Sistema de medida de distancias mediante láser e imagen

Abstract

[Resumen] El proyecto consiste en el estudio y desarrollo completo de un sistema que permita realizar estimaciones de distancia a una pared, haciendo uso de dos punteros láser, una cámara y un mini PC Raspberry Pi. Este sistema se desarrolla para su uso en un vehículo submarino no tripulado, de forma que se pueda estimar con precisión la distancia frontal a paredes u obstáculos grandes del entorno. Esto permite mejorar la seguridad en la navegación, especialmente en entornos como el submarino, que cuentan con poca iluminación. Es necesario disponer de una cámara fija para la estimación de distancia, el mini PC y se incluye además una cámara con capacidad de rotación en dos ejes para la operación remota del vehículo. Se modelan las piezas necesarias con un software de diseño 3D y se fabrican haciendo uso de máquinas de fabricación aditiva. Se ensamblan y montan las piezas en el contenedor. Se captura una gran cantidad de imágenes a distancias conocidas y se emplean para estudiar distintas combinaciones de técnicas de procesado de imagen y desarrollar el algoritmo final con la que proporcione mejores resultados. Para ello, el algoritmo ha de ser capaz de detectar los punteros y basándose en características como su tamaño, separación en píxeles, etc. estimar la distancia a las que se encuentra realmente. Finalmente, se realiza una evaluación del correcto funcionamiento del sistema completo desarrollado comparando los valores de la medida real con los estimados.

[Resumo] O proxecto consiste no estudo e desenvolvemento completo dun sistema que permita realizar estimacións de distancia a unha parede, facendo uso de dous punteiros láser, unha cámara e un mini PC Raspberry Pi. Este sistema desenvólvese para o seu uso nun vehículo submarino non tripulado, de forma que se poida estimar con precisión a distancia frontal a paredes ou obstáculos grandes do entorno. Isto permite mellorar a seguridade na navegación, especialmente en entornos coma o submarino, que contan con pouca iluminación. É necesario dispoñer dunha cámara fixa para a estimación de distancia, o mini PC e inclúese ademáis unha cámara con capacidade de rotación en dous eixos para a operación remota do vehículo. Se modelan as pezas necesarias cun software de deseño 3D e fabrícanse facendo uso de máquinas de fabricación aditiva. Se ensamblan e montan as pezas no contedor. Captúrase unha gran cantidade de imaxes a distancias coñecidas e empréganse para estudar distintas combinacións de técnicas de procesado de imaxe e desenvolver o algoritmo final co que se obteñan os mellores resultados. Para iso, o algoritmo ten que ser capaz de detectar os punteiros e baseándose en características como o seu tamaño, separación en píxeles, etc. estimar a distancia ás que se atopa realmente. Finalmente, realízase unha avaliación do correcto funcionamento do sistema completo desenvolvido comparando os valores da medida real cos estimados.

[Abstract] The project consists in the study and complete development of a system for estimate the distance to a wall, using two laser pointers, a camera and a Raspberry Pi mini PC. This system is being developed for use in an unmanned underwater vehicle, in a way that can accurately estimate the distance to walls or large obstacles in the enviroment. This allows to improve the safety in navigation, especially in enviroments such as underwater, which are poorly illuminated. A fixed camera is required for distance estimation, the mini PC and a camera with two axis rotation capability is also included for remote operation of the vehicle. The necessary parts are modelled with 3D desing software and manufactured using additive manufacturing machines. The parts are assembled and mounted on the container. A large number of images at known distances are captured and used to study different combinations of image processing techniques and develop the final algorithm with the one that provides the best results. To do this, the algorithm has to be able to detect the pointers and, based on characteristics such as their size, pixel spacing, etc., estimate the distance at which they are actually located. Finally, an evaluation of the correct functioning of the complete system developed is carried out by comparing the values of the real measurement with the estimated ones.