Aufsichtpunktketten - Kombination und Klassifikation von partiellen Objektaufsichten eines mobilen Roboters

In dieser Arbeit wird ein neues Verfahren, das Aufsichtpunktketten (APK) Verfahren, zur stückweisen Rekonstruktion der Aufsicht eines beliebig geformten Objektes aus den seitlichen Entfernungsmessungen eines mobilen Serviceroboters beschrieben. Weiterhin wird gezeigt, wie sich diese Punktketten, insbesondere bei nur partiell sichtbaren Objekten, mit einfachen Mitteln abstrahieren und einer Formklasse zuordnen lassen. Die mobilen Systeme werten zur Umgebungswahrnehmung ausschließlich die jeweils aktuelle Messung aus. Bei der Objekterkennung werden die Ergebnisse einzelner Messungen kombiniert, jedoch wird keine umfassende Beschreibung erstellt. Dadurch wird der wesentliche Vorteil der Mehrfachmessungen, die ein mobiles System während des Einsatzes aufnimmt, nicht ausgenutzt. In dem Bereich der Kartenerstellung (SLAM) wird eine solche umfassende Umgebungsdarstellung erstellt. Die aktuell beim SLAM eingesetzten Verfahren sind jedoch nicht geeignet, um Objekte in der Umgebung eines mobilen Roboters anhand der Entfernungsmesswerte zur Einsatzzeit zu klassifizieren, da die Messdaten zwar akkumuliert, aber nicht abstrahiert werden. Im Umkehrschluss ist eine Anwendung der Abstraktion und Registrierung des Aufsichtpunktketten-Verfahrens zur Erstellung von Umgebungskarten generell möglich. Die Abstraktion der Messdaten erschließt zwei wesentliche Bereiche der Interaktion mit bzw. zwischen mobilen Robotern. Das Datenvolumen einer Kommunikation wird deutlich reduziert und die semantische Aussagekraft wird im Vergleich zu reinen Messdaten erhöht. Bei der Registrierung von Messungen der Objektform können spezielle Eigenschaften ausgenutzt werden, die in den bisher bekannten Verfahren nicht berücksichtigt werden. Zwei dieser Eigenschaften, die auf der punktweisen Nachbarschaft und der Überlappung zweier Messungen basieren, werden im Rahmen dieser Arbeit heraus gestellt und für eine effiziente Kombination von Objektformpunktketten eingesetzt. Die auf diese Weise erstellte Objektbeschreibung spiegelt die wesentlichen Aspekte der Objektform wider, wobei der berücksichtigte Detailgrad frei einstellbar ist. Bei der Herleitung des beschriebenen Verfahrens werden insbesondere die unterschiedlichen Fehler- und Rauschquellen beim Einsatz eines mobilen Roboters berücksichtigt. Dadurch ist das APK-Verfahren in der Lage, trotz des unkalibrierten Aufbaus sowohl statische als auch dynamische Objekte schrittweise zu erfassen und einer Formklasse zu zu ordnen. Der wesentliche Vorteil des Verfahrens liegt in der Erstellung einer auszuwertenden Gesamtbeschreibung anstelle der Auswertung jeder Einzelmessung.