3D-Scannen durch Roboterbewegung

Thrun et al. beschreiben ein Robotersystem, das mit zwei 2D-Laserscannern in der Lage ist, die 3D-Umgebung des Roboters zu erfassen [56]. Einer der beiden 2D-Laserscanner tastet die Umgebung vor dem Roboter durch horizontales Scannen ab. Der andere blickt nach oben, scannt also vertikal. Abbildung 2.3 zeigt einen mobilen Roboter der Universität Freiburg, der mit zwei 2D-Laserscannern ausgestattet ist. Die 3D-Daten werden über die Bewegung des Roboters generiert; so erfordert ein 360${}^\circ$ Scan eine Drehung des Roboters um 180${}^\circ$. Mit Hilfe dieses Verfahrens lassen sich Gebäudeflure sehr gut abscannen [33,78].

Abbildung 2.3: Der mobile Roboter Herbert.

Bei diesem Verfahren ist es extrem wichtig, die Roboterposition genau zu kennen, da sie entscheidend für die Qualität der 3D-Daten ist. Die Lokalisation des Roboters erfolgt mit Hilfe des horizontal scannenden Lasers. Algorithmen zur Positionsschätzung spielen eine große Rolle in den Arbeiten von Thrun et al. [78].

Die Idee, einen 2D-Laserscanner vertikal zu verwenden, wurde von Banos et al. [30], Zhao et al. [86] und Früh et al. [24,25] aufgegriffen. Letztere nutzen ein System, das aus zwei SICK-Laserscannern besteht, um Straßenzüge abzutasten. Dabei werden die Laserscanner auf einem Pickup-Truck, der durch San Francisco fährt, montiert [24,25]. Fassaden von Gebäuden lassen sich damit problemlos erfassen; Seitenansichten sind problematisch, da sie senkrecht zur Fahrtrichtung des Automobils stehen. Diesen Nachteil beheben Zhao et al. indem sie zwei vertikale Scanner 45$^\circ$ zur Fahrtrichtung benutzen [86].