Indoor SLAMMonocular SLAM with indoor surface estimation and visualization
Thesis by:
   Ran Zask    105221
 
Asian Institute of Technology
C:\Documents and Settings\ran\Local Settings\Temporary Internet Files\Content.IE5\EN1CF6T0\MCPE03051_0000[1].wmf
Ummnotsure..
C:\Documents and Settings\ran\Local Settings\Temporary Internet Files\Content.IE5\JBQKHQT1\MCj04349490000[1].wmf
Whereare you?
Agenda
Background
Problem statement
Related work
Our algorithm
o3D modeling
oTexture mapping
Results
Problems & limitations
Conclusions & Recommendations
Background
Some robot applications require human operator (e.g. search &rescue)
Human operator needs to maintain situation awareness in orderto control the robot.
Current means of maintaining situation awareness are poor (2Dmaps, live video)
3D modeling and visualization is needed.
C:\Documents and Settings\ran\My Documents\Study\Thesis\SVN\Disaster\Ran\Documentation\Final\images\2d_grid.PNG
Problem statement
Real-time SLAM implementations do not estimatesurfaces of the environment and using expensivesensors (sonar, laser)
Structure From Motion is too heavy and done offline.
Real-time 3D modeling and visualization is feasibleand needed.
Related work
Pollefeys et al. (2004) : point-based modeling
oMonocular camera
o3D reconstruction from feature points
oBundle adjustment
oRectification, Dense stereo
Offline algorithm, Massive computation
Similar application: Microsoft Photosynth
Related work (cont.)
Johnson and Kang (1999) : grid-based modeling
oOmni-directional stereo
o2D Delauney triangulation
oIterative closest point (ICP)
oMesh registration
Massive computation
The algorithm
Single camera, calibrated
Requires  SLAM (point-based)
Uses  3D points and occupancy grids
Online algorithm
Creates 3D models with texture mapping
Provides low metric accuracy
Less noise between grid cells
The algorithm
Uses 2 occupancy grids:
Local grid
oRecreated each frame
oContains ‘fullness’ seen at the current frame
oIncrementally added to the global grid.
Global grid
oContains the incremental ‘fullness’
oUsed for Iso-surface calculation
The algorithm (3D modeling)
For each image:
  Input: new 3D point set (from SLAM)
Reset local grid
Associate 3D points with cells in the local grid
Ignore cells associated by few points
Add camera-center  as an occupied cell
Fill-in the grid (convex-hull)
Merge local grid into global grid
Iso-surface the global grid -> last model
The algorithm (texture mapping)
For each image :
(After having the latest model)
Classify triangles as: “new,” “old,” and “expired”
Project “new” triangles onto current frame -> textmaps
Remove “expired” triangles
 
Results
Modeling accuracy is satisfying
Texture mapping
   Tessellation within a patch:         perfect
   Tessellation between patches:     Inaccurate
The more images are closer to each other, the better themodeling and the texture mapping
“patch” – collection of several triangles of the same image
Modeling results
Modeling results
Modeling results
Summary
We created an online algorithm for modeling withtexture, all from a single camera.
Low computation is required per image
This should allow short baseline -> good results
Real time implementation of the system is feasible.
Future work
Create a real-time system
Create 3D tools for the human operator to easily ‘walk’in the model and navigate the robot.
Improving the algorithm even more:
 performing iso-surface on tighter grids
DEMO