Autonome Roboterbewegungsplanung | Zusammenfassung kartenbezogener Konzepte

Kartendarstellung

Die Karte ist in zwei Module unterteilt:

• Die Karte wird in die Datenstruktur der Daten geladen
• Karteninformationsfusionsmethode

Belegungsrasterkarte

Am häufigsten wird die Belegungsrasterkarte verwendet. Die Belegungsrasterkarte ist eine

3D-Rasterkarte und eine

2D-Rasterkarte

2,5d-Rasterkarte

Merkmale von Belegungsrasterkarten:

• am dichtesten
• strukturiert
• Direkte Koordinatenindexabfrage

Ressourcen für Rasterkarten: https://github.com/ANYbotics/grid_map

Octree-Karte (Octo-Karte)

Datenstruktur

Der Vorteil einer solchen Kartendatenstruktur besteht darin, dass sie die folgenden Datentypen bilden kann. Der obige

Würfel kann als Raum betrachtet werden. An vielen Stellen gibt es keine Hindernisse, daher muss er nicht so fein unterteilt werden Orte mit Hindernissen können in feinere Punkte unterteilt werden.
Dadurch wird der Rechenressourcenverbrauch reduziert

Funktionen der Octree-Karte:

• Spärlich
• strukturiert
• Indirekte Koordinatenindexabfrage

Octrees-basierte Ressourcen:
https://octomap.github.io


Verwenden Sie Octotrees, um Beispiele für Punktwolkenkarten darzustellen.

Verwenden Sie Octrees, um Punktwolkenobjekte mit unterschiedlichen Auflösungen darzustellen

Voxel-Hashing (Hash-Tabellenkarte)

Ähnlich wie bei der Octree-Idee
bedeutet Voxel ein dreidimensionales Gitter-
Hashing, was bedeutet, dass die Karte in Form einer Hash-Tabelle gespeichert wird.

Das obige Bild ist eine Kamerabeobachtung einer Hindernisoberfläche, auf der nur das Gitter abgebildet ist Hindernis wird hinzugefügt. Speicher, wie die blauen und roten Quadrate oben, besteht die spezielle Möglichkeit, Speicher hinzuzufügen, darin, eine Hash-Tabelle zu verwenden, um die Koordinaten xyz des Gitters über eine Funktion einem Hash-Schlüsselwert zuzuordnen. Mit dem Hash-Schlüsselwert Es kann in die Tabelle eingefügt werden und entspricht der Methode der Wörterbuchabfrage zur Durchführung einer Kartenabfrage.

Funktionen der Hash-Tabellenkarte:

• am spärlichsten
• strukturiert
• Indirekte Koordinatenindexabfrage

Öffentliche Ressourcen zum Voxel-Hashing: https://github.com/niessner/VoxelHashing

Diese Art von Karte wird am häufigsten zum Erstellen dichter Karten basierend auf RGBD-Tiefenkameras verwendet.

Sie können sich auf das Open-Source-Projekt von infiniTAM beziehen: http://www.robots.ox.ac.uk/~victor/infinitam/

Punktwolkenkarte

Der grundlegendste Sensor, eine Sammlung von Rohmessungen. Das größte Merkmal ist, dass es nicht in Ordnung ist und es nicht möglich ist, nach Punktindizes zu suchen.

Punktwolken können verwendet werden, um dichte Informationen über Hindernisse darzustellen.

Funktionen der Punktwolkenkarte:

• außer Betrieb
• Keine Indexkoordinaten
  
  Punktwolkenressource PCL: http://pointclouds.org/

TSDF-Karte

Der vollständige Name von TSDF lautet: Truncated Signed Distance Functions, abgeschnittene Signed Distance Function Map (TSDF-Karte)

Wie in der Abbildung oben gezeigt, beobachtet eine Kamera die Umgebung und davor befindet sich eine gekrümmte Oberfläche.
TSDF geht davon aus, dass direkt zwischen der Oberfläche und der Kamera ein Distanzfeld und zwischen der Kamera und dem Distanzfeld vorhanden ist Die Oberfläche ist aufrecht und zeigt den nächstgelegenen Punkt zum Hindernis an. Entfernung.
Hinter der Oberfläche gibt es auch ein Distanzfeld, und jeder Punkt stellt auch die nächste Entfernung zum Hindernis dar, ist jedoch ein negativer Wert.
Die Entfernung wird durch verschiedene Farben dargestellt und die folgende Abbildung wird gebildet.

Abgeschnitten stellt eine abgeschnittene
Bedeutung dar: Der Wert außerhalb des Sichtfelds der Kamera ist nicht betroffen, und der Wert eines bestimmten Entfernungsbereichs von Hindernissen ist betroffen. Die Entfernung Es ist nicht betroffen. Es spielt keine Rolle, ob es weit weg ist. Daher entsteht im obigen Bild keine Farbe an Punkten, die sehr nahe an der Kamera und außerhalb des Sichtfelds liegen.

Eine typische Anwendung ist OpenChisel
https://github.com/personalrobotics/OpenChisel bietet ein vollständiges Projekt zur Fusion von Front-End-Kamerainformationen mit der Back-End-TSDF-Karte.

ESDF-Karte

Der vollständige Name von ESDF lautet Euclidean Signed Distance Functions.

Der Unterschied zwischen ESDF und dem oben erwähnten TSDF besteht darin, dass ESDF keine Kürzung aufweist und sich um den Wert aller Distanzfelder kümmert

Je dunkler die Farbe, desto näher ist Rot am Hindernis und Grün desto weiter vom Hindernis entfernt

Open-Source-Tools sind:

• VoxBlox ist ein Tool zum Erstellen von ESDF-Karten in kürzester Zeit
  https://github.com/ethz-asl/voxblox
• Die Genauigkeit und Leistung von FIESTA übertrifft VoxBlox
  https://github.com/HKUST-Aerial-Robotics/FIESTA
• Die lokale Karte von TRR
  ist eine vollständige autonome UAV-Flugressource, die dem Erstellen einer lokalen ESDF-Karte entspricht, und FIESTA entspricht dem schrittweisen Erstellen einer globalen ESDF-Karte
  https://github.com/HKUST-Aerial-Robotics/Teach-Repeat- Neu planen