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[pt] SLAM VISUAL EM AMBIENTES DINÂMICOS UTILIZANDO SEGMENTAÇÃO PANÓPTICA / [en] VISUAL SLAM IN DYNAMIC ENVIRONMENTS USING PANOPTIC SEGMENTATION

GABRIEL FISCHER ABATI 10 August 2023 (has links)
[pt] Robôs moveis se tornaram populares nos últimos anos devido a sua capacidade de operar de forma autônoma e performar tarefas que são perigosas, repetitivas ou tediosas para seres humanos. O robô necessita ter um mapa de seus arredores e uma estimativa de sua localização dentro desse mapa para alcançar navegação autônoma. O problema de Localização e Mapeamento Simultâneos (SLAM) está relacionado com a determinação simultânea do mapa e da localização usando medidas de sensores. SLAM visual diz respeito a estimar a localização e o mapa de um robô móvel usando apenas informações visuais capturadas por câmeras. O uso de câmeras para o sensoriamento proporciona uma vantagem significativa, pois permite resolver tarefas de visão computacional que fornecem informações de alto nível sobre a cena, incluindo detecção, segmentação e reconhecimento de objetos. A maioria dos sistemas de SLAM visuais não são robustos a ambientes dinâmicos. Os sistemas que lidam com conteúdo dinâmico normalmente contem com métodos de aprendizado profundo para detectar e filtrar objetos dinâmicos. Existem vários sistemas de SLAM visual na literatura com alta acurácia e desempenho, porem a maioria desses métodos não englobam objetos desconhecidos. Este trabalho apresenta um novo sistema de SLAM visual robusto a ambientes dinâmicos, mesmo na presença de objetos desconhecidos. Este método utiliza segmentação panóptica para filtrar objetos dinâmicos de uma cena durante o processo de estimação de estado. A metodologia proposta é baseada em ORB-SLAM3, um sistema de SLAM estado-da-arte em ambientes estáticos. A implementação foi testada usando dados reais e comparado com diversos sistemas da literatura, incluindo DynaSLAM, DS-SLAM e SaD-SLAM. Além disso, o sistema proposto supera os resultados do ORB-SLAM3 em um conjunto de dados personalizado composto por ambientes dinâmicos e objetos desconhecidos em movimento. / [en] Mobile robots have become popular in recent years due to their ability to operate autonomously and accomplish tasks that would otherwise be too dangerous, repetitive, or tedious for humans. The robot must have a map of its surroundings and an estimate of its location within this map to achieve full autonomy in navigation. The Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) problem is concerned with determining both the map and localization concurrently using sensor measurements. Visual SLAM involves estimating the location and map of a mobile robot using only visual information captured by cameras. Utilizing cameras for sensing provides a significant advantage, as they enable solving computer vision tasks that offer high-level information about the scene, including object detection, segmentation, and recognition. There are several visual SLAM systems in the literature with high accuracy and performance, but the majority of them are not robust in dynamic scenarios. The ones that deal with dynamic content in the scenes usually rely on deep learning-based methods to detect and filter dynamic objects. However, these methods cannot deal with unknown objects. This work presents a new visual SLAM system robust to dynamic environments, even in the presence of unknown moving objects. It uses Panoptic Segmentation to filter dynamic objects from the scene during the state estimation process. The proposed methodology is based on ORB-SLAM3, a state-of-the-art SLAM system for static environments. The implementation was tested using real-world datasets and compared with several systems from the literature, including DynaSLAM, DS-SLAM and SaD-SLAM. Also, the proposed system surpasses ORB-SLAM3 results in a custom dataset composed of dynamic environments with unknown moving objects.

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