Technologia cyfrowa jest często wykorzystywana do rejestrowania i mapowania dziedzictwa kulturowego, umożliwiając na przykład prowadzenie badań naukowych, podejmowanie działań konserwacyjnych i poszerzanie publicznego dostępu do interesujących stanowisk archeologicznych. Większość współczesnych technik polega na tym, że ludzie udają się w takie miejsca i utrwalają je za pomocą statycznego skanera 3D. Tego typu postępowanie sprawdza się na wielu stanowiskach, ale nie na wszystkich.
Partnerzy projektu ROVINA podjęli starania, aby usunąć to ograniczenie, korzystając z postępów w technologii robotów autonomicznych, które są w stanie przedostawać się do trudno dostępnych lub niebezpiecznych miejsc, takich jak tunele czy kopalnie. Roboty są zdolne do poruszania się, eksplorowania, tworzenia teksturowanych modeli 3D (wraz z interpretacją semantyczną) i samodzielnego powrotu. Zespół ROVINA postanowił oprzeć się na postępach w robotycznym mapowaniu cyfrowym, zwiększając dokładność, niezawodność i autonomię.
Budowanie całkowicie nowego systemu robotycznego
Aby osiągnąć pożądaną rzetelność mapowania, autonomiczne zachowanie, realistyczny rendering itp., zespół ROVINA musiał zbudować całkowicie nowy system robotyczny. Jak ujął to profesor Cyrill Stachniss, koordynator projektu: „Nasze techniki to awangarda badań w dziedzinie robotyki, wizji komputerowej i fotogrametrii”. Partnerzy ROVINA musieli się zmierzyć z wieloma wyzwaniami. Prócz częstych uciążliwości terenu, technologia skanowania napotykała na przykład na przeszkody w interpretacji scenerii, jakie stwarzało choćby słabe oświetlenie. Ponadto sytuację komplikowały dodatkowo ograniczenia w komunikacji z robotem, które narażały na szwank zdalne sterowanie i nadzór sprawowany przez człowieka.
Do pokonania tych przeciwności posłużyły zespołowi ROVINA specjalizacje partnerów, dysponujących zróżnicowanymi kompetencjami w dziedzinie ochrony zasobów cyfrowych, robotów autonomicznych i zsieciowanych, rekonstrukcji i mapowania 3D, wykrywania obiektów i e-uczenia się, wizji i percepcji, analizy semantycznej i projektowania interfejsów użytkownika. Aby połączyć te różnorodne specjalności, partnerzy projektowali oprogramowanie w sposób modułowy, gdzie każdy moduł wykonujący określone zadanie współdziałał w warstwie pośredniej. Okresowo moduły były łączone i przechodziły testy na różnych stanowiskach dziedzictwa kulturowego.
Partnerzy projektu opracowali prototyp zdolny do eksplorowania katakumb w Rzymie i Neapolu. W toku prac zostały dopracowane intuicyjne i elastyczne interfejsy użytkownika do zdalnej interakcji z robotem, mimo złożoności i nieprzewidywalności eksplorowanych miejsc. Łatwość użytkowania jest jednym z ważnych osiągnięć projektu z uwagi na prawdopodobne zróżnicowanie użytkowników końcowych: historycy, archeologowie, inżynierowie budowlani a być może nawet wirtualni turyści.
Zademonstrowano także podwyższoną autonomię i niezawodność prototypu wraz ze zdolnością do wykonywania precyzyjniejszej analizy trawersowania, co przełożyło się na lepszą nawigację. Przetwarzanie danych sensorycznych na potrzeby nawigacji pozwoliło także uzyskać informacje semantyczne, jak na przykład identyfikowanie interesujących artefaktów.
Poszerzone możliwości
ROVINA oferuje potężne narzędzie dla podmiotów trudniących się ochroną obiektów kultury, takich jak Międzynarodowa Rada Ochrony Zabytków. Jak wyjaśnia profesor Stachniss: „Dzięki zdolności szybkiego pozyskiwania modeli cyfrowych za pomocą systemu ROVINA w połączeniu z narzędziami do analizy zmian zachodzących na stanowiskach na przestrzeni czasu, możliwe jest monitorowanie stopnia zniszczenia”. Co istotne ROVINA obniża koszty i skraca czas wykonania modeli cyfrowych, dzięki czemu zakres badanego obszaru można poszerzyć w ramach podobnego budżetu i ram czasowych. Oprogramowanie jest w stanie dostosować się do czujników skanujących większe obszary, co sprawia, że autonomiczna (lub półautonomiczna) digitalizacja staje się możliwa w przestrzeniach, które nie są obsługiwane przez GPS, takich jak złożone kondygnacje fabryczne czy wnętrza budynków.
Prócz związanego z celami projektu dziedzictwa kulturowego, wyniki prac zainteresują także tych wszystkich, którzy dążą do podniesienia niezawodności swoich innowacji w dziedzinie robotów autonomicznych. W tym celu najważniejsze komponenty opracowane w ramach projektu ROVINA zostały udostępnione według modelu podwójnej licencji, jako oprogramowanie na licencji open source w Internecie za pośrednictwem witryny projektu oraz na licencji komercyjnej.
Wybiegając w przyszłość, profesor Stachniss podsumowuje: „Nadrzędnym celem projektu ROVINA było przede wszystkim modelowanie geometryczne i jedynie do pewnego stopnia semantyka. Jesteśmy przekonani, że w aspekcie semantycznym kryje się potencjał na przyszłość i należy go wykorzystać. Po drugie musimy uprościć korzystanie z robotyki i dążyć do automatyzacji wysoce precyzyjnego skanowania geodezyjnego, które jest obecnie pracochłonne i kosztowne”.
Więcej informacji:
http://www.rovina-project.eu/
poleca:
Studentnews.pl