Navegación autónoma de un robot utilizando una guía visual

RESUMEN: Se presenta el desarrollo de un sistema para la navegacion autonoma de un robot movil terrestre utilizando una guia visual. El sistema utiliza un algoritmo de seguimiento de objetivos basado en filtros de correlacion para imagenes a color. A partir de una secuencia de v deo de una escena real sujeta a degradaciones de ruido aditivo y disjunto, modificaciones geometricas de los objetos, y cambios de iluminacion, el algoritmo es capaz de realizar el rastreo del objeto con una alta precision consiguiendo a su vez una respuesta rapida en los movimientos del robot. El algoritmo desarrollado cuenta con diferentes etapas. La primera consiste en seleccionar el objeto de interes deseado de la secuencia de v deo. Posteriormente, la informacion de tres canales de color es codificada en un solo canal utilizando una funcion de valor complejo. A continuacion, un filtro de correlacion es disenado para reconocer el objeto de interes en los cuadros posteriores. El algoritmo no requiere algun proceso de entrenamiento previo; es decir, el filtro se adapta en l nea utilizando los cuadros de la escena actual y anteriores. El modulo de seguimiento de objetos es unido a un modulo de control con el n de mantener el objeto de interes centrado en la escena observada a una distancia predefinida (preservando la escala). La interconexion de los modulos mencionados se logra a traves de una red de comunicacion cliente-servidor. Como resultado, el sistema propuesto es capaz de localizar el objeto de inter es dentro de la escena observada con la camara montada sobre el robot. Asimismo, el robot realiza las correcciones de posicion y orientacion necesarios tal que el objeto de interes permanezca centrado en el origen y con una escala deseada. Las pruebas experimentales se realizan primero en escenas sinteticas a color y fueron comparadas en terminos de medidas de desempeno objetivas para seleccionar el filtro de correlacion que mas se ajuste a los objetivos propuestos de este trabajo. Una vez seleccionado el filtro de correlacion se trabajo con escenas a color de la vida real. Finalmente se implemento un controlador que permita el movimiento del robot de manera autonoma corrigiendo el error de posicion el objeto de interes. Lo anterior representa mejoras a la e ciencia de navegacion del robot en aspectos tales como reduccion del consumo energetico, reduccion en el desgaste de la plataforma y decremento en el tiempo de completar una mision. ABSTRACT: This work presents the development of a system for autonomous navigation of a land mobile robot using a visual guide. The system uses an objective tracking algorithm based on correlation filters for color images. From a video sequence of a real scene subject to degradation of additive and disjoint noise, geometric modifications of the objects, and lighting changes, the algorithm can track the object with high precision while achieving a Quick response in robot movements. The developed algorithm has different stages. The first is to select the desired object of interest from the video sequence. Subsequently, the information of three color channels is encoded in a single channel using a complex value function. Next, a correlation filter is designed to recognize the object of interest in the subsequent frames. The algorithm does not require some prior training process; that is, the filter is adapted online using the current and previous frames of the observed scene. The object tracking module is attached to a control module to keep the object of interest centered on the observed scene at a predefined distance (preserving the scale). Using a client-server communication network is done the interconnection of the modules mentioned above. As a result, the proposed system can locate the object of interest within the scene observed using the camera mounted on the robot. Likewise, the robot makes the fixed position and orientation corrections such that the object of interest remains centered on the origin and with the desired scale. Experimental tests were performed in synthetic color scenes and were compared in terms of objective performance measures to select the correlation filter that best suits the proposed objectives of this work. Once the correlation filter was selected, the filter performance working with real-life color scenes was evaluated. Finally, a controller was implemented that allows the robot to move autonomously, correcting the position error of the object of interest. The above represents improvements to the robot's navigation e ffciency in aspects such as reduction of energy consumption, reduction in platform wear, and decrease on the time of completing a mission.