Esperimenti

Il sistema di stereo-visione è stato sottoposto a una serie di test estensivi, condotti su sequenze registrate, per un totale di più 600 immagini. È stato predisposto un percorso di prova in uno dei corridoi dell'IRST. Lungo le pareti del corridoio sono stati disposti degli ostacoli, varianti per colore, struttura e dimensioni (figura ).

  
Figure: Percorso di prova sul quale avviene il collaudo del sistema di stereo-visione e dove vengono raccolte le sequenze di immagini.

Le sequenze vengono raccolte mediante un programma apposito, che registra su file tutto lo stato istantaneo del robot: le immagini provenienti dalle telecamere, le misure dei telemetri sonar, lo stato dell'odometro, la velocità istantanea e l'accelerazione del robot. In figura è riportato un estratto di una sequenza di prova.

  
Figure: Alcuni fotogrammi di una sequenza di prova. I fotogrammi qui riportati sono uno per ogni cinque presenti nella sequenza completa.

Successivamente il sistema di stereo-visione elabora le sequenze raccolte, producendo le immagini di profondità, il modello del corridoio e le mappe.

  
Figure: Immagini di disparità, corrispondenti alla sequenza di prova precedente. Queste immagini vengono calcolate senza far uso del modello di corridoio.

  
Figure: Immagini di disparità, corrispondenti alla sequenza di prova precedente. In questa serie si è fatto uso del modello del corridoio costruito dai dati sonar.

La prima valutazione dei risultati avviene sulla precisione con la quale la struttura del corridoio ricostruita dal sistema di stereo-visione: quali ostacoli vengono individuati, come vengono ricostruite le pareti, come il sistema reagisce ai cambiamenti di luminosità, la corrispondenza tra il modello di profondità calcolato dai dati sonar e le immagini provenienti dalle telecamere.

Per ricostruzione e mappatura di ambienti è possibile ricorrere a risoluzioni superiori. L'elaborazione di un immagine con risoluzione di pixel richiede 185 secondi. Un valore piuttosto alto in termini assoluti, tuttavia per ottenere informazioni analoge mediante i telemetri sonar sarebbe necessario muovere il robot per tutto l'ambiente, con tempi molto più lunghi.

Per i compiti di navigazione e di elusione di ostacoli non è fondamentale la precisione, è invece critica la velocità di reazione. Il sistema di stereo-visione impiega un tempo di 29 secondi per produrre un'immagine di profondità con risoluzione di pixel. Tuttavia, una delle caratteristiche dell'algoritmo utilizzato è di elaborare in modo indipendente ogni riga di immagine. È quindi possibile ridurre i tempi di calcolo elaborando parzialmente l'immagine. Una dimostrazione di questa tecnica è riportata nella mappa . Questa mappa è stata generata facendo uso della sola riga centrale. I tempi di calcolo per una singola riga sono di soli 0,25 secondi, e le informazioni di distanza ottenute da una sola riga sono più che sufficienti per evitare tutti gli ostacoli del percorso di prova (alcuni ostacoli non vengono individuati, non a causa di carenze della tecnica, ma perché nella riga centrale non appaiono, essendo troppo bassi. La riga da analizzare va scelta a seconda delle esigenze del sistema di navigazione).

  
Figure: Mappa del percorso di prova ottenuta mediante l'algoritmo di stereo. Malgrado l'assenza di segnale lungo le pareti del corridoio, l'algoritmo è in grado di ricostruirne correttamente la struttura. Questo avviene grazie alla presenza del modello generato dai dati dei sonar.