Tek kamera ve Lidar verisi ile konum kestirimi

Navigasyon çözümlerinin temel bileşenlerinden biri olan konum kestirimi problemi,günümüzde çoğunlukla küresel konumlama sistemi (KKS) ile diğer kaynaklardan elde edilen verilerin (ataletsel ölçüm birimi, sayısal arazi yükseklik verisi haritaları, barometrik basınç sensörü, tekerlek kilometre sayacı vb.) bir arada kullanılmasıyla çözülmektedir. KKS sinyallerinin kullanılamadığı ortamlarda ise konum kestirimi problemi literatürdeki açık problemler arasında yerini korumaya devam etmektedir. ̇Insanlı veya insansız, otonom veya değil farketmeksizin, herhangi bir aracın/robotun KKS sinyallerini kullanamadığı durumlarda da seyrüsefer görevini yerine getirebilmesi için, doğru ve yüksek hassasiyetli konum kestirimi yapabilmesi gerekmektedir. Altı serbestlik dereceli konum kestirimi için kullanılan çeşitli yöntemler ile algılayıcı donanımlar detaylı incelendiğinde herbirinin çeşitli avantajlarının ve dezavantajlarının bulunduğu anlaşılmaktadır. Farklı kaynaklardan elde edilen verilerin birarada kullanıldığı yöntemlerin, altı serbestlik dereceli konum kestirimi probleminin çözümünde daha iyi sonuçlar verdiği görülmektedir. Bu tez çalışmasında, tek bir kamera ve lidar sensörü kullanılarak, KKS sinyallerinin kullanılamadığı ortamlarda altı serbestlik dereceli konum bilgisinin kestirilmesi problemi ele alınmıştır. Tek bir kameradan alınan verilerin işlenmesi ile elde edilen konum bilgisinin, kestirilemeyen bir ölçek dahilinde doğru olduğu bilinmektedir. Doğru metrik ölçülerle konum bilgisini kestirebilmek için bu ölçek bilgisinin çeşitli yöntemlerle hesaplanması gerekmektedir. Bu tezde, kameradan alınan resim kareleri üzerindeki piksellerle, Lidar sensöründen elde edilen metrik veriler kullanılarak altı serbestlik dereceli konum bilgisi mutlak ölçekler dahilinde hesaplanmıştır. Önerilen algoritmanın testleri KITTI odometri veri kümesi üzerinde yapılmıştır. KITTI odometri veri kümesi; hareketli bir otomobilin üzerine yerleştirilmiş olan stereo kameralar, Lidar, ataletsel ölçüm birimi (AÖB) ve Küresel Konumlama Sistemi'nden elde edilen verilerle oluşturulmuştur. KITTI odometri veri kümesi içerisinde yer alan tek bir renkli kamera verisi ile Lidar sensörü verileri bu tezin konusu olan algoritmanın testleri için kullanılmıştır. KKS ve AÖB'den elde edilen veriler ise önerilen Görsel-Lidar Odometri algoritmasının başarısını kıyaslamak üzere referans olarak kullanılmıştır. KITTI odometri veri kümesi kullanılarak elde edilen test sonuçları, tek bir kamera verisi ile Lidar taramaları kullanılarak geliştirilen Görsel-Lidar Odometri yönteminin, maliyetli optimizasyon yöntemlerine ihtiyaç duyulmadan tutarlı konum bilgisi üretebildiğini göstermiştir.