Etäisyyden mittaaminen stereokameran ja OpenCV kirjaston avulla

Abstract

Opinnäytetyössä lähdettiin etsimään keinoja mitata etäisyyttä stereokonenäön avulla, tavoitteena saada Satakunnan ammattikorkeakoulun robotille ”näkökyky”. Tavoite oli, että stereokameralla tutkitaan robotin liikesuunnassa (vain eteenpäin) olevaa maisemaa ja pyritään havaitsemaan kohteet, joita robotin on väistettävä.

Toteutusta lähdettiin miettimään ECOM e-CAM_9V024_STEREO -kameralla, mutta sen sulautettu Linux järjestelmä osoittautui hankalaksi ja laskentakapasiteetti rajalliseksi. Kun tällä kameralla ei päästy toivottuun lopputulokseen, lähdettiin hakemaan toista ratkaisua edullisten USB kameroiden ja minitietokoneen yhdistelmällä. Toisaalta samalla oli tarkoitus tutustua myös Kinect-ohjaimen käyttömahdollisuuksiin.

Tutkimus osoittautui aika haasteelliseksi ja aikaa vieväksi, lopulta oli pakko todeta, että lopullinen ratkaisu jäi tavoitteista. Etäisyyttä onnistuttiin mittaamaan sekä ECOM kameralla, että USB-kameroilla, mutta lopullinen sovellus ja kytkeminen robottiin jäi tekemättä. Tutkimuksen löydökset viittaavat, että ECOM kameralla saisi tehtyä tarkemman mittauksen, mikäli keksisi vähemmän laskentatehoa kuluttavan tavan etsiä kuvasta kohteita. UDOO:ssa laskentateho ei ollut ongelma, kuten ECOM kamerassa, USB-kamerat + UDOO yhdistelmällä saataisiin etäisyys mitattua laadullisesti paremmilla kameroilla, Kinect-ohjain osoitti kykynsä etäisyyden mittauksessa, mutta miten etäisyystieto saataisiin robotin ymmärtämään muotoon ja siirretyksi robottia ohjaavalle ohjelmistolle vaatisi toisen opinnäytetyön. Seuraava opinnäytetyön tekijä toivottavasti saa tästä työstä pohjan omalle työlleen ja voi keskittyä varsinaiseen ongelmaan, eikä tarvitse painia perusongelmien kanssa.

The purpose of this thesis was to look for ways to measure the distance with the stereo machine vision. The target was to provide “vision” for the robot at Satakunta University of Applied Sciences. The aim was to observe the robot's direction of motion (forward only) on the landscape with the stereo camera and detect objects which the robot should give way.

At first, it was studied how this could be implemented with the ECOM e-CAM_9V024_STEREO camera, but its embedded Linux system turned out to be quite cumbersome and its computing capacity was limited. When the desired result was not achieved with this camera, it was started to look for another solution. A combination of low-cost USB cameras and a minicomputer was selected. It was also decided to explore the possibilities of the Kinect control. The study turned out to be quite challenging and time consuming and eventually I was forced to conclude that the final settlement fell short of targets. The measurement of distance succeeded, but the final application and connecting to the robot were not done.

Each of the studied solutions had its weakness. It would be required another thesis to find a solution with enough computing capacity, accurate distance measurement and capability to transmit measurement data to the robot. This thesis provides good basis for further studies and includes information about identified basic problems.