| Περίληψη |
Μια από τις πιο σημαντικές ικανότητες ενός έλλογου συστήματος είναι αυτή της πλοήγησης, η ικανότητα δηλαδή της αυτόνομης κίνησης στο περιβάλλον του με βάση τα δεδομένα που προκύπτουν από τις μετρήσεις διαφόρων αισθητήρων. Για να μπορέσει ένα τέτοιο σύστημα να επιτύχει τους εκάστοτε στόχους του, θα πρέπει να αλληλεπιδρά με έναν δυναμικά μεταβαλλόμενο και κάποιες φορές άγνωστο περιβάλλοντα χώρο. Κατά συνέπεια, το σύστημα θα πρέπει να διαθέτει κάποιας μορφής αντίληψη του χώρου, να διαθέτει δηλαδή ικανότητες που να υποστηρίζουν διάφορες λειτουργίες πλοήγησης. Αναμφίβολα, ένα πολύ σημαντικό στοιχείο για την αντίληψη του χώρου είναι η αντίληψη του βάθους, της τρίτης διάστασης του κόσμου η οποία χάνεται κατά την προβολή των τμημάτων του σε επίπεδες επιφάνειες. Διάφορες μέθοδοι έχουν χρησιμοποιηθεί μέχρι σήμερα για τον υπολογισμό του βάθους των σημείων που απεικονίζονται σε μια ή περισσότερες εικόνες. Πληροφορίες που προέρχονται από περισσότερες από μια κάμερες, από την κίνηση μιας κάμερας ως προς το περιβάλλον, την ένταση του φωτός που ανακλούν τα αντικείμενα μιας εικόνας και την κατανομή κάποιων φωτεινών προτύπων (brightness patterns) σε μια εικόνα, αποτέλεσαν την βάση για την ανάπτυξη μεθόδων γνωστών με το γενικό όνομα structure from X, όπου X μπορεί να είναι stereo, motion, shading, texture. Παραδοσιακά, οι μέθοδοι αυτές στοχεύουν στον υπολογισμό μετρικού (ποσοτικού) βάθους, δηλαδή στην ακριβή εκτίμηση της απόστασης κάθε σημείου από τον παρατηρητή. Η μεγάλη και μακρόχρονη προσπάθεια που έχει γίνει προς την κατεύθυνση υπολογισμού μετρικού βάθους κατέστησε σαφές ότι ο υπολογισμός αυτός είναι πολύ δύσκολος. Έτσι, παρά την εμφάνιση συστημάτων τα οποία καταφέρνουν να υπολογίζουν μετρικό βάθος σε πολύ ειδικές περιπτώσεις, μέχρι σήμερα δεν έχει γίνει δυνατή η ανάπτυξη τεχνικών ικανών να υπολογίζουν με ακρίβεια μετρικό βάθος σε γενικά, πραγματικά περιβάλλοντα. Είναι όμως πιθανό ότι η κατανόηση κάποιων χαρακτηριστικών του χώρου δεν απαιτεί κατ' ανάγκη τον υπολογισμό μετρικού βάθους. Τα αποτελέσματα ψυχοφυσικών πειραμάτων που έγιναν χρησιμοποιώντας ανθρώπους ή ζώα ως υποκείμενα, ενισχύουν την άποψη ότι ένας οργανισμός δεν εκτιμά τα χαρακτηριστικά του περιβάλλοντός του με βάση ``εξωγενείς`` μονάδες μέτρησης (π.χ. μέτρα, δευτερόλεπτα κ.λπ.) αλλά χρησιμοποιεί μονάδες μέτρησης που σχετίζονται με το σώμα του, τις ικανότητες κίνησής του και τη θέση του στο περιβάλλον. Επιπλέον, οι πληροφορίες που εξάγονται είναι ποιοτικές και όχι μετρικές. Βασισμένη σε τέτοιες παρατηρήσεις, η εργασία αυτή παρουσιάζει μια πρόταση για τη μελέτη της αντίληψης του χώρου και ασχολείται με τον υπολογισμό διατακτικού βάθους. Με τον όρο ``διατακτικό βάθος`` εννοούμε τη διάταξη των σημείων μιας σκηνής με βάση το βάθος τους, την απόστασή τους δηλαδή από τον παρατηρητή. Το διατακτικό βάθος παρέχει σαφώς λιγότερες πληροφορίες από ότι το μετρικό, πιστεύουμε όμως ότι μπορεί να είναι πολύ χρήσιμο στην κατανόηση του χώρου. Η προσέγγιση που παρουσιάζουμε, στοχεύει στον υπολογισμό ποιοτικών πληροφοριών, κατάλληλων για την κατανόηση του χώρου και ακολουθεί τις κατευθύνσεις της θεωρίας της τελεολογικής και ποιοτικής ενεργούς όρασης. Συνοπτικά, η μέθοδος υπολογισμού διατακτικού βάθους που αναπτύχθηκε, χρησιμοποιεί σαν είσοδο ένα fixating ζεύγος εικόνων. Κάθε ζεύγος εικόνων που καταγράφεται μια δεδομένη χρονική στιγμή από τις δύο κάμερες ενός στερεοσκοπικού συστήματος, μπορεί να θεωρηθεί ότι προέρχεται από την κίνηση της μιας κάμερας στην θέση της άλλης. Αυτή η υποθετική κίνηση και η προσέγγιση οδηγεί σε απλές εξισώσεις κίνησης για τα σημεία των εικόνων, οι οποίες επιτρέπουν τον υπολογισμό της σχέσης δύο σημείων ως προς το βάθος. Μια πιθανή χρήση της αναπαράστασης που προκύπτει, αφορά την ποιοτική περιγραφή του σχήματος των επιφανειών που περιέχονται σε μια σκηνή.
|
Μια Εναλλακτική Προσέγγιση για τη Μελέτη της Αντίληψης του Χώρου: Χρήση Διατακτικού αντί Μετρικού Βάθους
