Erweiterung einer Simulationsumgebung für Feature Tracker um Fehlermodelle

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurde der ideale Feature Tracker Simulator für den unbemannten Flug mit Fehlermodellen ausgestattet. Die Nachempfindung der Fehlermodelle soll eine realitätsnahe Simulation der natürlichen Feature Tracker für die Flugmissionen ermöglichen. Für das Verständnis wurden zunächst die markerbasierten und markerlosen Trackingverfahren vorgestellt. Insbesondere lag der Schwerpunkt in dieser Arbeit auf den markerlosen Trackingverfahren, die im Feature Tracker Simulator eingesetzt wurden. Hierbei wurden die Bestandteile Detektoren, Deskriptoren und Korrespondenzsuche des markerlosen Trackingverfahrens näher beschrieben. Für die Nachempfindung der Fehlermodelle im Feature Tracker Simulator wurden für die KLT-, SIFT-, SURF- und BRISK-Trackingverfahren zunächst der Aufbau anhand der mathematischen Funktionsweisen vorgestellt. Mit einem anschließenden Vergleich der Bestandteile dieser Trackingverfahren bei verschiedenen Umgebungsbedingungen, die aus externen Versuchen entnommen wurden, konnten die Vor- und Nachteile beschrieben werden. Aus den Vergleichen und der darauffolgenden Untersuchung der mathematischen Funktionen der Trackingverfahren wurden die Fehlerursachen der Fehlmerkmale untersucht. Ergänzend zum Vergleich der Trackingverfahren wurden reale Feature Tracker beobachtet und Feature Tracker des DIP-Frameworks verwendet, um Auftrittswahrscheinlichkeiten und Ausmaße der Fehlermerkmale in einem Parametersatz der jeweiligen Trackingverfahren festzulegen. Die verschiedenen Arten der Fehlermerkmale wurden anhand der entstandenen Fehlerursachen im Trackingverfahren durch Fehlerfunktionen im Feature Tracker Simulator nachempfunden. Die generierten Fehlermerkmale aus der entsprechenden Fehlerfunktion wurden anschließend nach ihrer Auftrittswahrscheinlichkeit und der Fehlerausmaße aus den Beobachtungen festgelegt. Für die Validierung der extrahierten Fehlermodelle in der Feature Tracker Simulation wurden die generierten Fehlermerkmale mit den Fehlermerkmalen aus dem realen Feature Tracker des DIPFrameworks verglichen.