Méthode de localisation absolue d'un robot mobile évoluant en milieu extérieur fondée sur la recherche d'indices visuels

par Wilfrid Couroux

Thèse de doctorat en Automatique

Sous la direction de René Husson.

Soutenue en 1997

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL .

mots clés

• Robotique
• Localisation
• Vision artificielle
• Reconnaissance objet
• Détection contour
• Robotics
• Location
• Artificial vision
• Object recognition
• Edge detection
• Reconnaissance optique des formes (informatique)
• Robots mobiles -- Localisation

Résumé

Les travaux présentés dans ce mémoire concernent la localisation absolue d'un robot mobile par vision artificielle. Le site d'expérimentation choisi est un parking d'environ 60 x 60 m. Des problèmes spécifiques au milieu extérieur apparaissent ici : changement d'ensoleillement, ombres portées, variabilité de la scène observée, occultation de certains objets recherchés, inclinaison du sol. Notre contribution se situe dans la recherche d'une méthode robuste d'identification et de reconnaissance de certains objets du site, les amers, et d'une technique de localisation précise qui utilise les informations provenant d'une carte du site. Les amers retenus, plus de 700, sont constitués de détails architecturaux des bâtiments. Nous avons tout particulièrement étudié la calibration du système de vision, l'extraction des amers de l'image et leur mise en correspondance avec des données de la carte. La recherche des amers dans l'image est vue comme un problème de détection de contours avec un chainage orienté suivant des directions privilégiées. La mise en correspondance, du type génération - propagation - validation d'hypothèses, s'appuie sur deux contraintes définies pour simplifier le problème combinatoire. La localisation se présente en deux parties, l'une simple, pour déterminer rapidement et grossièrement la position du robot, l'autre plus fine prend en compte l'ensemble des appariements formes pour réaliser un recalage précis. Nous avons été amené à établir un protocole de prises de vues garantissant l'acquisition d'images qui permet d'obtenir robustesse et précision dans les traitements. Les techniques présentées ont été testées et validées sur le démonstrateur ROMANE (robot mobile autonome pour la navigation extérieur). L’ensemble des expérimentations comportent plus d'une centaine d'images prises à différents endroits du site. La précision obtenue est d'environ 10 cm pour des distances de prises de vues supérieures à 50 m.

Titre traduit

Absolute localization method, based on the search for visual markers, of a mobile robot moving in an outdoor environnement

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