Método de reconstrucción de edificios 3D con varios drones
Autores: Filatov, Anton; Zaslavskiy, Mark; Krinkin, Kirill
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Método de reconstrucción de edificios 3D con varios drones
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Desarrollo de tecnologías de drones
Reconstrucción en 3D
Multi-dron
Centralizado
Técnicas de mapeo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 34
Citaciones: Sin citaciones
En la última década, el rápido desarrollo de las tecnologías de drones ha facilitado la resolución de muchos problemas espaciales, incluido el problema de la reconstrucción en 3D de objetos grandes. Una revisión de las soluciones existentes ha demostrado que la mayoría de los trabajos carecen de la autonomía de los drones debido a técnicas de mapeo no escalables. Este documento presenta un método para la reconstrucción en 3D centralizada de múltiples drones, que permite realizar un proceso de captura de datos de forma autónoma y solo requiere drones equipados con una cámara RGB. La esencia del método es un enfoque multiagente: el centro de control distribuye equitativamente la carga de trabajo e independientemente para todos los drones, permitiendo vuelos simultáneos sin un alto riesgo de colisión. El centro recibe continuamente datos RGB de los drones y realiza la localización de cada dron (utilizando estimaciones de odometría visual) y un mapeo en línea aproximado del entorno (utilizando descriptores de imagen para estimar la distancia al edificio). El método se basa en un conjunto de varios parámetros definidos por el usuario, lo que permite ajustar el método a diferentes requisitos específicos de la tarea, como el número de drones, la detalización del modelo 3D, el tiempo de captura de datos y el consumo de energía. Mediante experimentos numéricos, se muestra que los parámetros del método pueden estimarse realizando un conjunto de cálculos que requieren características de los drones y del edificio que son simples de obtener. El rendimiento del método se evaluó mediante un experimento con un edificio virtual y sensores de drones emulados. La evaluación experimental demostró que la precisión de los algoritmos seleccionados para la localización y el mapeo en línea es suficiente para realizar vuelos simultáneos y la cantidad de datos RGB capturados es suficiente para una posterior reconstrucción.
Descripción
En la última década, el rápido desarrollo de las tecnologías de drones ha facilitado la resolución de muchos problemas espaciales, incluido el problema de la reconstrucción en 3D de objetos grandes. Una revisión de las soluciones existentes ha demostrado que la mayoría de los trabajos carecen de la autonomía de los drones debido a técnicas de mapeo no escalables. Este documento presenta un método para la reconstrucción en 3D centralizada de múltiples drones, que permite realizar un proceso de captura de datos de forma autónoma y solo requiere drones equipados con una cámara RGB. La esencia del método es un enfoque multiagente: el centro de control distribuye equitativamente la carga de trabajo e independientemente para todos los drones, permitiendo vuelos simultáneos sin un alto riesgo de colisión. El centro recibe continuamente datos RGB de los drones y realiza la localización de cada dron (utilizando estimaciones de odometría visual) y un mapeo en línea aproximado del entorno (utilizando descriptores de imagen para estimar la distancia al edificio). El método se basa en un conjunto de varios parámetros definidos por el usuario, lo que permite ajustar el método a diferentes requisitos específicos de la tarea, como el número de drones, la detalización del modelo 3D, el tiempo de captura de datos y el consumo de energía. Mediante experimentos numéricos, se muestra que los parámetros del método pueden estimarse realizando un conjunto de cálculos que requieren características de los drones y del edificio que son simples de obtener. El rendimiento del método se evaluó mediante un experimento con un edificio virtual y sensores de drones emulados. La evaluación experimental demostró que la precisión de los algoritmos seleccionados para la localización y el mapeo en línea es suficiente para realizar vuelos simultáneos y la cantidad de datos RGB capturados es suficiente para una posterior reconstrucción.