Omni-directional vision based environment sensing for movement control of mobile robots
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2011
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: KALİ GÜRKAHRAMAN
Danışman: YALÇIN ÇEBİ
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu tez çalışmasında, otonom davranabilmesi için lazer noktaları kullanan tümyönlü bir çiftli görüntüleme sistemi ve tilt sensoru ile donatılmış bir gezgin robot ele alınmıştır. Tümyönlü görüntüleme sisteminin geliştirilmesi amacıyla lazer noktalarının merkezlerinin bulunması, çevredeki noktalarının derinliğinin bulunması için matematiksel bir model geliştirilmesi, nokta eşleştirme ve uzaklık hesaplanmasında oluşan hataların analizinin yapılması planlanmıştır.Çevreyi çiftli mantığı ile algılamak üzere karşılarına iki adet kamera yerleştirilmiş iki adet eğrisel ayna ile görüntüleme sistemi oluşturulmuştur. Çiftli görüntülerde nokta eşleştirilmesi, matris desenli lazer noktaları kullanılarak gerçekleştirilmiş ve bu desen lazer ışığını saçan Fiber Izgaralı Aygıt kullanılarak elde edilmiştir.Çiftli görüntülerdeki noktaların eşlenmesi için polinom tabanlı bir algoritma geliştirilmiştir. Üçlü metoduna dayanan bir matematiksel model geliştirilmiş ve eşleme algoritması yardımıyla bulunan iki görüntüdeki piksel çiftleri bu modelde kullanılarak çevredeki gerçek noktaların üç boyutlu konumları bulunmuştur.Görüntüleme sistemini gürültü içeren veriler kullanarak test etmek için, görüntülerdeki piksel konumlarını kullanan bir hata hesaplama modeli geliştirilmiştir. Geliştirilen matematiksel ve hata modelleri yardımıyla, çevredeki cisimlerin üzerinde bulunan noktalar ile görüntüleme sistemi arasındaki mesafeler hesaplanmıştır ve sentetik veriler kullanılarak gürültünün hata oranları üzerindeki etkisi analiz edilmiştir.Sentetik verilerle yapılan deney sonuçlarına göre, gürültü olmayan piksel konumlarıyla yapılan denemelerde hata oranlarının görüntü sensorlarının çözünürlüklerinin sınırlı olmasından kaynaklandığı görülmüştür. Satır ve kolon değerlerine gürültü eklenerek bozulan piksel konumları hata oranlarının artmasına neden olmuştur.Gerçek veriler kullanıldığında, aynı yatay / dikey düzlemler için, engel ile görüntüleme sisteminin merkezi arasındaki uzaklığa bağlı olarak X, Y ve Z eksenindeki hatalar artmış olsa da, görüntüleme sistemi ile yatay / dikey düzlem arasındaki uzaklığın artmasına bağlı olarak X (yatay uzaklık) ve Z (yükseklik) ortalama hata oranları sırasıyla %3,14 ve %2,02 değerlerine düşmüştür. Genel olarak, hataların ana sebepleri lazer noktalarının boyutları ve konumları, aynalardaki yansıma hataları, kırıcı lenslerin hassasiyeti, ayna-kamera ikililerinin doğrultusundaki sapma ve görüntü çözünürlüğünün sınırlı olması olarak sıralanmıştır.Kullanıcı ile gezgin robot arasında bulunan ve kumanda kolu ve tilt sensoru olarak iki seçenek içeren bir ara yüz yardımıyla kullanıcı komutu elde edilerek robot hareket ettirilmiştir.Görüntüleme sistemi gezgin robota monte edilmiş ve farklı boyutlarda ve konumlarda yerleşik engellerin bulunduğu bir ortamda test edilmiştir. Tümyönlü görüntüleme sistemi kullanan bir gezgin robotun engelleri kolayca tespit edebildiği ve engeller arasından kolayca geçebildiği görülmüştür.