3D Vision System for a Robotic Arm Based on Equal Baseline Camera Array - Publikacja - MOST Wiedzy

Wyszukiwarka

3D Vision System for a Robotic Arm Based on Equal Baseline Camera Array

Abstrakt

This paper presents a lightweight 3D vision system called Equal Baseline Camera Array (EBCA). EBCA can work in different light conditions and it can be applied for measuring large range of distances. The system is a useful alternative to other known distance measuring devices such as structured-light 3D scanners, time-of-flight cameras, Light Detection and Ranging (LIDAR) devices and structure from motion techniques. EBCA can be mounted on a robotic arm without putting significant load on its construction. EBCA consists of a central camera and a ring of side cameras. The system uses stereo matching algorithms to acquire disparity maps and depth maps similarly as in case of using stereo cameras. This paper introduces methods of adapting stereo matching algorithms designed for stereo cameras to EBCA. The paper also presents the analysis of local, semi-global and global stereo matching algorithms in the context of the EBCA usage. Experiments show that, on average, results obtained from EBCA contain 37.49% less errors than the results acquired from a single stereo camera used in the same conditions.

Cytowania

  • 3

    CrossRef

  • 3

    Web of Science

  • 4

    Scopus

Cytuj jako

Pełna treść

pobierz publikację
pobrano 26 razy
Wersja publikacji
Accepted albo Published Version
Licencja
Creative Commons: CC-BY otwiera się w nowej karcie

Słowa kluczowe

Informacje szczegółowe

Kategoria:
Publikacja w czasopiśmie
Typ:
artykuły w czasopismach
Opublikowano w:
JOURNAL OF INTELLIGENT & ROBOTIC SYSTEMS nr 99, strony 13 - 28,
ISSN: 0921-0296
Język:
angielski
Rok wydania:
2020
Opis bibliograficzny:
Kaczmarek A.: 3D Vision System for a Robotic Arm Based on Equal Baseline Camera Array// JOURNAL OF INTELLIGENT & ROBOTIC SYSTEMS -Vol. 99, (2020), s.13-28
DOI:
Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.1007/s10846-019-01117-8
Bibliografia: test
  1. Pérez, L., Rodríguez,İ., Rodríguez, N., Usamentiaga, R., García, D.F.: Robot guidance using machine vision techniques in industrial environments: A comparative review. Sensors 16(3), 335 (2016) otwiera się w nowej karcie
  2. Jang, W., Je, C., Seo, Y., Lee, S.W.: Structured-light stereo: Comparative analysis and integration of structured-light and active stereo for measuring dynamic shape. Opt. Lasers Eng. 51(11), 1255-1264 (2013) otwiera się w nowej karcie
  3. Eichhardt, I., Chetverikov, D., Jankó, Z.: Image-guided tof depth upsampling: a survey. Mach. Vis. Appl. 28(3), 267-282 (2017) otwiera się w nowej karcie
  4. Tse, RO.C., Gold, C., Kidner, D.: Advances in 3D Geoinformation Systems, chapter 3D City Modelling from LIDAR Data, pp. 161-175. Springer, Berlin (2008) otwiera się w nowej karcie
  5. Kazmi, W., Foix, S., Alenya, G.: Plant Leaf Imaging Using Time of Flight Camera under Sunlight, Shadow and Room Conditions. In: 2012 IEEE International Symposium On Robotic and Sensors Environments (ROSE), pp. 192-197 (2012) otwiera się w nowej karcie
  6. Venkataraman, K., Lelescu, D., Duparré, J., McMahon, A., Molina, G., Chatterjee, P., Mullis, R., Nayar, S.: Picam: An ultra-thin high performance monolithic camera array. ACM Trans. Graph. 32(6), 166:1-166:13 (2013) otwiera się w nowej karcie
  7. Seitz, S.M., Curless, B., Diebel, J., Scharstein, D., Szeliski, R.: A Comparison and Evaluation of Multi-View Stereo Reconstruction Algorithms. In: 2006 IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR'06), vol. 1, pp. 519-528 (2006) otwiera się w nowej karcie
  8. Okutomi, M., Kanade, T.: A multiple-baseline stereo. IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell. 15(4), 353-363 (1993) otwiera się w nowej karcie
  9. Park, J.-I., Inoue, S.: Acquisition of sharp depth map from multiple cameras. Signal Process. Image Commun. 14(1-2), 7-19 (1998) otwiera się w nowej karcie
  10. Kaczmarek, A.L.: Improving depth maps of plants by using a set of five cameras. J. Electron. Imaging 24(2), 023018 (2015) otwiera się w nowej karcie
  11. Kaczmarek, A.L.: Stereo vision with equal baseline multiple camera set (ebmcs) for obtaining depth maps of plants. Comput. Electron. Agricult. 135, 23-37 (2017) otwiera się w nowej karcie
  12. Kaczmarek, A.L.: Stereo Camera Upgraded to Equal Baseline Multiple Camera Set (Ebmcs). In: 2017 3DTV Conference: The True Vision -Capture, Transmission and Display of 3D Video (3DTV-CON), pp. 1-4 (2017) otwiera się w nowej karcie
  13. Bi, Z.M., Wang, L.ihui.: Advances in 3d data acquisition and processing for industrial applications. Robot. Comput.-Integr. Manuf. 26(5), 403-413 (2010) otwiera się w nowej karcie
  14. Daneshmand, M., Bilici, O., Bolotnikova, A., Anbarjafari, G.: Medical robots with potential applications in participatory and opportunistic remote sensing: A review. Robot. Auton. Syst. 95, 160-180 (2017) otwiera się w nowej karcie
  15. Ludvigsen, M., Sørensen, A.J.: Towards integrated autonomous underwater operations for ocean mapping and monitoring. Ann. Rev. Control 42, 145-157 (2016) otwiera się w nowej karcie
  16. Jiang, W., Wang, Z.: Calibration of visual model for space manipulator with a hybrid lm-ga algorithm. Mech. Syst. Signal Process. 66-67, 399-409 (2016) otwiera się w nowej karcie
  17. Murphy, R.R., Kravitz, J., Stover, S.L., Shoureshi, R.: Mobile robots in mine rescue and recovery. IEEE Robot. Autom. Mag. 16(2), 91-103 (2009) otwiera się w nowej karcie
  18. Fjerdingen, S.A., Bjerkeng, M., Transeth, A.A., Kyrkjebø, E., Røyrøy, A.: A learning camera platform for remote operations with industrial manipulators. IFAC Proc. Vol. 45(8), 39-46 (2012). 1st IFAC Workshop on Automatic Control in Offshore Oil and Gas Production otwiera się w nowej karcie
  19. Hayashi, S., Shigematsu, K., Yamamoto, S., Kobayashi, K., Kohno, Y., Kamata, J., Kurita, M.: Evaluation of a strawberry- harvesting robot in a field test. Biosyst. Eng. 105(2), 160-171 (2010) otwiera się w nowej karcie
  20. Baeten, J., Donné, K., Boedrij, S., Beckers, W., Claesen, E.: Autonomous fruit picking machine: A robotic apple harvester. In: Laugier, C., Siegwart, R. (eds.) Field and Service Robotics, volume 42 of Springer Tracts in Advanced Robotics, pp. 531- 539. Springer, Berlin (2008). https://doi.org/10.1007/978-3-540- 75404-6 51 otwiera się w nowej karcie
  21. van Henten, E.J., Hemming, J., van Tuijl, B.A.J., Kornet, J.G., Meuleman, J., Bontsema, J., van Os, E.A.: An autonomous robot for harvesting cucumbers in greenhouses. Auton. Robot. 13(3), 241-258 (2002) otwiera się w nowej karcie
  22. Muscato, G., Prestifilippo, M., Abbate, N., Rizzuto, I.: A prototype of an orange picking robot: past history, the new robot and experimental results. Indust. Robot: Int. J. 32(2), 128-138 (2005) otwiera się w nowej karcie
  23. Wan, W., Lu, F., Wu, Z., Harada, K.: Teaching robots to do object assembly using multi-modal 3d vision. Neurocomputing 259(Supplement C), 85-93 (2017). Multimodal Media Data Understanding and Analytics otwiera się w nowej karcie
  24. Sanchez-Lopez, J.R., Marin-Hernandez, A., Palacios-Hernandez, E.R., Rios-Figueroa, H.V., Marin-urias, L.F.: A real-time 3d manipulator, vol. 7. 3rd Iberoamerican Conference on Electronics Engineering and Computer Science CIIECC (2013) otwiera się w nowej karcie
  25. Shin, B.-S., Mou, X., Mou, W., Wang, H.: Vision-based navigation of an unmanned surface vehicle with object detection and tracking abilities. Mach. Vis. Appl. 29(1), 95-112 (2018) otwiera się w nowej karcie
  26. Jia, B., Chen, J., Zhang, K.: Recursive drivable road detection with shadows based on two-camera systems. Mach. Vis. Appl. 28(5), 509-523 (2017) otwiera się w nowej karcie
  27. Lin, L., Song, Y., Yang, Y., Feng, H., Cheng, Y., Pan, H.: Computer vision system r&d for east articulated maintenance arm robot. Fusion Eng. Des. 100, 254-259 (2015) otwiera się w nowej karcie
  28. Plebe, A., Grasso, G.: Localization of spherical fruits for robotic harvesting. Mach. Vis. Appl. 13(2), 70-79 (2001) otwiera się w nowej karcie
  29. Palli, G., Moriello, L., Scarcia, U., Melchiorri, C.: An underwater robotic gripper with embedded force/torque wrist sensor. IFAC- PapersOnLine 50(1), 11209-11214 (2017). 20th IFAC World Congress otwiera się w nowej karcie
  30. Chéné, Y., Rousseau, D., Lucidarme, P., Bertheloot, J., Caffier, V., Morel, P., Belin,É., Chapeau-Blondeau, F.: On the use of depth camera for 3d phenotyping of entire plants. Comput. Electron. Agricult. 82, 122-127 (2012) otwiera się w nowej karcie
  31. Bradski, G.R., Opencv, A.K. Learning Gary Rost, 1st edn. O'Reilly Media, Inc., Newton (2008)
  32. Scharstein, D., Szeliski, R.: A taxonomy and evaluation of dense two-frame stereo correspondence algorithms. Int. J. Comput. Vis. 47(1), 7-42 (2002). Microsoft Research Technical Report MSR- TR-2001-81, November 2001 otwiera się w nowej karcie
  33. Menze, M., Heipke, C., Geiger, A.: Joint 3D Estimation of Vehicles and Scene Flow. In: ISPRS Workshop on Image Sequence Analysis (ISA) (2015) otwiera się w nowej karcie
  34. Menze, M., Heipke, C., Geiger, A.: Object scene flow ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing (JPRS) (2018) otwiera się w nowej karcie
  35. Hirschmuller, H.: Stereo processing by semiglobal matching and mutual information. IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell. 30(2), 328-341 (2008) otwiera się w nowej karcie
  36. Boykov, Y., Veksler, O., Zabih, R.: Fast approximate energy minimization via graph cuts. IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell. 23(11), 1222-1239 (2001) otwiera się w nowej karcie
  37. Wilburn, B., Joshi, N., Vaish, V., Talvala, E.-V., Antunez, E., Barth, A., Adams, A., Horowitz, ., Levoy, M.: High performance imaging using large camera arrays. In: ACM SIGGRAPH 2005 otwiera się w nowej karcie
  38. Papers, SIGGRAPH'05, pp. 765-776. ACM, New York (2005) otwiera się w nowej karcie
  39. Fehrman, B., McGough, J.: Depth Mapping Using a Low-Cost Camera Array. In: 2014 Southwest Symposium on Image Analysis and Interpretation, pp. 101-104 (2014) otwiera się w nowej karcie
  40. Fehrman, B., McGough, J.: Handling Occlusion with an Inexpensive Array of Cameras. In: 2014 Southwest Symposium on Image Analysis and Interpretation, pp. 105-108 (2014) otwiera się w nowej karcie
  41. Kaczmarek, A.L.: Influence of aggregating window size on disparity maps obtained from equal baseline multiple camera set (ebmcs) Choraś, R.S. (ed.) Springer International Publishing, Cham (2017) otwiera się w nowej karcie
  42. Birchfield, S., Tomasi, C.: A pixel dissimilarity measure that is insensitive to image sampling. IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell. 20(4), 401-406 (1998) otwiera się w nowej karcie
  43. Szeliski, R., Zabih, R., Scharstein, D., Veksler, O., Kolmogorov, V., Agarwala, A., Tappen, M., Rother, C.: A comparative study of energy minimization methods for markov random fields with smoothness-based priors. IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell. 30(6), 1068-1080 (2008) otwiera się w nowej karcie
  44. Besag, J.: On the statistical analysis of dirty pictures. J. R. Stat. Soc. Ser. B (Methodol.) 48(3), 259-302 (1986) otwiera się w nowej karcie
  45. Tappen, M.F., Freeman, W.T.: Comparison of Graph Cuts with Belief Propagation for Stereo, Using Identical Mrf Parameters. In: 2003. Proceedings. Ninth IEEE International Conference On Computer Vision, pp. 900-906 Vol.2 (2003) otwiera się w nowej karcie
  46. Wainwright, M.J., Jaakkola, T.S., Willsky, A.S.: Map estimation via agreement on trees: message-passing and linear programming. IEEE Trans. Inf. Theory 51(11), 3697-3717 (2005) otwiera się w nowej karcie
  47. Kolmogorov, V.: Convergent tree-reweighted message passing for energy minimization. IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell. 28(10), 1568-1583 (2006) otwiera się w nowej karcie
  48. Geiger, A., Roser, M., Urtasun, R.: Efficient large-scale stereo matching. In: Kimmel, R., Klette, R., Sugimoto, A. (eds.) Computer Vision ACCV 2010, 10th Asian Conference on Computer Vision, Queenstown, New Zealand, November 8- 12, 2010, Revised Selected Papers, Part I, volume 6492 of Lecture Notes in Computer Science, pp. 25-38. Springer, Berlin (2011) otwiera się w nowej karcie
Weryfikacja:
Politechnika Gdańska

wyświetlono 133 razy

Publikacje, które mogą cię zainteresować

Meta Tagi