Визуальная одометрия — это оценка перемещения и ориентации робота по видеопотоку с камеры. Робот анализирует последовательность кадров и по тому, как смещаются объекты в поле зрения, вычисляет, насколько и куда он сам сдвинулся. По сути это способ «понять, что я еду», глядя на мир глазами-камерами, — так же, как человек оценивает своё движение по тому, как «плывёт» пейзаж за окном.
От обычной (колёсной) одометрии визуальная отличается источником данных: там перемещение считают по вращению колёс через энкодеры, здесь — по изменению изображения. Работает метод так: на соседних кадрах выделяются характерные ключевые точки, отслеживается их смещение (оптический поток), и по этому смещению рассчитывается движение камеры, а значит и робота. Затем скорости пересчитываются в текущие координаты.
Главное преимущество визуальной одометрии — она не зависит от контакта с поверхностью, поэтому применима там, где колёсная одометрия ненадёжна или невозможна:
- шагающие роботы (у них нет колёс, чтобы считать обороты);
- дроны и летательные аппараты;
- роботы на скользкой поверхности, где колёса проскальзывают;
- планетоходы (визуальную одометрию, например, применяли марсоходы Mars Exploration Rover).
По типу камеры различают монокулярную (одна камера), стерео (две камеры) и по RGB-D данным. У монокулярной есть особенность: по одной камере нельзя определить абсолютный масштаб перемещения, поэтому его берут из другого источника (стереопары, датчика глубины, IMU или объекта известного размера).
Как и любая одометрия, визуальная лишь оценивает перемещение и со временем накапливает ошибку, поэтому её объединяют с другими данными (IMU, лидар, GPS) и используют как часть навигации, в том числе в составе визуального SLAM. Слабые места — плохое освещение, однородные сцены без выраженных деталей и быстрое движение, из-за которых кадры трудно сопоставить.
Источники:
- Визуальная одометрия // Википедия. URL:https://ru.wikipedia.org/wiki/Визуальная_одометрия
- Визуальная одометрия: принципы и реализация // Habr. URL:https://habr.com/ru/articles/404757/
