Optisk positurestimering for bevegelse i 5 frihetsgrader

Abstract

Fjerdingen fremla i 2006 en løsningsmetode for kamerabasert absolutt posisjonering for tre frihetsgrader, ved bruk av et referansemønster. Denne rapporten presenterer en løsningsmetode for fem frihetsgrader med tilsvarende referansemønster, men med nye metoder for å gjenkjenne plassering i henhold til frihetsgradene. Estimerte frihetsgrader er posisjon i to frihetsgrader (langs en flate), og rotasjon rundt disse frihetsgradenes akser i tillegg til aksen perpendikulært på flaten. En kamerabasert metode kan benyttes til anvendelser der en kan kontrollere kameraets synsfelt, og muliggjør billig og lite plasskrevende implementasjon. Innledningsvis gis en oppsummering av eksisterende metoder for å gjenkjenne posisjon og rotasjon i tre dimensjoner, ut fra en avbildning i to dimensjoner. Videre analyseres løsningsmetoden Fjerdingen fremla når antallet frihetsgrader økes ut over tre. Dette gjøres for å undersøke nødvendigheten av nye metoder. Allerede ved perturbasjoner, i størrelsesorden et par grader, i én ekstra frihetsgrad bryter tidligere nevnte metode sammen. Rapporten utleder et prosedyresett for å estimere posisjon og rotasjon i fem frihetsgrader, inkludert vurdering av noen alternative metoder, og det foretas en nøyaktighets- og robusthetsanalyse av prosedyrene i form av datasimuleringer. Resultater viser at absolutt posisjonering for fem frihetsgrader er mulig, og det oppnås nøyaktighet for estimeringen i størrelsesorden tiendedelers grader for rotasjon og posisjonsnøyaktighet høyere enn oppløsningen til referansemønsteret. Optimaliseringer og sanntidsegenskaper for kjerneprosedyrer er også vurdert.