Wavelet and Shearlet-based Image Representations for Visual Servoing

Autor: Alexandre Krupa, Brahim Tamadazte, Rafael Reisenhofer, Lesley-Ann Duflot, Nicolas Andreff
Přispěvatelé: Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - 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Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2019
Předmět:
Scheme (programming language)
0209 industrial biotechnology
Computer science
Direct Visual Servoing
[INFO.INFO-DS]Computer Science [cs]/Data Structures and Algorithms [cs.DS]
ComputingMethodologies_IMAGEPROCESSINGANDCOMPUTERVISION
02 engineering and technology
Wavelet Transform
Visual servoing
Motion (physics)
Image (mathematics)
[SPI.AUTO]Engineering Sciences [physics]/Automatic
Computer Science::Robotics
020901 industrial engineering & automation
Wavelet
Artificial Intelligence
0202 electrical engineering
electronic engineering
information engineering
[INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO]
Computer vision
Electrical and Electronic Engineering
computer.programming_language
business.industry
Applied Mathematics
Mechanical Engineering
[ INFO.INFO-RB ] Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO]
Interaction Matrix
Wavelet transform
Robotic systems
Shearlet
Modeling and Simulation
Shearlet Transform
020201 artificial intelligence & image processing
Artificial intelligence
business
computer
Software
Zdroj: The International Journal of Robotics Research
The International Journal of Robotics Research, SAGE Publications, 2019, 38 (4), pp.422-450. ⟨10.1177/0278364918769739⟩
The International Journal of Robotics Research, 2018, 38 (4), pp.422-450
International Journal of Robotics Research
International Journal of Robotics Research, SAGE Publications, 2018, pp.1-42
The International Journal of Robotics Research, 2019, 38 (4), pp.422-450. ⟨10.1177/0278364918769739⟩
The International Journal of Robotics Research, SAGE Publications, 2018, 38 (4), pp.422-450
ISSN: 0278-3649
1741-3176
DOI: 10.1177/0278364918769739⟩
Popis: International audience; A visual servoing scheme consists of a closed-loop control approach which uses visual information feedback to control the motion of a robotic system. Probably the most popular visual servoing method is image-based visual servoing (IBVS). This kind of method uses geometric visual features extracted from the image to design the control law. However, extracting, matching and tracking geometric visual features over time significantly limits the versatility of visual servoing controllers in various industrial and medical applications, in particular for ”low-structured” medical images, e.g., ultrasounds and opti- cal coherence tomography modalities. In order to overcome the limits of conventional IBVS, one can consider novel visual servoing paradigms known as “direct” or “featureless” approaches. This paper deals with the development of a new generation of direct visual servoing methods in which the signal control inputs are the coefficients of a multiscale image representation. In particular, we consider the use of multiscale image representations that are based on discrete wavelet and shearlet transforms. Up to now, one of the main obstacles in the investigation of multiscale image representations for visual ser- voing schemes was the issue of obtaining an analytical formulation of the interaction matrix that links the variation of wavelet and shearlet coefficients to the spatial velocity of the camera and the robot. In this paper, we derive four direct visual servoing controllers: two that are based on subsampled respec- tively non-subsampled wavelet coefficients and two that are based on the coefficients of subsampled respectively non-subsampled discrete shearlet transforms. All proposed controllers were tested in both simulation and experimental scenarios (using a 6 degrees-of-freedom (DOF) Cartesian robot in an eye- in-hand configuration). The objective of this paper is to provide an analysis of the respective strengths and weaknesses of wavelet- and shearlet-based visual servoing controllers.
Databáze: OpenAIRE
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