Mosaic

Ερμηνεύσιμη πρόβλεψη κίνησης σε πραγματικό χρόνο με μία κάμερα και αντιδραστική πλοήγηση για αυτόνομα σκάφη επιφανείας

1 Αρχιτεκτονική

Ένα πλήρες σύστημα πραγματικού χρόνου (70 FPS) με μία μόνο κάμερα και χωρίς GPS: η εμπρόσθια κάμερα τροφοδοτεί την εκτίμηση πυκνής οπτικής ροής και ιδιοκίνησης, η οποία οδηγεί μια βραχυπρόθεσμη πρόβλεψη με φίλτρο Kalman, έναν χάρτη κινδύνου από την υπολειμματική ροή και τελικά ένα επίπεδο πολιτικής και ασφάλειας που δίνει εντολές πηδαλιουχίας, γκαζιού και μια εξήγηση σε απλή γλώσσα. Κάθε στάδιο λειτουργεί μόνο στον χώρο της εικόνας, χωρίς GPS, χάρτη, αισθητήρα βάθους ή απόλυτη κλίμακα.

Αρχιτεκτονική του Mosaic: καρέ RGB → πυκνή ροή και ιδιοκίνηση → πρόβλεψη Kalman → χάρτης υπολειμματικού κινδύνου → πολιτική και ασφάλεια → πηδαλιουχία, γκάζι και εξήγηση — Επισκόπηση του συστήματος. Ό,τι βρίσκεται αριστερά από το μπλοκ πολιτικής λειτουργεί αποκλειστικά στον χώρο της εικόνας. Κάθε στάδιο παράγει ένα μέγεθος που μπορεί να ελεγχθεί, και η προβλεπόμενη πορεία είναι το κοινό σύστημα αναφοράς για τον χάρτη κινδύνου και την εντολή.

2 Παραδείγματα

Αξιολογήθηκε σε πραγματικό βίντεο από αυτόνομο σκάφος (ASV), με σύγκριση απέναντι σε σαφή σημεία αναφοράς (μηδενική κίνηση, σταθερή ταχύτητα, oracle εκ των υστέρων) και όχι μόνο με έλεγχο αυτοσυνέπειας. Η πρόβλεψη μειώνει το σφάλμα τελικού σημείου κατά 86% σε σχέση με το σενάριο μηδενικής κίνησης και διατηρεί σχετικό σφάλμα 12,6–13,7% σε όλους τους χρονικούς ορίζοντες.

Διαγράμματα ακρίβειας πρόβλεψης: αύξηση σφάλματος σε σχέση με τα σημεία αναφοράς και αθροιστική κατανομή του σχετικού σφάλματος τελικού σημείου — Αριστερά: αύξηση του σφάλματος σε σχέση με τα σημεία αναφοράς (λογαριθμική κλίμακα). Δεξιά: αθροιστική κατανομή του σχετικού σφάλματος τελικού σημείου. Το διάμεσο καρέ έχει ακρίβεια περίπου 11% σε κάθε ορίζοντα.

Ζωντανή προβολή οργάνων σε πραγματικό βίντεο με τον φάκελο πρόβλεψης, το πλέγμα κινδύνου υπολειμματικής ροής και την εντολή που δόθηκε — Ζωντανή προβολή οργάνων: ο φάκελος πρόβλεψης σχεδιάζεται από την πλώρη, και δίπλα εμφανίζονται το πλέγμα υπολειμματικής ροής και οι εντολές, μαζί με μια αιτιολόγηση σε απλή γλώσσα για κάθε εντολή.

70 FPS

από άκρη σε άκρη, σε κοινό CPU, χωρίς GPU

86%

μείωση σφάλματος σε σχέση με μηδενική κίνηση

13,1%

σχετικό σφάλμα μετατόπισης σε ορίζοντα 1 s

3 Βίντεο

Μια σύντομη παρουσίαση του συστήματος σε λειτουργία, πάνω σε πραγματικό βίντεο.

Διαβάστε τη δημοσίευση (PDF)