Wall and curb detection and mapping for mobile robots in urban environments

Thumbnail Image

Files

master_Gustafsson_Jan_2020.pdf (10.05 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2020-05-18

Department

Major/Subject

Control, Robotics and Autonomous Systems

Mcode

ELEC3025

Degree programme

AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013)

Language

en

Pages

48 + 11

Series

Abstract

Accurate and real-time road boundary detection and mapping is crucial for autonomous mobile robots operating in urban environments. In urban environments, the road area is usually separated from the roadside or buildings with curbs and walls. To enable safe and reliable navigation, the autonomous mobile robot should be able to detect and map the locations of the road boundaries. The development of 3D LiDAR sensor technology has increased the use of those sensors in autonomous mobile robot studies. 3D LiDARs can also be used to detect the street curbstone and wall locateons, while driving on the road or a sidewalk. This work studies the capability to detect and map road boundaries. The road boundaries are expected to be street curbstones or walls, and they are detected by using a 3D LiDAR sensor. The detections are accumulated to a road boundary map, which is based on a 3D normal distribution transform occupancy map. The map is projected to a 2D plane representation and filtered using a Canny edge detector. The implemented system produces locations of the road boundaries as an output. The results of the system enable autonomous driving in the local environment. As such, the accuracy and performance results were satisfying, but there is space for future improvement.

Tarkka ja reaaliaikainen tien reunojen tunnistus ja kartoitus on ratkaisevan tärkeää autonomisille mobiiliroboteille jotka operoivat urbaanissa ympäristössä. Urbaanissa ympäristössä tien reuna-alueet on yleensä erotettu tiealueesta reunakivin tai seinin. Jotta autonominen mobiilirobotti voisi operoida turvallisesti ja luotettavasti urbaanissa ympäristössä sen pitää pystyä tunnistamaan ja kartoittamaan tien reunojen paikka. 3D LiDAR sensoritekonologian kehitys on lisännyt niiden käyttöä autonomisissa mobiiliroboteissa. Samaa 3D LiDAR teknologiaa voidaan käyttää myös tien reunojen tunnistamiseen ajettaessa tiellä ja jalkakäytävällä. Tässä työssä tutkitaan tien reuna-alueiden tunnistusta ja kartoitusta autonomisen mobiilirobotin ympäristössä. Tien reuna-alueiden oletetaan muodostuvan reunakivistä sekä seinistä, jotka tunnistetaan käyttäen 3D LiDARia. Reuna-alueiden paikkoja kerätään tienreunakarttaan, joka perustuu kolmiulotteiseen NDT-OM normaalijakaumamuunnos varausaste karttaan. Tämä kartta muutetaan 2D-taso muotoon ja suodatetaan käyttäen Canny reunantunnistus metodia. Lopullinen toteutus tuottaa pisteitä, jotka esittävät tien reunojen paikkaa robotin ympäristössä. Toteutettu menetelmä osoitti tyydyttäviä tuloksia tarkkuuden ja aikavaatimusten suhteen, mutta jätti myös tilaa parannuksille tulevaisuudessa.

Description

Supervisor

Kyrki, Ville

Thesis advisor

Ahtiainen, Juhana

Keywords

cCurb, wall, detection, road boundary, mapping, mobile robot

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202005243250

Collections

[dipl] Sähkötekniikan korkeakoulu / ELEC