Contrôle de Drone avec IBVS
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Questions and Answers

Quel est l'objectif principal de la méthode Image-Based Visual Servoing (IBVS) dans le projet ?

  • Aligner le drone avec un objet cible en utilisant des retours visuels. (correct)
  • Contrôler le mouvement d'un drone sans retour visuel.
  • Programmer une trajectoire fixe pour le drone.
  • Gérer les communicateurs de ROS sans traitement d'image.

Quel langage de programmation est utilisé pour le scripting dans ce projet ?

  • Python (correct)
  • C++
  • Java
  • JavaScript

Quel message est utilisé pour emballer les vitesses calculées du drone ?

  • Int32MultiArray
  • Float32Array
  • Float64MultiArray (correct)
  • StringArray

Quel système d'exploitation est recommandé pour exécuter ROS 1 ?

<p>Linux, avec une préférence pour Ubuntu 20.04 (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle méthode est utilisée pour traiter les coordonnées cibles provenant de la caméra ?

<p>Callback method (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle commande est utilisée pour initialiser un nœud dans ROS ?

<p>rospy.init_node() (C)</p> Signup and view all the answers

Quel rôle jouent les dépôts dans ce projet ?

<p>Ils sont des emplacements centralisés pour gérer et stocker des paquets logiciels. (A)</p> Signup and view all the answers

Quel type de contrôle est intégré dans le système de servo visuel ?

<p>Contrôle proportionnel, intégral et dérivé (PID). (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la fonction de la matrice de transformation homogène dans le cadre de la vision par ordinateur ?

<p>Elle représente les transformations entre différents repères de manière cohérente. (A)</p> Signup and view all the answers

Que représente le vecteur de translation $t_B$ dans la matrice de transformation homogène ?

<p>Il indique la position relative entre deux repères. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle de la matrice essentielle $ ext{E}$ dans le cadre de la géométrie épipolaire ?

<p>Elle établit la relation entre les poses de deux caméras. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel type d'information est encodé dans les valeurs propres et vecteurs propres de la matrice de rotation $R$ ?

<p>L'angle de rotation et l'axe de rotation. (D)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qui résulte de l'application de la matrice fondamentale $ ext{F}$ à des points d'image conjugués $ar{p}^1$ et $ar{p}^2$ ?

<p>La détection des epipoles dans les images. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle équation représente la transformation inverse de la matrice homogène ${}^BT_A$ ?

<p>${}^BT_A = egin{pmatrix} {}^AR_B^T &amp; -{}^AR_B^T t \ 0_{1 imes 3} &amp; 1 \ ext{ale} ext{10em} \ \ \end{pmatrix}$ (A)</p> Signup and view all the answers

Dans le contexte de la vision par ordinateur, que signifie que le champ de vision est limité quand $Z=0$ ?

<p>Il n'y a pas de profondeur dans l'image obtenue. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'objectif principal de l'utilisation des outils $rvctools$ et des scripts comme $startup_rvc.m$ ?

<p>Pour configurer l'environnement ROS. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est le résultat de la multiplication de la matrice de rotation $R$ sur le vecteur $v$ ?

<p>Le vecteur $v$ reste inchangé. (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le but de la parameterization (ρ, θ) dans la recherche de lignes dans une image ?

<p>Pour simplifier la représentation géométrique des lignes. (A)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Servocontrôle visuel basé sur l'image (IBVS)

Un système de servocontrôle visuel qui utilise des images d'une caméra pour contrôler le mouvement d'un drone, permettant ainsi au drone de s'aligner sur un objet cible ou de maintenir des paramètres visuels spécifiques.

ROS (Robot Operating System)

Un système logiciel open-source qui permet de développer des applications robotiques. Il offre des outils de communication, de contrôle et de planification.

Contrôle PID

Une méthode de contrôle utilisée dans le servocontrôle visuel pour déterminer la vitesse souhaitée du drone. Elle utilise des informations sur l'erreur de la cible et des algorithmes de contrôle proportionnel, intégral et dérivé (PID).

Apt

Une méthode de gestion de paquets utilisée dans Ubuntu. Elle gère un ensemble de référentiels logiciels et fournit des fonctionnalités d'installation, de mise à jour et de gestion des logiciels.

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Référentiels logiciels

Des emplacements centralisés qui stockent et gèrent des paquets logiciels. Les référentiels permettent aux utilisateurs d'installer, de mettre à jour et de gérer les logiciels de manière efficace.

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Ubuntu

Un système d'exploitation gratuit et open-source largement utilisé pour les systèmes d'exploitation basés sur Linux. Il est connu pour sa stabilité et son large éventail de logiciels et d'outils disponibles.

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Script principal

Le principal programme de contrôle qui gère les différentes fonctionnalités du système de servocontrôle visuel et interagit avec différents sujets ROS dans d'autres fichiers.

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ROS (Robot Operating System)

Un système d'exploitation open-source qui utilise une approche basée sur des messages pour la communication et la coordination entre différents composants logiciels. Il est populaire dans le développement robotique et offre un écosystème riche en outils et en bibliothèques.

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Matrice de transformation homogène

La matrice de transformation homogène qui exprime les coordonnées d'un point dans un référentiel par rapport à un autre.

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Matrice de rotation

La matrice qui représente la rotation d'un angle θ autour d'un axe v.

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Matrice de calibration

La matrice qui représente la projection perspective d'un point 3D sur une image 2D.

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Optiques réfléchissantes

Système d'imagerie qui utilise des miroirs pour créer l'image.

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Géométrie épipolaire

Modèle géométrique qui décrit la relation entre deux caméras et leurs plans images.

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Matrice fondamentale

Matrice qui relie les points conjugués dans les images de deux caméras.

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Épipôle

Vecteur unitaire qui représente la ligne épipolaire.

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Matrice essentielle

Matrice qui représente la relation entre les coordonnées des points conjugués normalisés dans les images de deux caméras.

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Relation vitesse-vitesse

Relation entre la vitesse d'un point 3D et la vitesse de son image 2D.

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Paramétrisation (ρ, θ)

Paramétrisation des lignes dans l'image en utilisant la distance au centre de l'image (ρ) et l'angle (θ) par rapport à l'axe horizontal.

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Study Notes

Image-Based Visual Servoing for Drone Control

  • Objective: Control a drone's movement using visual feedback (IBVS) from a camera. Align the drone with a target object or maintain defined visual parameters.

  • Methods:

    • ROS (Robot Operating System): Used for communication and control.
    • Python: Used for scripting.
    • Libraries: Include PID control and geometric transformation libraries.
  • Real-time Processing: The system processes camera streams to compute the desired drone motion in real time.

  • Callback Method: Processes incoming target coordinates from the camera, extracting center, width, height, detection state, and bounding box area.

  • Control Loop: Calculates the desired drone velocities (vx, vy, yaw_rate) based on errors and PID control.

  • MAVROS Framework: Used for drone interaction.

  • Node Initialization: Initializes a ROS node using rospy.init_node().

  • Failsafe Mechanism: When the script terminates, the drone stops motion by publishing zero velocities.

  • ROS Installation on Windows:

  • Run WSL2 (Windows Subsystem for Linux).

  • Use Ubuntu 20.04 and ROS Noetic.

  • Install ROS Noetic using apt package management.

Homogeneous Transformations and Coordinate Frames

  • Homogeneous Transformation Matrices: Used to represent transformations between coordinate frames.
  • Relative Pose: A point's coordinates in one frame can be expressed in another frame using a homogeneous transformation matrix.
  • Composition: Transformations can be composed to express a point in one frame relative to a third frame through an intermediate frame.
  • Inverse Transformation: The inverse transformation can be calculated.
  • Rotation about an Arbitrary Vector: The rotation matrix can be expressed using the Rodrigues' equation. The rotation matrix is encoded in the eigenvalues and eigenvectors.

Camera Calibration and Perspective Projection

  • Calibration Matrix (𝐾): Also known as the camera parameter matrix.
  • Perspective Projection: Has limitations, particularly a limited field of view. A major constraint is that Z = 0 is not allowed in this model.
  • Alternative to Refractive Optics: Reflective surfaces like mirrors for image formation are explored.

Stereo Vision and Epipolar Geometry

  • Stereo System: Two cameras with associated coordinate frames {1} and {2} and their image planes are considered.
  • Fundamental Matrix (𝐹): A 3x3 matrix that relates corresponding points in the two images.
  • Epipolar Geometry: The relationship between the corresponding points in the two images.
  • Epipoles: Calculated from the null-space of the fundamental matrix (expressed in homogeneous and euclidean coordinates).
  • Essential Matrix (𝐸): A function of the relative pose of camera {1} with respect to camera {2}.

Image Coordinates and Parameterizations

  • Image Coordinates (𝑥, 𝑦): Image coordinates (in meters).
  • (ρ, θ) Parameterization: A way to represent points in an image using radial distance and angle from the origin. The relation between image coordinates and (ρ, θ) needs to be clarified with the figure and a web search.
  • Position-Based Visual Servoing: Explained visually in the provided figure.

Important Equations

  • Equations for homogeneous transformations, rotations, fundamental matrix, and essential matrices.

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Quiz Team

Description

Ce quiz explore les méthodes de contrôle de drone utilisant le Servoing Visuel Basé sur l'Image (IBVS). Les participants apprendront à utiliser ROS et Python pour aligner un drone sur un objet cible en traitant des flux caméra en temps réel. Le quiz aborde également des concepts comme le contrôle PID et les mécanismes de sécurité.

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