Il modulo di calibrazione automatica

Il primo modulo, Calibra, permette al robot di campionare la trasformazione che lega le immagini dei punti giacenti sul pavimento.

  
Figure: Struttura interna del modulo di calibrazione autonoma.

Calibra si compone (fig. ) di un sottosistema che individua il bersaglio all'interno delle immagini acquisite dalle telecamere, e ne determina le coordinate del centro. Un secondo sottosistema controlla i motori del robot in modo tale da portare l'immagine del bersaglio in alcune posizioni predefinite, dove avviene il campionamento della trasformazione.

La calibrazione procede nelle seguenti fasi:

1. All'inizio il robot si trova in un'area libera, con il bersaglio di calibrazione posto sul pavimento nell'area inquadrata dalle telecamere.

2. Utilizzando la differenza tra coordinate del bersaglio nell'immagine sinistra e il punto in cui si vuole effettuare il campionamento, un semplice controllo lineare muove il robot. Dopo una decina di cicli di controllo il robot si trova in una posizione tale che il centro del bersaglio nell'immagine sinistra è nella posizione in cui si vuole effettuare il campionamento.

3. Le coordinate del centro del bersaglio nell'immagine sinistra e le coordinate del centro del bersaglio nell'immagine destra vengono determinate. Questa coppia di posizioni costituisce un campionamento della trasformazione tra immagini riprese dalle due telecamere. Il campionamento così ottenuto viene memorizzato.

4. Si procede ripetendo il passo 2 per il prossimo punto di calibrazione, e così via per i restanti, finché la funzione non è stata campionata in modo sufficientemente denso.

  
Figure: Il robot durante la calibrazione. Sul pavimento c'è il bersaglio di calibrazione.

  
Figure: Schermata del programma di calibrazione. Nella metà superiore sono le immagini acquisite dalle telecamere: all'immagine del bersaglio viene sovrapposta l'ellisse calcolata. Nella parte inferiore sinistra c'è l'istogramma della soglia adattiva, nella parte inferiore destra c'è la binarizzazione dell'immagine destra.

Sono stati effettuati esperimenti (vedi ) con diversi insiemi di punti di campionamento, varianti per numero e disposizione dei campioni. L'esperienza ha dimostrato che la qualità dei risultati non dipende in modo critico dalla disposizione dei campionamenti, una volta che questi siano sufficientemente distribuiti sul piano immagine. Inoltre si è constatato che anche con un numero ridotto di campionamenti, venti o trenta, si ottengono risultati accettabili.

Normalmente una sessione di calibrazione completa consiste in un campionamento uniforme sul tutto il piano immagine, per un totale di un centinaio di campioni (fig. ), con il quale viene interpolata la trasformazione; seguito da un campionamento casuale di una cinquantina di campioni (fig. ), sul quale valutato l'errore della funzione interpolata. I punti sono scelti in modo da essere lontani dai bordi dell'immagine, in questo modo si eliminano potenziali errori dovuti al troncamento dell'immagine del bersaglio.

  
Figure: Percorso di calibrazione uniforme, con risoluzione di 256 per 256 pixel.

  
Figure: Percorso di calibrazione casuale, con risoluzione di 256 per 256 pixel.