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          高精度导航定位、全局环境语义,双目视觉导航方案更适合扫地机器人

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          • 来源:IU科技资讯网
          【IU数码-穿戴设备

          随着社会经济生长水平和人们消耗看法的转变  ,更具科技属性的智能计划型扫地机械人成为最受费者青睐的智能家居产物  。据数据显示  ,智能计划扫地机械人市场占比从17年的10%提升到18年的59%  ,其中激光导航占76%  ,视觉导航系统占24% 。而随着视觉导航系统在iRobot、戴森等扫地机械人头部阵营不停发酵  ,关于视觉导航单目、双目的手艺问题  ,也获得了扫地机械人厂商的普遍关注  。

          单目:SLAM无尺度信息  ,易受噪声影响

          众所周知  ,扫地机械人视觉导航系统是通过一连不停地对机械周围情况拍摄记载  ,并凭据特征点或标志物举行衡宇建图  ,实现导航定位或门路计划  ,单目双目方案  ,都是云云 。差别的是 ,单目摄像头在单帧图像中 ,无法确定距离物体的真实距离  ,仅能通过相机运动形成视差  ,丈量物体的相对深度  。也就是说 ,单目视觉导航方案无法现实测绘出一个物体的真实巨细  。这个物体可能是个很小却很近的物体 ,也可能是一个很大却很远的工具  。而且  ,在单目SLAM预计的轨迹和舆图上 ,与真实的轨迹和舆图相差一个主要因素——尺度  ,即便联合里程计、IMU举行组合导航  ,依然无法到达双目的精度水平 。


          无法确定真实尺度  ,这也意味着以测距为基础的三维立体解算应用在单目传感器上无法获得有力支持  ,影响搭载单目视觉导航系统扫地机的智能避障 ,语义舆图等功效 。另一方面 ,单目SLAM更易受到运动历程中的噪声影响  ,稳固性较双目SLAM低  ,对庞大情况的顺应能力较弱 ,无法长时间保持定位、计划的精准性  。这也是为什么单目成本更低  ,市场却对其响应平平的缘故原由  。

          双目:定位精度更高  ,情况语义更具智能潜力

          双目在硬件结构上更靠近人类的双眼  ,通过左右目图像的视差来确定距离 ,也就是立体视觉  。从事情原理上来说  ,双目是将左右目拍摄的2D情况图像通过三维立体解算成带有深度信息的三维空间结构  ,更适合扫地机械人实现精度及稳固性俱佳的导航定位效果  。而且 ,基于三维空间的立体解算  ,扫地机械人在识别障碍物时  ,可以解算出障碍物距离 ,巨细以及属性  ,障碍物识别规模更广  ,类似多线激光雷达  ,后续的避障便有了更多操作空间  。另一方面  ,联合语义识别  ,双目视觉导航扫地机械人可以更好地获得语义舆图 ,明白衡宇结构、空间结构  ,让扫地机械人实现如人物目的跟踪、执行特定语义区域清扫等智强人机交互  ,甚至担任无人情形下部门家庭安防事情  。

          固然  ,双目实现这些功效是有条件条件的  ,双目视觉导航的一个难点即是相机的同步问题  。上文提到 ,双目是通过左右目图像的视差测距的  。因此  ,理论上左右目摄像头要做到完全一样  ,这便需要两枚摄像头实现同步 。若是两个摄像头拍摄时无法到达完全同步  ,那么就会造成测距的参照物发生错位  ,造成不行逆的连锁误差  。


          为相识决这一问题  ,海内新锐盘算机视觉厂商INDEMIND软硬件优化一齐着手 。首先通过硬件同步和高精度标定算法 ,让摄像头之间、其他传感器之间实现微秒级时间同步  ,实现硬件端低误差测距  。在算法上  ,搭载自研Vi-SLAM算法  ,通过构建全局SLAM舆图 ,实现精准稳固的空间定位  ,进而掌握清扫路径和未清扫区域  ,自主智能完成“补漏式”清扫  。而且  ,基于全局舆图还可实现SLAM丢失后的重定位或开机重定位  ,提高机械人系统鲁棒性 。

          完成扫地机械人清扫这一基本事情之余  ,联合语义识别建设的语义舆图 ,扫地机械人不仅可以“看”还可“明白”障碍物是什么  ,进而实现最优路径计划和全局/选择性避障  ,制止漏扫、误扫  。而且  ,凭据语义舆图 ,使扫地机械人与人之间发生更多交互  ,如语音下令扫地机械人清扫特定区域、人物运动麋集区域着重清扫等  ,更高效的执行家庭清扫使命  。

          总的来说 ,双目视觉导航是定位精度更高、系统鲁棒性更强  ,越发智能的扫地机械人导航方案 ,能够更好地引领扫地机械人向家庭清洁智能助手转变  ,随着手艺的不停前进  ,可以预见  ,双目视觉导航系统将会逐渐成为扫地机械人主流导航定位方案 。