Map Merging in the Context of Image Processing

Abstract

Map Merging in the Context of Image Processing The area of map merging is tightly connected to the area of image processing. Usually metric maps created by robots are represented as occupancy grids. It is easy to apply algorithms used in image processing to this kind of map representation. The image processing subfield that is closest to the map merging is the image registration. It can be assumed that metric map merging methods similarly to the image registration methods consist of three components: feature space, search strategy and similarity metric. Algorithms from image processing can also be used in map merging for map preprocessing. The goal of this paper is to explore similarities between the fields of map merging and image processing and to determine how the results of this research can be used for the development of a map merging framework and consequently new map merging approaches. Karšu apvienošana attēlu apstrādes kontekstā Karšu apvienošanas problēmsfēra ir cieši saistīta ar attēlu apstrādes jomu. Visbiežāk robotu sastādītas metriskas kartes tiek attēlotas kā aizņemtības režgi. Šādam karšu atspoguļojumam ir viegli pielāgot attēlu apstrādē izmantotos algoritmus. Attēlu apstrādes joma, kas ir vistuvākā karšu apvienošanai, ir attēlu registrēšana. Var pieņemt, ka metrisku karšu apvienošanas metodes, tāpat kā attēlu registrēšanas metodes, sastāv no trīs komponentēm: iezīmju telpas, pārmeklēšanas stratēgijas un līdzības metrikas. Attēlu apstrādes algoritmi karšu apvienošanā var tikt izmantoti arī karšu iepriekšējās apstrādes fāzē. Raksta mērķis ir aplūkot karšu apvienošanas un attēlu apstrādes kopīgās iezīmes un noteikt, kā pētījumu rezultāti var tikt izmantoti karšu apvienošanas ietvara un attiecīgi arī jaunu karšu apvienošanas pieeju izstrādē. Karšu apvienošanas pētījumi attēlu apstrādes kontekstā ir ļāvuši noteikt prasības karšu apvienošanas ietvaram. Ietvaram ir jāļauj viegli realizēt atsevišķas karšu apvienošanas komponentes un karšu iepriekšējās apstrādes algoritmus, kā arī tos savstarpēji kombinēt un pārbaudīt. Šāds ietvars var būtiski atvieglot jaunu karšu apvienošanas pieeju izstrādi. Balstoties uz šīm prasībām, tika projektēts un izstrādāts karšu apvienošanas ietvara prototips. Šobrīd tajā ir realizēti divi iezīmju telpas noteikšanas algoritmi un pārmeklēšanas stratēgijas, trīs līdzības metrikas, karšu izmēra samazināšana, robežu noteikšana, karšu savietošana ar x asi un karšu savietošanas algoritms. Darbu var turpināt, papildinot ietvaru ar jaunām karšu apvienošanas komponentēm. Var tikt ieviesti jauni karšu iepriekšējās apstrādes veidi vai arī uzlaboti esošie algoritmi. Karšu apvienošanas komponentes var kombinēt un to veiktspēja pārbaudīta kopā ar dažādiem karšu iepriekšējās apstrādes algoritmiem. Pakāpeniski papildinot karšu apvienošanas ietvaru, var tikt izstrādātas jaunas un efektīvas karšu apvienošanas metodes. Объединение карт в контексте обработки изображений Область объединения карт тесно связана с областью обработки изображений. Обычно метрические карты, созданные для роботов, представлены как сетка занятости. Алгоритмы, используемые в обработке изображений, просто применить к такого рода представлению карт. Область обработки изображений, которая находится ближе всего к объединению карт, является регистрацией изображений. Можно предположить, что методы объединения метрических карт аналогичны методам регистрации изображений и состоят из трех компонентов: пространства признаков, стратегии поиска и метрики сходства. Алгоритмы обработки изображений также могут быть использованы в объединении карт для предварительной их обработки. Целью данной работы является изучение сходства между областями объединения карт и обработки изображений и определение, как результаты этого исследования могут быть использованы для развития системы объединения карт и, следовательно, новых подходов в области объединения карт. Исследования объединения карт в контексте обработки изображений помогли определить требования к системе объединения карт. Система должна позволять легко использовать отдельные компоненты объединения карт и алгоритмы предварительной обработки карт и проверить их в любой допустимой комбинации. Такая система может быть большим подспорьем в развитии новых подходов в области объединения карт. С учетом этих требований был разработан и создан прототип системы объединения карт. На данный момент реализованы два алгоритма обнаружения пространства признаков и стратегий поиска, три метрики сходства, уменьшение размера карт, выделение границ, выравнивание карт и алгоритм слияния карт. Работа может быть продолжена путем добавления новых компонентов к системе объединения карт. Могут быть введены новые способы предварительной обработки карт или улучшены существующие алгоритмы. Компоненты объединения карт могут комбинироваться и их производительность испытана вместе с алгоритмами предварительной обработки карт. Постепенно могут быть разработаны новые и эффективные методы объединения карт.