Algoritmos de Aten��o Visual para Aplica��es em Rob�tica

Le�zza F. Rodrigues, Luiz Marcos G.Gon�alves & Anamaria Gomide
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Thesis Abstract

O homem utiliza sua percep��o para organizar e transformar as v�rias informa��es que ele captura do ambiente que o cerca. Por�m, em alguns casos o homem encontra dificuldades em obt�-las devido a riscos a sua integridade ou defici�ncias f�sicas. Com isso, foram criadas t�cnicas que permitem a manipula��o das informa��es sem a presen�a humana em �reas como Vis�o Computacional e Rob�tica.

Atrav�s de informa��es obtidas com sensores artificiais como c�meras, infravermelho, etc., � poss�vel a constru��o de modelos tridimensionais de um ambiente. Mesmo em situa��es em que as imagens, por exemplo, n�o possuam uma resolu��o pass�vel de interpreta��o, existem t�cnicas espec�ficas de processamento digital de imagens que tentam minimizar as degrada��es sofridas durante a captura ou transmiss�o de dados.

As t�cnicas de vis�o rob�tica tem sido tradicionalmente usadas para obten��o de uma representa��o completa de objetos ou cenas. Esses modelos representativos do ambiente s�o  geralmente constru�dos antes do planejamento e a��o, e ficar� a cargo de rob�s ou agentes rob�ticos executarem tal plano em tempo real, sem poder executar mudan�as no que previamente planejado.

Dois problemas nesse modelo: 1) apenas a reconstru��o 3D da cena, usando t�cnicas como �vis�o est�reo� ou outras do tipo �shape from X�  sem outra informa��o pode ser amb�gua e levar a incertezas significantes. Ou seja, se o ambiente n�o possui caracter�sticas visuais discern�veis a reconstru��o desse ambiente requerer� um esfor�o extra para adquirir conhecimentos adicionais que possam ajudar; 2) uma reconstru��o completa do ambiente, a uma precis�o arbitr�ria, � cara, enquanto que uma reconstru��o grosseira pode levar a uma falha no planejamento de movimento.

Neste projeto estudaremos os comportamentos b�sicos como aten��o e reconhecimento de padr�es para aplica��o em Rob�tica. Geralmente, para se prover tais comportamentos, s�o extra�das caracter�sticas das imagens tais como linhas, arestas, texturas, bordas, intensidade. Usando estas caracter�sticas, o processo atencional requer a sele��o de um ponto (ou t�pico) de interesse no ambiente, fixa��o nesse ponto e extra��o de informa��es �teis para dada tarefa, com posterior mudan�a de interesse focal em outro ponto se for necess�rio o que permitir� a aquisi��o de conhecimento din�mico sobre o ambiente.

Neste trabalho, al�m das caracter�sticas acima estudaremos tamb�m outros conjuntos de caracter�sticas visando a constru��o de mapas de propriedades, fundamentais para que se obtenha o controle do foco de aten��o de um rob�, baseado no paradigma de �Vis�o Reativa�, bem como as mesmas caracter�sticas possam ser empregadas para o reconhecimento de padr�es.

Nesse sentido, a defini��o de quantas e quais caracter�sticas devem ser adicionadas ao modelo para que tenha discriminabilidade entre todos os diferentes padr�es numa cena, bem como para a defini��o de uma estrat�gia para o controle da aten��o, � a quest�o principal que estamos interessados em abordar.

Faz-se necess�rio ent�o um controle ou gerenciamento das informa��es sensoriais capturadas do ambiente que ser� realizado por um Servidor Visual, atentando, inclusive, para a execu��o de tarefas em tempo real. O tratamento de imagens em tempo real, com a atual tecnologia, � fact�vel mas exige que se tenha processador dedicado de imagens ou processamento paralelo maci�o. Geralmente n�o � vi�vel ter um equipamento deste tipo em um rob� m�vel porque exige grande espa�o f�sico e � financeiramente oneroso. Assim, deveremos estudar tamb�m maneiras de reduzir a quantidade de dados a serem processados.

Em seguida, ser� poss�vel desenvolver t�cnicas que permitam aos rob�s reagirem de maneira aut�noma em presen�a de determinado est�mulo, dado o conhecimento das caracter�sticas singulares encontradas anteriormente para o modelo.

Assim, nosso objetivo principal ser� o estudo e defini��o de novas caracter�sticas sensorais envolvendo n�o apenas vis�o (c�meras), mas tamb�m, possivelmente, que o mesmo modelo possa ser empregado a outras modalidades de sensores como sonar, infra-vermelho, h�ptico (engloba tato e propriocep��o), audi��o. Visamos a constru��o de mapas de caracter�sticas mais completos que permitam especificar o estado perceptual corrente de um rob�, a partir do qual a��es, tarefas e miss�es possam ter seu estado de execu��o bem definido.