KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제15권11호
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pp.4084-4104
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2021
Visual place recognition (VPR) is a fundamental yet challenging task of mobile robot navigation and localization. The existing VPR methods are usually based on some pairwise similarity of image descriptors, so they are sensitive to visual appearance change and also computationally expensive. This paper proposes a simple yet effective four-step method that achieves adaptive convolutional neural network (CNN) landmark matching for VPR. First, based on the features extracted from existing CNN models, the regions with higher significance scores are selected as landmarks. Then, according to the coordinate positions of potential landmarks, landmark matching is improved by removing mismatched landmark pairs. Finally, considering the significance scores obtained in the first step, robust image retrieval is performed based on adaptive landmark matching, and it gives more weight to the landmark matching pairs with higher significance scores. To verify the efficiency and robustness of the proposed method, evaluations are conducted on standard benchmark datasets. The experimental results indicate that the proposed method reduces the feature representation space of place images by more than 75% with negligible loss in recognition precision. Also, it achieves a fast matching speed in similarity calculation, satisfying the real-time requirement.
A lobby of a hotel is an important space by which the image of a hotel as a whole, the brand-identity, is determined. This study has researched and analyzed the special property in presentation of a landmark in a hotel lobby for its spatial factors, which affects visual cognition, and it is to provide information that can set out the foundation of space design for the appropriate landmark in a certain hotel lobby corresponding to the unique characteristics of a hotel. The regional range of this study includes the lobby spaces of 10 five-star hotels in Shanghai China and Seoul Korea. The types of spatial factors as landmarks and manifestation of those, which affect the visual cognition of the users are the range of context in this study. For this study, field-study and survey were both used in research. The results that have been concluded through this study are as follow. First, manifestational quality of a landmark in a hotel lobby is represented in its size, figure and contrast of 'shape', in its visibility and territory of 'space' and in its symbolic value and historical property of 'meaning', and each of those factors are related to the others. Secondly, the types of spatial factors in a landmark are displayed as being focused on the openness of the space or with large-scaled spatial factors. Light and lumination intensify the manifestation of various spatial factors in a landmark. Thirdly, each representational characteristic of spatial factors in a landmark, which are closely linked to each other should be controlled precisely in order to bring out functional and symbolic feature of a hotel lobby.
This paper proposes an efficient method to locate the automated guided vehicle (AGV) into a specific parking position using artificial visual landmark and vision-based algorithm. The landmark has comer features and a HSI color arrangement for robustness against illuminant variation. The landmark is attached to left of a parking spot under a crane. For parking, an AGV detects the landmark with CCD camera fixed to the AGV using Harris comer detector and matching descriptors of the comer features. After detecting the landmark, the AGV tracks the landmark using pyramidal Lucas-Kanade feature tracker and a refinement process. Then, the AGV decreases its speed and aligns its longitudinal position with the center of the landmark. The experiments showed the AGV parked accurately at the parking spot with small standard deviation of error under bright illumination and dark illumination.
본 논문은 시각적 랜드마크를 제안하고, 이를 이용한 주차 보조 시스템을 보인다. 시각적 랜드마크는 주차 박스에 해당하는 특징으로 주차장의 환경을 고려하여 선택한다. 주차장은 두드러진 특징이 없는 단순한 모양이 반복되는 패턴을 가지는 환경으로, 기존 랜드마크는 주차장 환경에 사용하기 적당하지 못하다. 본 논문에서는 이런 주차장 환경에 맞는 랜드마크를 제안한다. 우리는 제안한 랜드마크를 사용하여 자동차의 위치를 추정하고, 현재 자동차 상태에 따른 자동차의 궤적을 예측한다. 시스템의 입력은 자동차에 장착된 카메라 한 대에서 촬영한 영상이다. 이 영상으로 자동차의 위치를 추정하고, 현재 바퀴 상태를 사용해 자동차가 주차장의 어디로 움직일 지를 보여주는 방식으로 운전자를 보조한다. 실험을 통해 제안한 시각적 랜드마크의 성능과 이를 사용한 주차 보조 시스템의 성능을 보였다.
단일 카메라 기반의 SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)을 성공적으로 수행하기 위해서는 표식 선택이 매우 중요하다. 특히, 미지의 환경에서는 표식에 대한 사정정보가 없기 때문에 표식을 자동 선택하는 기술이 필요하다. 본 논문에서는 표식을 자동 선택하기 위해 인간의 시각 집중 방식을 모델링한 시각 집중 시스템을 이용한다. 기존의 시각 집중 시스템에서 윤곽선(Edge)는 시각 집중을 위한 중요한 요소 중 하나이다. 하지만 복잡한 실내 환경에서 윤곽선의 응답을 사용할 경우 정규화 연산으로 인해 정보가 많은 복잡한 영역의 윤곽선에 대한 응답은 낮아지고 특징이 없는 평면이나 평면들 간의 경계에서 높은 값을 가지게 된다. 또한 네 방향에 대한 응답 값을 사용하기 때문에 특징의 차원수가 증가해서 연산량도 증가한다. 본 논문에서는 앞에서 언급한 문제점들을 해결하기 위해 모서리 특징의 사용을 제안한다. 모서리 특징을 사용함으로써 정보가 많은 복잡한 영역을 우선 집중시켜 데이터 연관(Data association)의 정확도도 높일 수 있다. 최종적으로는 코너특징을 사용한 시각 집중 시스템을 이용함으로써 기존 방식보다 SLAM 결과가 향상 된다는 것을 실험으로 보이도록 하겠다.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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제10권4호
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pp.281-286
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2010
We propose a space and time based sensor fusion method and a robust landmark detecting algorithm based on sensor fusion for mobile robot navigation. To fully utilize the information from the sensors, first, this paper proposes a new sensor-fusion technique where the data sets for the previous moments are properly transformed and fused into the current data sets to enable an accurate measurement. Exploration of an unknown environment is an important task for the new generation of mobile robots. The mobile robots may navigate by means of a number of monitoring systems such as the sonar-sensing system or the visual-sensing system. The newly proposed, STSF (Space and Time Sensor Fusion) scheme is applied to landmark recognition for mobile robot navigation in an unstructured environment as well as structured environment, and the experimental results demonstrate the performances of the landmark recognition.
This study has analysed the characteristics of observation by presence of objects in exhibition spaces through eye-tracking. The area with prevailing observation by the change of observation time with visual-perception response to the presence of objects has been analyzed to figure out the mechanism of sensibility estimation which can take place while the visual-perception is being estimated in spaces. Research results are able to ascertain that First, it was very characteristic that the signs right and left were observed more when there were no objects while when there were objects they were observed prevailingly. Second, the characteristics by section when there were any objects showed that there were more high observation scale I (more than 1000ms). When there were any objects with the number of areas where all the participants prevailed commonly, the scale was more, also. Third, in the process of acquiring any visual-perception information in spaces, the element of landmark can be regarded as a control point for space cognition, where the objects (people) became landmark when there were the objects but the signs became landmark when there were no objects. Fourth, the polynomial trend line of the changes to prevailing observation frequency by observation time shows that there was a gradual average value in general when there were any objects and then after the time range[8] the prevailing observation frequency increased. Without any objects, after a particular time range the value sharply dropped along with the increase of observation time because no objects to be observed prevailingly couln't be seen. The gradual average value means that some elements in the space were prevailingly observed all the time.
It is one of the essential task to determine the absolute location of mobile robot during its navigation. In this paper we propose an algorithm to calculate the distance and orientation of camera from landmark through the visual image of stripe typed landmark. Exact closed form solution of camera location is obtained with the correspondences from vertical line on mark plane to the intersection point of projected line with horizontal axis of image plane. It needs only one line image information, so that location determination can be processed in real time.
This study investigated the influential range of landmarks and the relationship between landmarks and cognition factor so as to offer basic data to be used for the effective use and the management of landmarks. In this study, eighteen famous landmark in Seoul were selected and analyzed. The result of this study can be summarized as follows : 1) First, eighteen determining elements of cognition factors were selected via documents survey. Second, general cognition factors of landmarks were analysed using these elements through questionnaires to specialists. As a result of factor analysis, historic cultural factor, scale factor, visual form factor, locational factor and uniqueness factor were revealed. 2) According to revealed cognition factor, eighteen landmarks are categorized into four types using MDS method via questionnaire to resident in Seoul city. These four types of landmarks are: type I that are recognized by historic cultural factor; type II that are recognized by scale factor; type III that are recognized by uniqueness factor; and type IV that are recognized by visual form factor. 3) As the result of regression, the influential range of landmarks were revealed at about a 10km radius(type I : 12km type II : whole area of Seoul city≒15km, typeIII : 8.7km, typeIV : 8.5km). 4) As a result of analysing the correlation between the influential range and the cognition factor through multiple linear regression analysis, the locational factor is the main factor affecting the influential range of landmarks in every type. The uniqueness factor comes next, which affects influential range partially. 5) Except type 1, as a result of analysing the correlation between influential range and the physical heights of landmarks, a quadratic equation is revealed, showing that the influential range of landmarks over 200 meters in height shows a radical change. Landmarks can be used as reinforcement tools of legibility, effective tools for landscape management and for the improvement of a community's image. This study on the influential range of landmarks and main cognition factor can be utilized as a landmark management plan and in urban planning, such as a new town plan.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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