TEDE: PROCEDIMENTO PARA AUTOLOCALIZAÇÃO DE ROBÔS EM CASAS DE VEGETAÇÃO UTILIZANDO DESCRITORES SURF: Implementação Sequencial e Paralela
Please use this identifier to cite or link to this item: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/130
Title: PROCEDIMENTO PARA AUTOLOCALIZAÇÃO DE ROBÔS EM CASAS DE VEGETAÇÃO UTILIZANDO DESCRITORES SURF: Implementação Sequencial e Paralela
metadata.dc.creator: Orloski, Andrey
metadata.dc.description.resumo: Este trabalho descreve um procedimento para autolocalização de agrobots móveis e autônomos em casas de vegetação. Isto é, a determinação da posição do robô em relação a um sistema de coordenadas, usando procedimentos e recursos computacionais. O procedimento proposto emprega técnicas de visão computacional para reconhecer objetos marcadores na casa de vegetação e, a partir deles, estimar a coordenada do robô em um plano paralelo a superfície da estufa. A detecção da presença dos marcadores na cena é realizada através do algoritmo SURF. Para viabilizar a estimativa das coordenadas, a partir de dados contidos em uma única imagem, o método de Rahman et al. (2008), que consiste em determinar a distância entre uma câmera e um objeto marcador, foi estendido para permitir o cômputo de coordenadas. O desempenho do procedimento proposto foi avaliado em três experimentos. No primeiro experimento, o objetivo foi verificar, em laboratório, a influência da resolução da imagem sobre a precisão. Os resultados indicam que, ao reduzir a resolução da imagem, o alcance do procedimento é prejudicado para reconhecimento dos marcadores. Estes resultados também mostram que, ao reduzir a resolução, o erro na estimativa das coordenadas em relação à distância entre a câmera e o marcador aumenta. O segundo experimento executou um teste que avalia o desempenho computacional do algoritmo SURF, em termos de tempo de computação, no processamento das imagens. Isto é importante pois agrobots usualmente precisam executar tarefas que demandam capacidade de processamento em tempo real. Os resultados deste teste indicam que a eficiência do procedimento cai com o aumento da resolução da imagem. Um segundo teste comparou o tempo de processamento de duas implementações do algoritmo. Uma que explora uma versão sequencial do algoritmo SURF e outra que usa uma implementação paralela. Os resultados deste teste sugerem que a implementação paralela foi mais eficiente em todas as resoluções testadas, apresentando uma melhora proporcional quase constante. O terceiro experimento foi realizado em uma casa de vegetação com objetivo de avaliar o desempenho do procedimento proposto no ambiente para o qual foi projetado. Os resultados de campo se mostraram semelhantes aos do laboratório, mas indicam que variações de iluminação exigem ajustes de parâmetros do algoritmo SURF.
Abstract: This paper describes a procedure for self-localization of mobile and autonomous agrobots in greenhouses, that is, the determination of the robot's position relative to a coordinate system,using procedures and computational resources. The proposed procedure uses computer vision techniques to recognize markers objects in the greenhouse and, from them, estimate the coordinate of the robot in a parallel plane to the surface of the stove. The detection of the presence of markers in the scene is performed using the SURF algorithm. To enable the estimation of coordinates, based on data contained in a single image, the method of Rahman et al. (2008), which consists in etermining the distance between a camera and a marker object has been extended to allow the coordinate calculation. The performance of the procedure was evaluated in three experiments. In the first experiment, the objective was to verify, in the laboratory, the influence of image resolution on accuracy. The results indicate that by reducing the image resolution, the range of the process is impaired for the recognition of the markers. These results also show that by reducing the resolution, the error in estimating the coordinates relative to the distance between the camera and the marker increases. The second experiment ran a test that evaluates the computational performance of the SURF algorithm, in terms of computing time, in the image processing. This is important because agrobots usually need to perform tasks that require the processing power in real time. The results of this test indicate that the efficiency of the procedure drops with the increase of image resolution. A second test compared the processing time of two implementations of the algorithm. One explores a sequential version of the SURF algorithm and another uses a parallel implementation. The results of this test suggest that the parallel implementation is more efficient in all tested resolutions, with an almost constant proportionate improvement.The third experiment was performed in a greenhouse to evaluate the performance of the proposed procedure in the environment for which it was designed. Field results were similar to the laboratory, but indicate that lighting variations require parameter settings of the SURF algorithm.
Keywords: autolocalização
Citation: ORLOSKI, Andrey. PROCEDIMENTO PARA AUTOLOCALIZAÇÃO DE ROBÔS EM CASAS DE VEGETAÇÃO UTILIZANDO DESCRITORES SURF: Implementação Sequencial e Paralela. 2015. 84 f. Dissertação (Mestrado em Computação para Tecnologias em Agricultura) - UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA, Ponta Grossa, 2015.