FPGA-Tabanlı, steryo görmeye sahip bir robotta üç boyutta eş zamanlı konumlama ve haritalama

Abstract

Location and map information is an important foctor affecting the success of a mobile robot. In this study, it is aimed to construct an FPGA based architecture for Extended Kalman Filter assuring simultaneous localization and mapping on a mobile robot with stereo cameras. In the system, corners in the images are regarded as feature points. The positions of the corners with respect to the robot are computed by applying stereo matching and location measurement in 3D. The 3D positions of the corners are fed into the Extended Kalman Filter to be used in the measurement update. The location change in the actuators of the robot is used in motion update. The study is realized on a Virtex-5 XC5VLX50 FPGA core from Xilinx. OmniVison OV7720 digital cameras are used in order to sense the images. MT4HTF3264HY-53E DDR2 SODIMM is used to store the images.

Konum ve harita bilgisi mobil bir robotun başarımında etkili olan önemli faktörlerdendir. Bu çalışmada, stereo kameraya sahip mobil bir robotun gerçek zamanda ve eş zamanlı olarak konumlama ve haritalama yapmasını sağlayacak genişletilmiş kalman filtresi için FPGA üzerinde paralel bir mimari oluşturulmaya çalışılmıştır. Sistemde, görüntülerde bulunan köşeler özellik noktaları olarak kabul edilmiştir. Stereo kameralardan alınan görüntülerdeki köşeler eşleştirme ve 3 boyutta konum tespiti aşamalarından geçirilerek köşelerin 3 boyutta robota göre konumu hesaplanmaktadır. Köşelerin 3 boyuttaki konumları genişletilmiş kalman filtresine ölçüm güncellemesinde kullanılmak üzere aktarılmaktadır. Robotta bulunan eyleyicilerdeki konum değişimi ise filtrenin tahmin aşamasında kullanılmaktadır. Çalışma Xilinx’e ait Virtex-5 XC5VLX50 çekirdeği üzerinde gerçekleştirilmiştir. Görüntüleri algılamak için Omni Vision’ın OV7720 dijital kameralar kullanılmıştır. Görüntüleri depolamak için Micron’ a ait MT4HTF3264HY-53E DDR2 SODIMM bellek kullanılmıştır.