Esta tese visa apresentar uma contribuição ao desenvolvimento de sistemas computacionais, baseados principalmente em visão computacional, usados para o auxílio a navegação de robôs móveis e veículos inteligentes. Inicialmente, buscou-se apresentar uma proposição de uma arquitetura de um sistema computacional para veículos inteligente que permita a construção de sistemas que sirvam tanto para o apoio ao motorista, auxiliando-o em sua forma de condução, quanto para o controle autônomo, proporcionando maior segurança e autonomia do tráfego de veículos em meio urbano, em rodovias e inclusive no meio rural. Esta arquitetura vem sendo aperfeiçoada e validada junto as plataformas CaRINA I e CaRINA II (Carro Robótico Inteligente para Navegação Autônoma), que também foram alvo de desenvolvimentos e pesquisas junto a esta tese, permitindo também a experimentação prática dos conceitos propostos nesta tese. Neste contexto do desenvolvimento de veículos inteligentes e autônomos, o uso de sensores para a percepção 3D do ambiente possui um papel muito importante, permitindo o desvio de obstáculos e navegação autônoma, onde a adoção de sensores de menor custo tem sido buscada a m de viabilizar aplicações comerciais. As câmeras estéreo são dispositivos que se enquadram nestes requisitos de custo e percepção 3D, destacando-se como sendo o foco da proposta de um novo método automático de calibração apresentado nesta tese. O método proposto permite estimar os parâmetros extrínsecos de um sistema de câmeras estéreo através de um processo evolutivo que considera apenas a coerência e a qualidade de alguns elementos do cenário quanto ao mapa de profundidade. Esta proposta apresenta uma forma original de calibração que permite a um usuário, sem grandes conhecimentos sobre visão estéreo, ajustar o sistema de câmeras para novas configurações e necessidades. O sistema proposto foi testado com imagens reais, obtendo resultados bastante promissores, se comparado aos métodos tradicionais de calibração de câmeras estéreo que fazem uso de um processo interativo de estimação dos parâmetros através da apresentação e uso de um padrão xadrez. Este método apresenta-se como uma abordagem promissora para realizar a fusão dos dados de câmeras e sensores, permitindo o ajuste das matrizes de transformação (parâmetros extrínsecos do sistema), a m de obter uma referência única onde são representados e agrupados os dados vindos dos diferentes sensores. / This thesis aims to provide a contribution to computer systems development based on computer vision used to aid the navigation of mobile robots and intelligent vehicles. Initially, we propose a computer system architecture for intelligent vehicles where intention is to support both the driver, helping him in driving way; and the autonomous control, providing greater security and autonomy of vehicular traffic in urban areas, on highways and even in rural areas. This architecture has been validated and improved with CaRINA I and CaRINA II platforms development, which were also subject of this thesis and allowed the practical experimentation of concepts proposed. In context of intelligent autonomous vehicles, the use of sensors that provides a 3D environment perception has a very important role to enable obstacle avoidance and autonomous navigation. Therefor the adoption of lower cost sensors have been sought in order to facilitate commercial applications. The stereo cameras are devices that fit these both requirements (cost and 3D perception), standing out as focus of the proposal for a new automatic calibration method presented in this thesis. The proposed method allows to estimate the extrinsic parameters of a stereo camera system through an evolutionary process that considers only the consistency and the quality of some elements of the scenario as to the depth map. This proposal presents a unique form of calibration that allows a user without much knowledge of stereo vision, adjust the camera system for new settings and needs. The system was tested with real images, obtaining very promising results as compared to traditional methods of calibration of stereo cameras that use an iterative process of parameter estimation through the presentation and use of a checkerboard pattern. This method offers a promising approach to achieve the fusion of the data from cameras and sensors, allowing adjustment of transformation matrices (extrinsic system parameters) in order to obtain a single reference in which they are grouped together and represented the data from the different sensors.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-28092016-132327 |
| Date | 04 December 2014 |
| Creators | Fernandes, Leandro Carlos |
| Contributors | Osório, Fernando Santos, Wolf, Denis Fernando |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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