Aportació a la descripció i seguiment de camins navegables en entorns naturals a partir de l'anàlisi de regions en seqüències d'imatges

Abstract

El objetivo principal fijado al inicio de esta tesis era la definición de una metodología para la descripción y seguimiento de caminos mal o débilmente estructurados (como por ejemplo los caminos de montaña, agrícolas o vecinales y las pistas forestales), orientada a un sistema de navegación autónomo. Como objetivo secundario, se había fijado el poder obtener la descripción de este tipo de entorno utilizando un sistema sensorial i computacional tan simple como fuese posible, tratando de obtener la máxima fiabilidad del sistema. Algunas de las aplicaciones donde sería de interés el sistema propuesto son el guiado de vehículos agrícolas, sistemas autónomos de extinción de incendios forestales, la ingeniería civil o la minería. La metodología que se ha seguido en la realización de la tesis se puede resumir en cuatro etapas: 1) estudio de los métodos existentes orientados a operar en otros tipos de entornos, constatando sus limitaciones para trabajar en entornos mal o débilmente estructurados. 2) análisis de que información es necesaria para navegar de forma autónoma en este tipo de entorno, y que sensores nos la pueden suministrar. 3) definición y implementación de los diferentes pasos necesarios para obtener una descripción de caminos mal o débilmente estructurados, como son el prepocesado de la imagen color, la segmentación de la imagen, la detección de obstáculos y la integración de la información presente en la secuencia de imágenes. 4) validación del método propuesto, en esta etapa se han utilizado secuencia de imágenes sintéticas, secuencia de imágenes captadas en un entorno conocido y controlado (una maqueta), y secuencia de imágenes captadas en entornos naturales. Durante la realización de esta tesis, se han analizado las diferentes alternativas que llevan a la solución del problema de la descripción del tipo de entorno considerado. Las soluciones seleccionadas están en la dirección de minimizar el coste del sistema, reducir el tiempo de proceso (y así permitir al vehículo que se desplace, dentro de las posibilidades del entorno, a mayor velocidad), garantizando, la fiabilidad de la solución adoptada. Las principales aportaciones y contribuciones realizadas a los métodos y técnicas en el ámbito de la navegación y de la visión por ordenador, resultado de la realización de esta tesis doctoral son: . Definición de un nuevo espacio de representación de la información color a partir del espacio HSI, el espacio H/I, que permite representar y analizar imágenes captadas en entornos naturales de forma eficiente. . Definición de una nueva técnica para la detección de obstáculos basada en el análisis de la evolución del tamaño de las regiones, definidas en la segmentación de la secuencia de imágenes. . Adaptación de la técnica de segmentación de crecimiento de regiones para el análisis de imágenes provenientes de escenas naturales, utilizando el color como característica. . Adaptación de un modelo para la descripción del entorno basado en matrices, para la descripción de un entorno mal o débilmente estructurado, orientado a la navegación de vehículos autónomos. Este trabajo se enmarca dentro de una temática de remarcable interés dentro de la visión por ordenador y la robótica móvil, y que también es motivo de estudio en otras universidades. Los aspectos más originales del trabajo realizado radican en la propuesta de una metodología para la descripción de caminos mal o débilmente estructurados implementable con un sistema sensorial y computacional de bajo coste, respecto otras soluciones a problemas similares.