TAZ-TFG-2014-1935


Entorno de simulación para control visual de un cuadricóptero con cámara fisheye

Villa López, Jorge
Bermúdez Cameo, Jesús (dir.)

Guerrero Campo, José Jesús (ponente)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2014
Informática e Ingeniería de Sistemas department, Ingeniería de Sistemas y Automática area

Graduado en Ingeniería de Tecnologías Industriales

Abstract: Hoy en día, el uso de sistemas de localización y orientación, como pueden ser el GPS o la IMU, están muy extendidos. Pero en lugares donde el GPS no funciona o su señal es muy débil, como por ejemplo, en el interior de un edificio, es necesario el uso de otros sistemas de navegación. El objetivo de este TFG es el desarrollo de un entorno de simulación para control visual de cuadricópteros en interiores. El trabajo se centra en el uso de cámaras fisheye que ofrecen un campo de vista mucho más amplio que una cámara convencional. En este simulador, un cuadricóptero (conocidos sus parámetros, modelo dinámico y sistema de control) es capaz de navegar por un escenario desconocido de interiores con la única ayuda de una cámara fisheye colocada en su parte inferior. El proceso es el siguiente: dada una imagen del entorno, se extraen las proyecciones de las rectas de la escena y, asumiendo la existencia de direcciones dominantes, se calculan los puntos de fuga mediante un algoritmo robusto basado en RANSAC. Con dicha información se obtiene la orientación del escenario respecto del cuadricóptero. Seguidamente, se calculan y asignan las consignas al cuadricóptero, de manera que sea capaz de avanzar de un modo coherente por el entorno. Este proceso se repite cada cierto tiempo, tomando imágenes y recalculando la orientación. El trabajo se ha desarrollado utilizando Matlab, integrando POV-Ray para la generación y renderización de la escena 3D, y Simulink para describir el modelo dinámico y control del cuadricóptero. En este trabajo se asume como premisa que el entorno de interior contiene direcciones dominantes, característica típica de entornos construidos por el hombre. En este caso, existe paralelismo entre grupos de rectas que comparten puntos de fuga. El cálculo de los puntos de fuga se realiza a partir de los planos de proyección de las rectas, que se describen mediante su vector normal, ni. Como ya hemos dicho, una cámara fisheye tiene un campo de vista mucho mayor que una cámara perspectiva convencional, gracias al cual se puede tomar una longitud mayor de las rectas de la escena, hecho que favorece el cálculo de los planos de proyección. Aunque, por otra parte, es necesario utilizar un modelo de proyección no lineal y más complejo que el utilizado para cámaras convencionales.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado

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