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Plenoptic cameras as depth sensors for the precise arm positioning of planetary exploration rovers

Lingenauber, Martin und Seyfert, Dominic und Nissler, Christian und Strobl, Klaus (2022) Plenoptic cameras as depth sensors for the precise arm positioning of planetary exploration rovers. In: 71. Deutschen Luft- und Raumfahrtkongress 2022 (DLRK 2022). 71. Deutschen Luft- und Raumfahrtkongress 2022 (DLRK 2022), 2022-09-27 - 2022-09-19, Dresden, Germany.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
2MB

Offizielle URL: https://dlrk2022.dglr.de/fileadmin/inhalte/veranstaltungen/dlrk/dlrk2022/Programmheft/DLRK2022_Programmheft-Web.pdf

Kurzfassung

Many robotic missions for planetary exploration use an arm to position scientific instruments close to or even on an object (e.g. a rock) for data recording or sampling. Images and depth maps from cameras can help to improve the accuracy and reliability of the instrument positioning by increasing the amount of information and the situational awareness that is available to the operator. Plenoptic cameras are a new type of passive camera system that provide 2-D images and depth maps from a single camera and with a single shot. Due to their recording concept, plenoptic cameras allow to decrease the volume, mass and complexity of a depth estimation device that is mounted to a robotic arm. Hence, they are a promising alternative to other available depth estimation devices such as stereo cameras or active cameras (e.g. Time of Flight cameras or LIDARs). This work presents the concept of using plenoptic cameras for precise robot arm positioning in the context of robotic planetary exploration, together with a set of experimental results. The experiments use a plenoptic camera mounted to a robot arm, investigating the potential range, accuracy, precision and density of plenoptic depth measurements. The results show the utility of this new type of sensor for precise scientific instrument positioning. A depth range of up to 75% of the distance between the main lens and the object was achieved, using a maximum error tolerance of 20% relative to the ground truth. Within the depth range, it was possible to reach a depth accuracy of up to 0.5 mm, a precision of ±0.2 mm and a depth density of 350 pts/mm2 .

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/191682/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Plenoptic cameras as depth sensors for the precise arm positioning of planetary exploration rovers
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Lingenauber, MartinMartin.Lingenauber (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9610-727XNICHT SPEZIFIZIERT
Seyfert, DominicDLR-RMNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nissler, ChristianChristian.Nissler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4361-9041NICHT SPEZIFIZIERT
Strobl, KlausKlaus.Strobl (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8123-0606NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:September 2022
Erschienen in:71. Deutschen Luft- und Raumfahrtkongress 2022 (DLRK 2022)
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Robotic exploration; Plenoptic camera; Lightfield camera; Depth estimation
Veranstaltungstitel:71. Deutschen Luft- und Raumfahrtkongress 2022 (DLRK 2022)
Veranstaltungsort:Dresden, Germany
Veranstaltungsart:nationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:27 September 2022
Veranstaltungsende:19 September 2022
Veranstalter :Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V.
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - LIPA - Lichtfeldkameras für In-situ Planetologie und Astrobiologie [RO], R - E3D: Algorithmen und Applikation (RM) [RO], R - Multisensorielle Weltmodellierung (RM) [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Perzeption und Kognition
Hinterlegt von: Strobl, Dr. Klaus H.
Hinterlegt am:05 Dez 2022 13:40
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:52

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