Control visual basado en características de un sistema articulado. Estimación del jacobiano de la imagen utilizando múltiples vistas

En la presente tesis se aborda el control visual de un sistema de tres grados de libertad utilizando dos camaras fijas debilmente calibradas. Se trabaja con un esquema de Control Basado en Imagen, y mas especificamente en la estimacion en linea del jacobiano de la imagen. Se proponen nuevos algoritmos de estimacion del jacobiano de la imagen usando tecnicas no iterativas. Estos nuevos algoritmos se basan en la deinicion de un factor de fiabilidad que depende de los movimientos ya realizados en el espacio de las articulaciones y sus respectivos cambios en las caracteristicas. Ademas, se incorporado en la estimacion del jacobiano la informacion de la geometria epipolar, en la figura de la matriz fundamental. Los resultados de las pruebas llevadas a cabo tanto en tareas de posicionamiento como de seguimiento, y la comparacion realizada con los metodos existentes en la bibliografia, demuestran que la incorporacion de la geometria epipolar y el factor de fiabilidad en la estimacion del jacobiano de la imagen, incrementa la robustez del sistema frente al ruido. Esta contrastacion se ha extendido al jacobiano obtenido mediante un calculo analitico, Se comprueba que con el metodo propuesto en la presente tesis se alcanzan las mismas prestaciones que el jacobiano analitico obtenido luego de un riguroso y delicado proceso de calibracion de camaras, calibracion cinematica, transformacion camara-robot, jacobiano del robot, y reconstruccion tridimensional. Se verifica la conveniencia de este nuevo metodo al no depender de las mismas relaciones que el jacobiano analitico. Se presentan ademas, dos aplicaciones adicionales de control visual: En la primera de ellas, se describen dos metodos para estimar el jacobiano de la imagen a partir de lineas. En la segunda, se muestra un control visual de robots moviles, utilizando la estimacion de la homografia entre un plano del robot y la imagen. The present thesis deals with the visual servoing of an articular system of 3 d.o. f. using two fixed and weakly calibrated cameras. The servoing architecture is Image Based Visual Servoing, and this work deals especifically whith the online estimation of the image Jacobian. New algorithms for the estimation of the imagen Jacobian with no iteratives techniques are proposed. These new algorithms are based on the definition of a reliability factor which depends on both movements already realized into the joint space and their respective feature changes. In addition to the reliability factor, information from the epipolar geometry standed for the fundamental matrix has been also incorporated in the estimation of the imagen Jacobian. Experiments have been carried out in both positioning tasks and following tasks. By comparison with the existing methods in the literature, it is showed that the incorporation of the epipolar geometry and the reliabilty factor in the estimation of the image Jacobian, increases robustness of the system against noise. Experiment contrasts have been extended to the analytic Jacobian. It is showed that the same performance of the analytic Jacobian is attained with the method proposed in the present thesis. It is well known that the analytic Jacobian is obtained after a severe and delicate work in camera calibration, cinematic calibration, camera-robot transformation, robot Jacobian, and 3D reconstruction. The convenience of the proposed method is proved since this method does not depend on the same relations as the analytic Jacobian. Furthermore two control visual aplications are presented. In the first one, two methods of estimation of the image Jacobian from lines are described. In the second one, a visual servoing of mobile robots using the estimation of the homography between a plane and the image is described.