Autonome Roboter und Fahrzeuge müssen ihre Position und Umgebung genau erfassen. Durch die enorm hohe Datenmenge, die hierbei entsteht, ist deren genaue Ausrichtung jedoch schwierig. Die LiDAR MARS Registration ist ein Odometriesystem basierend auf einer Studie, die eine verbesserte Technik zur Verarbeitung von LiDAR-Daten in Echtzeit bietet. Dazu werden mehrere LiDAR-Scans gleichzeitig verarbeitet. Dies ist für autonome Systeme nützlich, um sich selbst und ihre Umgebung besser zu erfassen und zu navigieren [1].
LiDAR steht für Light Detection and Ranging (deutsch: Lichterkennung und Entfernungsmessung) und ist eine Technologie, die mithilfe von Laserstrahlen die Umgebung eines Roboters oder Fahrzeugs erfasst und vermisst.Der Begriff MARS steht hier für Mobile Autonomous Robotic Systems, meint also mobile autonome Robotiksysteme, die Sensoren wie LiDAR zur Orientierung und Navigation nutzen. Registration bezieht sich auf einen Prozess, bei dem mehrere sogenannter Punktwolken überlagert und sie somit nach einem gemeinsamen Koordinatensystem ausgerichtet werden. Dieser Prozess ist essenziell für die Erstellung von 3D-Modellen.
Die LiDAR MARS Registration funktioniert in mehreren Schritten:
1. Datensammlung: Ein MARS-System sammelt LiDAR-Daten, während es sich durch eine Umgebung bewegt.
2. Vorverarbeitung: Die gesammelten Daten werden bereinigt und vorverarbeitet, um die Datenqualität zu verbessern.
3. Merkmalserkennung: Bestimmte Merkmale oder Schlüsselpunkte in den Punktwolken werden identifiziert, die zur Ausrichtung genutzt werden können.
4. Ausrichtung und Registrierung: Die Punktwolken werden so ausgerichtet, dass sie in einem gemeinsamen Koordinatensystem übereinstimmen. Dies erfolgt oft durch Algorithmen wie ICP (Iterative Closest Point) oder NDT (Normal Distributions Transform).
Anwendung
Technologien wie die LiDAR MARS Registration sind besonders wichtig für Anwendungen wie Kartierung, 3D-Modellierung, autonome Navigation und Robotersteuerung und damit auch für Robotik im Alltag relevant.
Lizenz
Die Software unterliegt der BSD 3-clause Lizenz.
Programmiersprache und Betriebssystem
Die unterstützte Programmiersprache ist C++ [2]. Zudem ist LiDAR Mars Registration mit dem Robot Operating System ROS kompatibel.
Erforderliche Kenntnisse
Vorteile
Keine IMU notwendig Veränderliche Auflösung Hochaufgelöste 3D-Karten
Nachteile
Teure 3D LiDAR Sensorik notwendig Zeitlicher Drift
Referenzen
[1] https://www.ais.uni-bonn.de/papers/IROS_2021_Quenzel.pdf
