Návrh metody vyhýbání se překážkám pro mobilní robot zpracováním obrazu z kamery

Abstract

Tato práce se zabývá návrhem metody zpracování obrazu, na jehož základě je detekována překážka a vyhodnocen bezpečný směr pohybu mobilního robota ve venkovním prostředí. Nejdříve je uveden přehled dostupných metod zpracování obrazu. Na základě zjištěných informací o vlastnostech a požadavcích jednotlivých metod je k realizaci návrhu zvolena metoda pracující s optickým tokem v obrazové sekvenci. Optický tok představuje relativní pohyby bodů ve snímku, je tudíž definován vektorovým polem. Algoritmus hledání bezpečného směru pohybu je založen na určení oblasti snímku s nejmenšími hodnotami velikostí těchto vektorů. Vychází z předpokladu, že překážka vytváří v obraze větší optický tok než okolí. Kompletní návrh algoritmu je vytvořen v programovacím prostředí MATLAB. Následně je navržená metoda otestována na kamerových záznamech z různých typů prostředí. Závěrem je zhodnocena funkcionalita metody a možnosti jejího dalšího uplatnění a rozvoje.

This thesis deals with the design of an image processing method, based on which an obstacle is detected and the safe direction of movement of a mobile robot in an outdoor environment is evaluated. First, an overview of available image processing methods is presented. Based on the information found about the characteristics and requirements of each method, a method working with optical flow in the image sequence is selected for implementation. The optical flow represents the relative movements of the points in the image and is therefore defined by a vector field. The algorithm for finding a safe direction of motion is based on determining the region of the image with the smallest values of the magnitudes of these vectors. It is based on the assumption that the obstacle produces a larger optical flow in the image than the surroundings. The complete code design is developed in MATLAB programming environment. Subsequently, the method is tested on camera footage from different types of environments. Finally, the functionality of the method and the possibilities of its further application and development are evaluated.