Planificación de Ruta de Cobertura con Cuadrícula Hiperbólica Adaptativa para Sistema de Imágenes de Paso y Mirada
Autores: Zhao, Jiaxin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Planificación de Ruta de Cobertura con Cuadrícula Hiperbólica Adaptativa para Sistema de Imágenes de Paso y Mirada
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Sistemas de imagen
Sensores remotos ópticos aeroespaciales
Planificación de rutas de cobertura
Cuadrícula hiperbólica
Algoritmo de optimización
Escenarios de escaneo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los sistemas de imágenes de paso a paso se utilizan ampliamente en la teledetección óptica aeroespacial. Para lograr un escaneo rápido de la región objetivo, la planificación eficiente de la trayectoria de cobertura (CPP) es un desafío clave. Sin embargo, los métodos tradicionales de CPP están diseñados principalmente para cámaras fijas y desatienden la forma irregular de la proyección del sensor causada por el movimiento rotacional de paso a paso. Para abordar este problema, este artículo propone un método de CPP eficiente y sin costuras con una cuadrícula hiperbólica adaptativa. Primero, convertimos el problema de cobertura en el espacio euclidiano en un problema de teselación en el espacio esférico. Se desarrolla un método de teselación aproximada esférica basado en un trapecio isósceles zonal para construir una cuadrícula hiperbólica sin costuras. Luego, presentamos un algoritmo de optimización de doble calibrador para comprimir aún más la cuadrícula y mejorar la eficiencia de cobertura. Finalmente, se utilizan enfoques de boustrophedon y de ramificación y acotación para generar trayectorias de rotación para diferentes escenarios de escaneo. Se realizaron experimentos en un conjunto de datos personalizado que consta de 800 regiones geométricas diversas (incluyendo 2 tipos de geometría y 40 muestras para 10 grupos). El método propuesto demuestra un rendimiento comparable en la longitud de trayectoria en forma cerrada en relación con el de un método de optimización heurística, mientras que mejora significativamente las capacidades en tiempo real en un factor mínimo de 2464. Además, en comparación con los métodos tradicionales basados en reglas, nuestro enfoque ha demostrado reducir la longitud de la trayectoria rotacional en al menos un 27.29% y un 16.71% en grupos de círculos y polígonos convexos, respectivamente, lo que indica una mejora significativa en la eficiencia de planificación.
Descripción
Los sistemas de imágenes de paso a paso se utilizan ampliamente en la teledetección óptica aeroespacial. Para lograr un escaneo rápido de la región objetivo, la planificación eficiente de la trayectoria de cobertura (CPP) es un desafío clave. Sin embargo, los métodos tradicionales de CPP están diseñados principalmente para cámaras fijas y desatienden la forma irregular de la proyección del sensor causada por el movimiento rotacional de paso a paso. Para abordar este problema, este artículo propone un método de CPP eficiente y sin costuras con una cuadrícula hiperbólica adaptativa. Primero, convertimos el problema de cobertura en el espacio euclidiano en un problema de teselación en el espacio esférico. Se desarrolla un método de teselación aproximada esférica basado en un trapecio isósceles zonal para construir una cuadrícula hiperbólica sin costuras. Luego, presentamos un algoritmo de optimización de doble calibrador para comprimir aún más la cuadrícula y mejorar la eficiencia de cobertura. Finalmente, se utilizan enfoques de boustrophedon y de ramificación y acotación para generar trayectorias de rotación para diferentes escenarios de escaneo. Se realizaron experimentos en un conjunto de datos personalizado que consta de 800 regiones geométricas diversas (incluyendo 2 tipos de geometría y 40 muestras para 10 grupos). El método propuesto demuestra un rendimiento comparable en la longitud de trayectoria en forma cerrada en relación con el de un método de optimización heurística, mientras que mejora significativamente las capacidades en tiempo real en un factor mínimo de 2464. Además, en comparación con los métodos tradicionales basados en reglas, nuestro enfoque ha demostrado reducir la longitud de la trayectoria rotacional en al menos un 27.29% y un 16.71% en grupos de círculos y polígonos convexos, respectivamente, lo que indica una mejora significativa en la eficiencia de planificación.