Реєстраційний номер
0826U003721, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
15-09-2026
Статус
Наказ про видачу диплома
Назва роботи
Прикладнi математичнi задачi вiзуальної локалiзацiї об’єктiв за умови обмежених ресурсiв
Здобувач
Самойленко Олег Андрійович,
Керівник Тимоха Олександр Миколайович
Опонент Приставка Пилип Олександрович
Опонент Ніколаєвська Олена Анатоліївна
Рецензент Ситник Дмитро Олексійович
Рецензент Мазко Олексій Григорович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Інститут математики Національної академії наук України
Опис
У дисертації розв'язано прикладну математичну задачу на перетині комп'ютерного зору, обробки зображень та робототехніки: візуальну локалізацію мобільної платформи в середовищах, де сигнал глобальної системи позиціонування (GPS) є ослабленим або недоступним, за умови явних обмежень ресурсів бортової вбудованої апаратної платформи. Практичний контекст задачі формують дві лінії досліджень, що розвивалися здебільшого незалежно. Перша, з боку зору, полягає у виявленні та геометричній перевірці візуальних відповідностей; друга, з боку оцінювання стану, полягає у рекурсивному злитті зашумлених вимірювань сенсорів. У дисертації їх розглянуто як єдину задачу рекурсивного оцінювання стану мобільної платформи на площині, у яку якість візуального зіставлення входить як сигнал адаптації, що масштабує коваріацію вимірювання. Виявлення ознак, зіставлення та оцінювання стану мають виконуватися лише на центральному процесорі, тому точність кожного методу оцінюється відносно його обчислювальної вартості, а не ізольовано.
Мета дисертації: розробити методику злиття сенсорів для локалізації мобільного робота на площині, яка поєднує колісну одометрію та GPS, розширити її візуальним спостереженням положення, отриманим із зіставлення супутникових знімків, коваріація вимірювання якого масштабується сигналом якості зіставлення на етапі геометричної перевірки, та підкріпити це порівняльним дослідженням класичних і вивчених дескрипторів локальних ознак за умови обмежених ресурсів. Об'єкт дослідження: задача оцінювання стану мобільного робота на площині з сенсорами колісної одометрії та GPS разом із конвеєром зіставлення зображень за локальними ознаками, який постачає візуальне спостереження положення. Предмет дослідження: рівняння прогнозу та корекції фільтра Калмана для злиття колісної одометрії та GPS на платформі з диференціальним приводом; додавання візуального спостереження положення з адаптивною коваріацією вимірювання, керованою якістю зіставлення зображень; математичні моделі конвеєра зіставлення, що продукує візуальне спостереження, а саме класичних дескрипторів SIFT і ORB, нейромережевого детектора-дескриптора SuperPoint на основі згорткової нейронної мережі та геометричної перевірки RANSAC (методу консенсусу випадкової вибірки).
Наукова новизна дисертації полягає в такому. Вперше розроблено та експериментально підтверджено на еталонних даних у симуляції методику злиття сенсорів, що поєднує колісну одометрію та GPS для мобільного робота на площині. Вперше запропоновано та чисельно оцінено для всіх трьох дескрипторів єдиний показник якості зіставлення пари зображень, а саме коефіцієнт валідних відповідностей (Inlier Ratio): частку зіставлень дескрипторів, які проходять геометричну перевірку; цей показник слугує незалежною від дескриптора величиною, яка пов'язує бік зору з боком оцінювання стану. Класичні дескриптори SIFT і ORB та вивчений дескриптор SuperPoint уперше оцінено на єдиному наборі супутникових знімків за одного конвеєра геометричної перевірки та запропонованого показника якості зіставлення, спільно за точністю та часом виконання на обладнанні лише з центральним процесором; зіставлення знімків безпілотних літальних апаратів (БПЛА) з геоприв'язаними опорними знімками набуло подальшого розвитку. Вперше коваріацію вимірювання візуального спостереження в кроці корекції фільтра Калмана зроблено явною функцією запропонованого показника якості зіставлення, так що ненадійним спостереженням м'яко зменшують ваговий коефіцієнт, а не відсікають їх порогом чи призначають фіксовану коваріацію; адаптивна фільтрація Калмана параметрів руху набула подальшого розвитку.
Практичне значення одержаних результатів визначається їх безпосередньою застосовністю до бортової локалізації. Порівняльне дослідження дескрипторів дає кількісну основу для вибору методів виявлення ознак для вбудованих апаратних платформ; злиття колісної одометрії та GPS, розширене візуальним спостереженням, може бути використане для мобільних роботів і безпілотних літальних апаратів, що працюють у середовищах без GPS; адаптивна схема коваріації, керована показником якості зіставлення, може бути використана, з відповідними коригуваннями, в інших задачах злиття сенсорів з корекцією за зображенням.
Дата реєстрації
2026-07-17
Додано/оновлено в НРАТ
2026-07-17 / 2026-10-01
