Gestion de mémoire pour la détection de fermeture de boucle pour la cartographie temps réel par un robot mobile

Pour permettre à un robot autonome de faire des tâches complexes, il est important qu'il puisse cartographier son environnement pour s'y localiser. À long terme, pour corriger sa carte globale, il est nécessaire qu'il détecte les endroits déjà visités. C'est une des caractéristiques les plus importantes en localisation et cartographie simultanée (SLAM), mais aussi sa principale limitation. La charge de calcul augmente en fonction de la taille de l'environnement, et alors les algorithmes n'arrivent plus à s'exécuter en temps réel. Pour résoudre cette problématique, l'objectif est de développer un nouvel algorithme de détection en temps réel d'endroits déjà visités, et qui fonctionne peu importe la taille de l'environnement. La détection de fermetures de boucle, c'est-à-dire la reconnaissance des endroits déjà visités, est réalisée par un algorithme probabiliste robuste d'évaluation de la similitude entre les images acquises par une caméra à intervalles réguliers. Pour gérer efficacement la charge de calcul de cet algorithme, la mémoire du robot est divisée en mémoires à long terme (base de données), à court terme et de travail (mémoires vives). La mémoire de travail garde les images les plus caractéristiques de l'environnement afin de respecter la contrainte d'exécution temps réel. Lorsque la contrainte de temps réel est atteinte, les images des endroits vus les moins souvent depuis longtemps sont transférées de la mémoire de travail à la mémoire à long terme. Ces images transférées peuvent être récupérées de la mémoire à long terme à la mémoire de travail lorsqu'une image voisine dans la mémoire de travail reçoit une haute probabilité que le robot soit déjà passé par cet endroit, augmentant ainsi la capacité de détecter des endroits déjà visités avec les prochaines images acquises. Le système a été testé avec des données préalablement prises sur le campus de l'Université de Sherbrooke afin d'évaluer sa performance sur de longues distances, ainsi qu'avec quatre autres ensembles de données standards afin d'évaluer sa capacité d'adaptation avec différents environnements. Les résultats suggèrent que l'algorithme atteint les objectifs fixés et permet d'obtenir des performances supérieures que les approches existantes. Ce nouvel algorithme de détection de fermeture de boucle peut être utilisé directement comme une technique de SLAM topologique ou en parallèle avec une technique de SLAM existante afin de détecter les endroits déjà visités par un robot autonome. Lors d'une détection de boucle, la carte globale peut alors être corrigée en utilisant la nouvelle contrainte créée entre le nouveau et l'ancien endroit semblable

Human robot interaction in a crowded environment

Human Robot Interaction (HRI) is the primary means of establishing natural and affective communication between humans and robots. HRI enables robots to act in a way similar to humans in order to assist in activities that are considered to be laborious, unsafe, or repetitive. Vision based human robot interaction is a major component of HRI, with which visual information is used to interpret how human interaction takes place. Common tasks of HRI include finding pre-trained static or dynamic gestures in an image, which involves localising different key parts of the human body such as the face and hands. This information is subsequently used to extract different gestures. After the initial detection process, the robot is required to comprehend the underlying meaning of these gestures [3]. Thus far, most gesture recognition systems can only detect gestures and identify a person in relatively static environments. This is not realistic for practical applications as difficulties may arise from people‟s movements and changing illumination conditions. Another issue to consider is that of identifying the commanding person in a crowded scene, which is important for interpreting the navigation commands. To this end, it is necessary to associate the gesture to the correct person and automatic reasoning is required to extract the most probable location of the person who has initiated the gesture. In this thesis, we have proposed a practical framework for addressing the above issues. It attempts to achieve a coarse level understanding about a given environment before engaging in active communication. This includes recognizing human robot interaction, where a person has the intention to communicate with the robot. In this regard, it is necessary to differentiate if people present are engaged with each other or their surrounding environment. The basic task is to detect and reason about the environmental context and different interactions so as to respond accordingly. For example, if individuals are engaged in conversation, the robot should realize it is best not to disturb or, if an individual is receptive to the robot‟s interaction, it may approach the person. Finally, if the user is moving in the environment, it can analyse further to understand if any help can be offered in assisting this user. The method proposed in this thesis combines multiple visual cues in a Bayesian framework to identify people in a scene and determine potential intentions. For improving system performance, contextual feedback is used, which allows the Bayesian network to evolve and adjust itself according to the surrounding environment. The results achieved demonstrate the effectiveness of the technique in dealing with human-robot interaction in a relatively crowded environment [7]