Vision-Based Localization System Using a Perfect Bit Field

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F46747885%3A24220%2F25%3A00014226" target="_blank" >RIV/46747885:24220/25:00014226 - isvavai.cz</a>

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Systém vizuální lokalizace pomocí perfektního bitového pole

Original language description

Funkční vzorek představuje kamerový lokalizační systém založený na využití perfektního bitového pole jako referenčního obrazce. Systém umožňuje určování relativní i absolutní polohy v reálném čase na základě snímání pouze lokální části pole pomocí jediné průmyslové kamery. Součástí řešení jsou nově vyvinuté algoritmy pro konstrukci, kompresi, ukládání a dekódování perfektního bitového pole, které výrazně snižují paměťové a výpočetní nároky a umožňují provoz na embedded platformách. Funkční vzorek byl laboratorně ověřen na robotických systémech, přičemž absolutní přesnost lokalizace byla validována pomocí etalonového laserového trackeru. Výsledky potvrzují dosažení sub-100 µm přesnosti a demonstrují potenciál navrženého řešení jako low-cost platformy pro přesnou vizuální lokalizaci a další výzkum v oblasti robotiky a strojového vidění.

Czech name

Systém vizuální lokalizace pomocí perfektního bitového pole

Czech description

Funkční vzorek představuje kamerový lokalizační systém založený na využití perfektního bitového pole jako referenčního obrazce. Systém umožňuje určování relativní i absolutní polohy v reálném čase na základě snímání pouze lokální části pole pomocí jediné průmyslové kamery. Součástí řešení jsou nově vyvinuté algoritmy pro konstrukci, kompresi, ukládání a dekódování perfektního bitového pole, které výrazně snižují paměťové a výpočetní nároky a umožňují provoz na embedded platformách. Funkční vzorek byl laboratorně ověřen na robotických systémech, přičemž absolutní přesnost lokalizace byla validována pomocí etalonového laserového trackeru. Výsledky potvrzují dosažení sub-100 µm přesnosti a demonstrují potenciál navrženého řešení jako low-cost platformy pro přesnou vizuální lokalizaci a další výzkum v oblasti robotiky a strojového vidění.

Type

G_funk - Functional sample

CEP classification

—

OECD FORD branch

20205 - Automation and control systems

Project

—

Continuities

S - Specificky vyzkum na vysokych skolach

Publication year

2025

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Internal product ID

SGS-2025-3579

Numerical identification

—

Technical parameters

Funkční vzorek je realizován jako kamerový lokalizační systém využívající perfektní bitové pole jako referenční obrazec. Systém je navržen pro laboratorní ověření přesné vizuální lokalizace a demonstraci principu absolutního určování polohy. Snímací část: Použita byla průmyslová kamera Basler acA2440-20gm s rozlišením 2448 × 2048 pixelů, osazená objektivem Basler C23-3520-5M. Kamera je určena pro průmyslové a výzkumné aplikace a poskytuje dostatečné prostorové rozlišení pro snímání jemné struktury perfektního bitového pole. Výpočetní platforma: Zpracování obrazu a výpočet polohy byly realizovány na embedded platformě Raspberry Pi CM5. Provoz systému na této platformě je umožněn díky nově vyvinutým algoritmům pro konstrukci, kompresi a dekódování perfektního bitového pole, které výrazně snižují paměťové nároky a výpočetní složitost. Dekódování probíhá s časovou složitostí O(n), kde n odpovídá rozměru lokálního výřezu. Referenční obrazec: Perfektní bitové pole je generováno na základě známé základní sekvence. V rámci projektu byly testovány různé formy fyzické realizace pole (2D tisk, 3D tisk, zobrazovací panely), přičemž jako nejvhodnější řešení bylo zvoleno zobrazení pole na e-ink displeji díky vysokému kontrastu a stabilním zobrazovacím vlastnostem. Funkční vlastnosti: Systém umožňuje určování relativní polohy bez kalibrace a absolutní polohy po kalibraci referenčního pole v prostoru. Lokalizace je realizována v reálném čase na základě snímání pouze části perfektního bitového pole. Přesnost: Absolutní přesnost systému byla experimentálně ověřena pomocí laserového trackeru Faro Vantage S. Na základě 700 měření byla dosažena průměrná chyba 35,70 µm, směrodatná odchylka 17,91 µm a hodnota RMSE 39,94 µm. Omezení: Funkční vzorek v současné podobě umožňuje lokalizaci ve 2D. Rozšíření do 3D vyžaduje použití více kamer a referenčních polí. Systém neobsahuje automatické zaostřování a není určen pro přímé průmyslové nasazení. Kontaktní osoba Tomáš Buchta (tomas.buchta@tul.cz).

Economical parameters

Funkční vzorek byl vyvinut primárně jako výzkumný a experimentální výsledek a jeho cílem nebyla přímá ekonomická optimalizace ani okamžité komerční využití. Přesto navržené řešení vykazuje významný ekonomický potenciál zejména ve srovnání s existujícími metodami přesné lokalizace. Z ekonomického hlediska je hlavním přínosem systému možnost dosažení vysoké lokalizační přesnosti při využití standardních, relativně nízkonákladových komponent, jako je průmyslová kamera a embedded výpočetní platforma. Navržený přístup nevyžaduje použití specializovaných měřicích zařízení, vícekamerových sestav ani telecentrické optiky, což výrazně snižuje pořizovací i provozní náklady oproti konvenčním systémům pro přesnou metrologii. Další ekonomickou výhodu představují nově vyvinuté algoritmy pro konstrukci, kompresi a dekódování perfektního bitového pole, které umožňují provoz systému na výpočetně omezených platformách. Tím se snižují náklady na výpočetní hardware a zároveň se otevírá možnost integrace systému do stávajících

Application category by cost

—

Owner IČO

46747885

Owner name

Technická univerzita v Liberci

Owner country

CZ - CZECH REPUBLIC

Usage type

V - Výsledek je využíván vlastníkem

Licence fee requirement

—

Web page

—