Titulo Estágio
Registo 3D e Mapeamento de Ambientes Florestais
Áreas de especialidade
Sistemas Inteligentes
Engenharia de Software
Local do Estágio
ISR e Ingeniarius, Lda.
Enquadramento
Consultar Versão Online em: [url=https://home.isr.uc.pt/~david.portugal/Msc/2019-20_3D_Registration_&_Mapping.pdf]https://home.isr.uc.pt/~david.portugal/Msc/2019-20_3D_Registration_&_Mapping.pdf[/url]
A aquisição e registo 3D de dados de diversas fontes sensoriais em torno de um veículo num referencial comum é essencial para a compreensão do meio envolvente por parte das máquinas florestais autónomas do futuro. No âmbito do projecto SEMFIRE [1], pretende-se dotar um robô terrestre de grande porte com a capacidade de registar o ambiente 3D em seu redor através da incorporação e agregação de diversos dados multimodais, permitindo dar suporte a tarefas de operação na floresta, identificação de material combustível e limpeza florestal.
O principal objectivo deste trabalho passa assim pela implementação de métodos de calibração e agregração de informação sensorial que permitam o registo do meio envolvente em nuvens de pontos 3D (Point Clouds) através da correcta acoplação de dados 2D (câmaras RGB, multispectral e termal) e 3D (câmaras de profundidade e scanners laser). Pretende-se que o aluno estude técnicas de registo de dados e mapeamento local e as teste, compare, implemente e integre na arquitectura de percepção da máquina autónoma instrumentada, baseada em ROS [2].
Palavras-chave: Registo 3D; Point Clouds; Mapeamento; Robótica Florestal; Percepção Artificial.
Referências:
[1] M. S. Couceiro, D. Portugal, J. F. Ferreira, R. P. Rocha: “SEMFIRE: Towards a new generation of forestry maintenance multi-robot systems”, In 2019 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII), pp. 270-276. Disponível em: [url=https://home.isr.uc.pt/~david.portugal/Pubs/2019_CPFR_IEEE_SI2019.pdf]https://home.isr.uc.pt/~david.portugal/Pubs/2019_CPFR_IEEE_SI2019.pdf[/url] e [url=http://semfire.ingeniarius.pt]http://semfire.ingeniarius.pt[/url]
[2] ROS.org: Powering the World’s Robots [Online]. Disponível em: [url=http://www.ros.org]www.ros.org[/url]
[3] K. Wurm, A. Hornung, M. Bennewitz, C. Stachniss & W. Burgard, W.: “OctoMap: A probabilistic, flexible, and compact 3D map representation for robotic systems”. In 2010 IEEE ICRA 2010. Disponível em: [url=http://ais.informatik.uni-freiburg.de/publications/papers/wurm10octomap.pdf]http://ais.informatik.uni-freiburg.de/publications/papers/wurm10octomap.pdf[/url]
[4] M. Labbé & F. Michaud: “RTAB-Map as an open-source lidar and visual simultaneous localization and mapping library for large-scale and long-term online operation”. Journal of Field Robotics, 36(2), 416-446, 2019. Disponível em: [url=https://doi.org/10.1002/rob.21831]https://doi.org/10.1002/rob.21831[/url]
Objetivo
Para cumprir o objectivo primordial do trabalho, o aluno:
• Fará uma revisão aprofundada da literatura em registo 3D e mapeamento aplicada a ambientes florestais e das técnicas existentes de registo em geral.
• Desenhará uma pipeline de processamento 3D com base no trabalho anterior de levantamento e nos sensores existentes na máquina florestal autónoma do projecto SEMFIRE.
• Efectuará um estudo de desempenho de um conjunto seleccionado de técnicas do estado da arte para registo 3D (por ex. baseado em Octomaps [3]).
• Irá implementar o método, validando e comparando-o com outras técnicas de registo 3D sobre datasets reais recolhidos com o sistema sensorial do robô para limpeza florestal.
• Irá alimentar um sistema de mapeamento 3D existente (por ex., rtabmap [4]) com os dados de registo obtidos, gerando uma mapa local da floresta.
Plano de Trabalhos - Semestre 1
• Revisão aprofundada da literatura em registo 3D e mapeamento aplicada a ambientes florestais e das técnicas existentes de registo em geral.
• Familiarização com a framework ROS: Robot Operating System
• Design de um pipeline de processamento 3D com base no trabalho anterior de levantamento e nos sensores existentes na máquina florestal autónoma do projecto SEMFIRE.
Plano de Trabalhos - Semestre 2
• Estudo de desempenho de um conjunto seleccionado de técnicas do estado da arte para registo 3D (por ex. baseado em Octomaps [3]).
• Implementação do método, validando e comparando-o com outras técnicas de registo 3D sobre datasets reais recolhidos com o sistema sensorial do robô para limpeza florestal.
• Alimentação de um sistema de mapeamento 3D existente (por ex., rtabmap [4]) com os dados de registo obtidos, gerando uma mapa local da floresta.
Condições
Esta metodologia resultará numa técnica com comprovado desempenho em termos de resultados de registo 3D de terreno, que será devidamente demonstrada pelo aluno e documentada na sua Dissertação de Mestrado.
Observações
Este trabalho de dissertação irá decorrer tanto no Instituto de Sistemas e Robótica da Universidade de Coimbra (ISR-UC) como na empresa Ingeniarius, Lda., líder do consórcio SEMFIRE.
Orientador (ISR): Doutor David Portugal, david.portugal@deec.uc.pt
Co-orientador (Ingeniarius): Doutor Gonçalo Martins, gondsm@ingeniarius.pt
Orientador
David Portugal
david.portugal@deec.uc.pt 📩