Arquitetura de hardware dedicada para o cálculo da distância frontal baseado em segmentação por cores usando visão estéreo aplicada em robótica móvel

Abstract

O presente trabalho apresenta uma proposta de arquitetura de hardware dedicada para o cálculo da distância frontal a um objeto de interesse através do uso de um sistema de visão estéreo de duas câmeras. Adicionalmente, o sistema desenvolvido foi acoplado a uma plataforma robótica móvel a fim de detectar e seguir o objeto a uma distância constante. O sistema de visão estéreo proposto foi desenvolvido com base em uma arquitetura de hardware dedicada de segmentação por cores desenvolvida previamente, a qual identifica um objeto colorido em uma tonalidade específica e calcula o centro geométrico do mesmo. A arquitetura de segmentação por cores foi modificada agregando a funcionalidade de se escolher a cor do objeto de interesse pelo usuário. A arquitetura de segmentação por cores foi implementada no kit de desenvolvimento DE2 provido do FPGA Cyclone II EP2C35 da Altera e faz uso de um kit de câmera digital de 5 Megapixel TRDB_D5M e de um display LCD touch screen TRDB_LTM, ambos da Terasisc Technologies. A arquitetura de cálculo da distância frontal, por sua vez, usa dois módulos da câmera digital especificada acima e foi desenvolvido no kit de desenvolvimento DE2-70; uma versão modificada da plataforma DE2, porém com um FPGA Cyclone II EP2C70 e mais memória; e foi integrada posteriormente ao robô Pioneer 3-AT da Adept MobileRobots. O sistema modificado de segmentação por cores foi validado para o grupo das seis cores primárias e secundárias “puras”, observou-se que a cor vermelha apresentou melhor resultado e, portanto, foi utilizada no sistema integrado à plataforma robótica móvel. Os testes da arquitetura de cálculo da distância frontal foram realizados para as distâncias de 1m; 1, 5m; 2m; 2, 5m e 3m que chegaram a apresentar erros relativos da ordem de 1% e até menores. Os testes do sistema integrado à plataforma conseguiram controlar o movimento do robô de forma adequada e alcançaram os melhores resultados para a distância de 1m.