Masterarbeiten
Masterarbeiten
- Themenbeschreibung: Während für viele Anwendungen aus der Robotik die Eigenbewegung der mobilen Plattform robust geschätzt werden muss, ist oftmals auch die Karte ein nützlicher Hinweis auf die aktuelle Roboterposition. Die mit einem kamerabasierten SLAM erzeugte relative Karte kann ähnliche Strukturen wie globale, quelloffene Kartendatenbanken enthalten. Vergleichbare Daten lassen sich z.B. auch mit Laserscannern erzeugen. Typischerweise fehlt beiden Sensoren jedoch eine Zuordnung zu einem gemeinsamen Weltkoordinatensystem, was eine Fusion sinnvoll macht.
In dieser Arbeit soll die Punktwolke eines Monokularen Visual SLAM Algorithmus (z.B. VooCat) mit externen Kartendaten (z.B. OpenStreetMap, kurz: OSM) fusioniert werden. Angefangen bei rigiden Scan-Matching-Verfahren hin zu nicht-rigiden bzw. As-Rigid-As-Possible (ARAP)-Verfahren soll untersucht werden wie weit eine solche Fusion theoretisch durchgeführt werden kann. Eine prototypische Implementierung soll diese Überlegungen anschließend praktisch überprüfen.
Mithilfe von Blender kann zur Evaluation ein 3D Modell aus OSM-Daten erzeugt werden und anschließend mit einer virtuellen Kamera für die Erzeugung der Visual SLAM Eingabedaten abgefahren werden. In der Realität kann ein GPS-Sensor zur Ermittlung der Abweichung von der OSM-Trajektorie verwendet werden und dient so einer weiterführenden Evaluation.
- Literaturrecherche zu Visual SLAM und OpenStreetMap
- Konzeption der Fusion beider Datenquellen
- Umsetzung eines Erprobungsträgers zur Fusion
- Analyse und Vergleich mit realen Daten (Demo)
- Auswertung der Ergebnisse
- Themenbeschreibung: Die kamerabasierte Eigenlokalisierung von mobilen Plattformen mithilfe von Mono- und Stereokameras ist mittlerweile gut untersucht. Untypisch ist bisher die Verwendung von sogenannten Vollsphärenkameras (z.B. GoPro Fusion), welche ein 360°-Panorama der Umwelt erzeugen. Auch hier gibt es Mono- und Stereovarianten. Die Monoaufnahmen liegen zunächst als zwei separate Videodateien (typischerweise vorne und hinten) vor. Eine Kombination dieser lässt sich beispielsweise als Equirectangular, Mirror Ball oder Little Planet Projektion abbilden.
In dieser Arbeit sollen die für 360° Videoaufnahmen typischen Kameramodelle untersucht, ein geeignetes Visual SLAM System analysiert und die rekonstruierte Trajektorie evaluiert werden.
Ideale Simulationsdaten mit Fischaugen-Projektion sowie anderen Arten von Projektionen (z.B. Equirectangular) lassen sich mithilfe von Blender erzeugen. Auf dieser Basis können Schwachstellen eines 360°-Visual SLAM Systems erkannt werden. Für Tests stehen 360° Videos einer Autofahrt durch Städte und Autobahnen zur Verfügung. Für eine Evaluation lässt sich die aufgezeichnete GPS-Trajektorie aus den Videodaten extrahieren.
- Literaturrecherche zu Visual SLAM, speziell für 360° Aufnahmen
- Durchführen von Experimenten mit 360°-SLAM Systemen
- Analyse und Vergleich mit realen Daten (Demo)
- Auswertung der Ergebnisse
- Themenbeschreibung: Beim automatisierten Fahren haben Computersysteme mit vielen Unsicherheiten zu kämpfen. Auf der Autobahn ergibt sich beispielsweise die Problematik, dass kleine Hindernisse häufig erst sehr spät sicher erkannt werden. Ein gewünschtes Verhalten wäre in dieser Situation ein leichtes Reduzieren der Geschwindigkeit, dass die Möglichkeit einer Notbremsung offenhält, aber nicht unkomfortabel reagiert, solange die Detektion noch nicht sicher ist.
Das genannte Szenario konnte bereits erfolgreich unter Einsatz eines partiell einsehbaren Markov-Entscheidungsprozesses (POMDP) gelöst werden. Dabei wurde zur Lösung auf den Adaptive-Belief-Tree-Algorithmus (ABT) gesetzt. Seit kurzem ist der sogenannte Hybrid Parallel Algorithm for Online Planning under Uncertainty (HyP-DESPOT) verfügbar. Dieser verspricht durch die Parallelisierung auf CPU und GPU enorme Leistungszuwächse und soll in dieser Arbeit eingesetzt und mit dem ABT verglichen werden.
- Literaturrecherche zum Themengebiet, Einarbeitung in den Algorithmus, Mathematische Formulierung der POMDP Bestandteile, Implementierung, Vergleich mit ABT