Título
Mejoramiento en tiempo real de mapas 3D poco densos mediante superpixeles
Autor
Claudia Cruz-Martinez
Colaborador
JOSE MARTINEZ CARRANZA (Asesor de tesis)
MIGUEL OCTAVIO ARIAS ESTRADA (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Resumen o descripción
In this work we address the problem of 3D mapping of environments with large textureless regions, which generates sparse 3D maps that may not represent well the mapped scene. To deal with this problem, we propose to enhance sparse 3D maps by using a superpixel-based segmentation with the aim of generating denser 3D maps of the scene in real time. This can be exploited in virtual reality and robotics applications where rapid generation of 3D maps may be required. Superpixels are middle-level features, which represent a homogeneous regions in an image, that can be connected in order to segment untextured areas. Based on this, we propose a GPU architecture for: i) superpixel extraction considering chromatic information, ii) superpixel-based segmentation, generation of connectivity matrix to compute the connected components algorithm and iii) mapping of segmented regions to 3D points. We use the ORB-SLAM system to generate a sparse 3D map and to project the untextured segments onto it at 27 FPS. We assessed our approach in terms of the segmentation and map quality. Regarding the latter, covered area by the generated map, depth accuracy and computational performance are reported.
Este trabajo se enfoca en el problema del mapeo tridimensional de ambientes con grandes regiones sin textura, los cuales generan mapas 3D dispersos que pueden no representar de forma adecuada el ambiente en cuestión. Para lidiar con este problema, se propone el mejoramiento de mapas dispersos 3D mediante el uso de la segmentación basada en superpixeles con el objetivo de generar un mapa 3D más denso en tiempo real. Este tipo de sistemas pueden ser de mucha utilidad en aplicaciones de realidad aumentada y virtual además de la solución de problemas orientados a robótica; donde se requiere una generación rápida de mapas tridimensionales. Los superpixeles son características de nivel medio los cuales representan regiones homogéneas en una imagen, que pueden ser conectados a fin de segmentar aéreas sin texturas. Basándose en esto, se propone una arquitectura GPU para: i) la extracción de superpixeles utilizando información cromática y/o de profundidad, ii) segmentación basada en superpixeles mediante la generación de la matriz de conectividad para ejecutar el algoritmo de componentes conectados, y iii) mapeo de regiones segmentadas a puntos tridimensionales con coordenadas del mundo real. Se utiliza el sistema ORB-SLAM para generar un mapa 3D disperso y proyectar los segmentos sin textura sobre el mismo en 27 FPS. Se evalúa la propuesta en términos de calidad de la segmentación y del mapa generado. Con respecto a esto último, se reporta la cantidad de área cubierta por el mapa generado, la precisión de la profundidad estimada y el desempeño computacional.
Editor
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
Fecha de publicación
octubre de 2016
Tipo de publicación
Tesis de maestría
Versión de la publicación
Versión aceptada
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Español
Audiencia
Estudiantes
Investigadores
Público en general
Sugerencia de citación
Cruz-Martínez C.
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional del INAOE
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905