Planificación de movimiento de robot autónomo|Resumen de conceptos relacionados con el mapa
representación del mapa
El mapa se divide en dos módulos:
- El mapa se carga en la estructura de datos de los datos.
- Método de fusión de información del mapa
Mapa de cuadrícula de ocupación
El más utilizado es el mapa de cuadrícula de ocupación Mapa de cuadrícula de ocupación Mapa de
cuadrícula 3D Mapa
de cuadrícula 2D
mapa de cuadrícula 2.5d
Características de los mapas de cuadrícula de ocupación:
- más denso
- estructurado
- Consulta directa de índice de coordenadas
Recursos del mapa de cuadrícula: https://github.com/ANYbotics/grid_map
Mapa Octtree (Octo-mapa)
Estructura de datos
La ventaja de una estructura de datos de mapa de este tipo es que puede formar los siguientes tipos de datos. El
cubo anterior se puede considerar como una habitación. No hay obstáculos en muchos lugares, por lo que no es necesario dividirlo tan finamente. El los lugares con obstáculos se pueden dividir en puntos más finos.
Esto reduce el consumo de recursos informáticos.
Características del mapa Octtree:
- Escaso
- estructurado
- Consulta de índice de coordenadas indirectas
Recursos basados en octrees:
https://octomap.github.io
Use octotrees para representar ejemplos de mapas de nubes de puntos
Use octrees para representar objetos de nubes de puntos con diferentes resoluciones
Voxel hash (mapa de tabla hash)
Similar a la idea de un octree,
Voxel significa un hash de cuadrícula tridimensional
, lo que significa almacenar el mapa en forma de tabla hash.
La imagen de arriba es una observación de cámara de una superficie de obstáculos, y solo la cuadrícula en el Se agrega un obstáculo. Memoria, como los cuadrados azul y rojo de arriba, la forma específica de agregar memoria es usar una tabla hash para mapear las coordenadas xyz de la cuadrícula en un valor de clave hash a través de una función. Con el valor de clave hash, se puede insertar en la tabla, es equivalente a la forma de consulta del diccionario para realizar la consulta del mapa.
Características del mapa de tabla hash:
- más escaso
- estructurado
- Consulta de índice de coordenadas indirectas
Recursos públicos de hashing de Voxel: https://github.com/niessner/VoxelHashing
Este tipo de mapa se usa más comúnmente para construir mapas densos basados en cámaras de profundidad RGBD.
Puede consultar el proyecto de código abierto de infiniTAM http://www.robots.ox.ac.uk/~victor/infinitam/
Mapa de nube de puntos
El más básico de los sensores, una colección de mediciones sin procesar. La característica más importante es que está fuera de servicio y no es posible buscar índices de puntos.
Las nubes de puntos se pueden utilizar para representar información densa sobre obstáculos.
Características del mapa de nube de puntos:
- fuera de servicio
- Sin coordenadas de índice
PCL de recurso de nube de puntos: http://pointclouds.org/
mapa TSDF
El nombre completo de TSDF es: Funciones de distancia con signo truncado mapa de función de distancia con signo truncado (mapa TSDF)
Como se muestra en la figura anterior, una cámara está observando el entorno y hay una superficie curva frente a ella.
TSDF asumirá que hay un campo de distancia directamente entre la superficie y la cámara, y el campo de distancia entre la cámara y la superficie está vertical, indicando el punto más cercano al obstáculo distancia.
Detrás de la superficie, también hay un campo de distancia, y cada punto también representa la distancia más cercana al obstáculo, pero es un valor negativo.
La distancia está representada por diferentes colores, y se forma la siguiente figura.
Truncado representa
un significado truncado: el valor fuera del campo de visión de la cámara no está relacionado, y el valor de un cierto rango de distancia de obstáculos está relacionado. No importa si está lejos. Por lo tanto, en la imagen de arriba, no se forma color en los puntos que están muy cerca de la cámara y fuera del campo de visión.
Una aplicación típica es OpenChisel
https://github.com/personalrobotics/OpenChisel proporciona un proyecto completo de fusión de información de la cámara frontal al mapa TSDF de back-end.
mapa ESDF
El nombre completo de ESDF es funciones de distancia con signo euclidiano.
La diferencia entre ESDF y TSDF mencionada anteriormente es: ESDF no tiene truncamiento y se preocupa por el valor de todos los campos de distancia
Cuanto más oscuro es el color, el rojo significa que está más cerca del obstáculo y el verde significa que está más lejos del obstáculo.
Las herramientas de código abierto son:
- VoxBlox es una herramienta para construir mapas ESDF en el menor tiempo posible
https://github.com/ethz-asl/voxblox - La precisión y el rendimiento de FIESTA superan a VoxBlox
https://github.com/HKUST-Aerial-Robotics/FIESTA - El mapa local de TRR
es un recurso de vuelo autónomo UAV completo, que es equivalente a construir un mapa ESDF local, y FIESTA es equivalente a construir gradualmente un mapa ESDF global
https://github.com/HKUST-Aerial-Robotics/Teach-Repeat- replanificar