Đồ án HCMUTE: Định vị robot di động ngoài trời sử dụng giải thuật xử lý ảnh

• Tác giả: Trương Chánh Trực
• Người hướng dẫn: TS. Lê Mỹ Hà
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa
• Đề tài: Định vị cho robot di động ngoài trời dùng giải thuật xử lý ảnh
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan chung
• 1.2. Tổng quan chung về định vị robot
• 1.3. Kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.4. Mục tiêu, khách thể và đối tượng nghiên cứu
• 1.4.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.4.2. Khách thể nghiên cứu
• 1.4.3. Đối tượng nghiên cứu
• 1.5. Nhiệm vụ của đề tài và phạm vi nghiên cứu
• 1.5.1. Nhiệm vụ của đề tài
• 1.5.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.6. Phương pháp nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG ĐÁM MÂY ĐIỂM TRONG KHÔNG GIAN 3D VÀ ĐỊNH VỊ ROBOT
• 2.1. Tìm cặp điểm đặc trưng tương đồng
• 2.2. Các loại đặc trưng
• 2.2.1. Harris corner
• 2.2.2. Harris Laplace
• 2.2.3. SURF
• 2.2.4. SIFT
• 2.2.4.1. Đặc trưng SIFT
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM ĐỊNH VỊ TRÍ THIẾT BỊ DI CHUYỂN
• 3.1. Cân chỉnh camera tìm bộ thông số nội camera
• 3.2. Trích rút đặc trưng SIFT
• 3.3. Mô tả cặp đặc trưng tương đồng
• 3.4. Ước lượng ma trận cơ bản F và ma trận thiết yếu E
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về định vị robot

Định vị robot di động là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng nhằm xác định vị trí chính xác của robot trong không gian. Định vị robot sử dụng nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm cảm biến và công nghệ GPS. Tuy nhiên, các phương pháp này thường gặp phải sai số lớn, đặc biệt trong môi trường phức tạp. Việc sử dụng công nghệ định vị như GPS có thể không đạt độ chính xác cao trong các khu vực nhỏ hẹp. Do đó, việc phát triển các phương pháp định vị mới, như sử dụng xử lý ảnh, trở nên cần thiết. Các nghiên cứu hiện tại đã chỉ ra rằng việc kết hợp giữa cảm biến và xử lý ảnh có thể cải thiện đáng kể độ chính xác trong việc xác định vị trí của robot. Điều này mở ra hướng đi mới cho việc phát triển robot di động thông minh hơn, có khả năng tự hành trong môi trường ngoài trời.

II. Công nghệ xử lý ảnh trong định vị robot

Xử lý ảnh là một công nghệ quan trọng trong việc định vị robot. Các thuật toán như SIFT (Scale-Invariant Feature Transform) được sử dụng để trích xuất các đặc trưng từ hình ảnh. Xử lý ảnh cho phép robot nhận diện và phân tích môi trường xung quanh, từ đó xác định vị trí của nó. Việc áp dụng thuật toán xử lý ảnh giúp loại bỏ các đặc trưng yếu và sai, đảm bảo độ chính xác cao hơn trong việc xác định vị trí. Hệ thống camera được sử dụng để thu thập dữ liệu hình ảnh trong quá trình di chuyển của robot. Các điểm đặc trưng được tìm thấy từ hình ảnh sẽ được sử dụng để xây dựng bản đồ 3D và xác định vị trí của robot trong không gian. Điều này cho thấy tầm quan trọng của công nghệ xử lý ảnh trong việc phát triển các hệ thống robot tự hành.

III. Hệ thống định vị robot ngoài trời

Định vị robot ngoài trời gặp nhiều thách thức hơn so với trong nhà do địa hình phức tạp và quy mô lớn. Hệ thống định vị cần phải kết hợp nhiều công nghệ khác nhau để đạt được độ chính xác cao. Việc sử dụng cảm biến hình ảnh kết hợp với GPS có thể giúp cải thiện khả năng định vị trong môi trường ngoài trời. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng hệ thống định vị tích hợp có thể giúp robot tự động hóa quá trình di chuyển và xác định vị trí một cách hiệu quả. Hệ thống này không chỉ giúp robot di chuyển an toàn mà còn có khả năng tương tác với môi trường xung quanh. Điều này mở ra nhiều ứng dụng thực tiễn cho robot thông minh trong các lĩnh vực như giao thông, cứu hộ và khảo sát địa hình.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu về định vị robot di động bằng xử lý ảnh đã chỉ ra rằng việc áp dụng các công nghệ hiện đại có thể cải thiện đáng kể độ chính xác trong việc xác định vị trí. Các phương pháp như SIFT và RANSAC đã được chứng minh là hiệu quả trong việc trích xuất và xử lý các đặc trưng hình ảnh. Việc phát triển các hệ thống robot tự hành không chỉ mang lại lợi ích cho ngành công nghiệp mà còn mở ra nhiều cơ hội mới trong nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn. Robot tự hành có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ nông nghiệp đến cứu hộ, giúp nâng cao hiệu quả và an toàn trong các hoạt động hàng ngày.