenvolvido no MATLAB um sistema de visão estéreo com duas câmeras de mesma distância focal e espaçadas com uma distância conhecida. Usando tal sistema são capturadas duas imagens a partir das câmeras e são processados alguns algoritmos sobre tais, incluindo o da SIFT. Os resultados obtidos são promissores e consistentes com o esperado, convergindo para as medidas obtidas manualmente. São realizados alguns testes com objetos em destaque na cena, variando-se a distância entre os referidos objetos e as câmeras. O próximo passo a ser realizado é a calibração correta do sistema e a configuração para que seja embarcado em um robô móvel.

Instituição de Fomento: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq

Palavras-chave: Visão Estéreo, SIFT, Robô Móvel.