USBL systems are essential for providing accurate positions of autonomous underwater vehicles (AUVs). On the other hand, the accuracy can be degraded by outliers because of the environmental conditions. A failure to address these outliers can significantly impact the reliability of underwater localization and navigation systems. This paper proposes a novel outlier rejection algorithm for AUV localization using Voronoi diagrams and query point calculation. The Voronoi diagram divides data space into Voronoi cells that center on ultra-short baseline (USBL) data, and the calculated query point determines if the corresponding USBL data is an inlier. This study conducted experiments acquiring GPS and USBL data simultaneously and optimized the algorithm empirically based on the acquired data. In addition, the proposed method was applied to a sensor fusion algorithm to verify its effectiveness, resulting in improved pose estimations. The proposed method can be applied to various sensor fusion algorithms as a preprocess and could be used for outlier rejection for other 2D-based location sensors.
This paper verifies the performance of Extended Kalman Filter(EKF) and MCL(Monte Carlo Localization) approach to localization of an underwater vehicle through experiments. Especially, the experiments use acoustic range sensor whose measurement accuracy and uncertainty is not yet proved. Along with localization, the experiment also discloses the uncertainty features of the range measurement such as bias and variance. The proposed localization method rejects outlier range data and the experiment shows that outlier rejection improves localization performance. It is as expected that the proposed method doesn't yield as precise location as those methods which use high priced DVL(Doppler Velocity Log), IMU(Inertial Measurement Unit), and high accuracy range sensors. However, it is noticeable that the proposed method can achieve the accuracy which is affordable for correction of accumulated dead reckoning error, even though it uses only range data of low reliability and accuracy.
Recently, many vision-based navigation methods have been introduced as an intelligent robot application. However, many of these methods mainly focus on finding an image in the database corresponding to a query image. Thus, if the environment changes, for example, objects moving in the environment, a robot is unlikely to find consistent corresponding points with one of the database images. To solve these problems, we propose a novel navigation strategy which uses fast motion estimation and a practical scene recognition scheme preparing the kidnapping problem, which is defined as the problem of re-localizing a mobile robot after it is undergone an unknown motion or visual occlusion. This algorithm is based on motion estimation by a camera to plan the next movement of a robot and an efficient outlier rejection algorithm for scene recognition. Experimental results demonstrate the capability of the vision-based autonomous navigation against dynamic environments.
This paper describes the design and implementation of a practical underwater positioning system, which is applicable for shallow water depth conditions. In this paper, two strategies are used to enhance the navigation performance. First, a low-cost acoustic-ranging-based precise navigation solution for shallow water is designed. Then, the outlier rejection algorithm is introduced by designing a velocity gate. The acoustic-ranging-based navigation is implemented by modifying the long base line solution. To enhance the tracking precision, the outlier rejection algorithm is introduced. The performance of the developed approach is evaluated using experiments. The results demonstrate that precise shallow water depth navigation can be implemented using the suggested approaches.
This paper presents an Ground Segmentation algorithm to eliminate unnecessary Lidar Point Cloud Data (PCD) in an autonomous driving system. We consider Random Sample Consensus (Ransac) Algorithm to process lidar ground data. Ransac designates inlier and outlier to erase ground point cloud and classified PCD into two parts. Test results show removal of PCD from ground area by distinguishing inlier and outlier. The paper validates ground rejection algorithm in real time calculating the number of objects recognized by ground data compared to lidar raw data and ground segmented data based on the z-axis. Ground Segmentation is simulated by Robot Operating System (ROS) and an analysis of autonomous driving data is constructed by Matlab. The proposed algorithm can enhance performance of autonomous driving as misrecognizing circumstances are reduced.
Yang Junmo;Kwon Byung-Doo;Lee Duk-Kee;Song Youn-Ho;Youn Yong-Hoon
한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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2005.05a
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pp.273-280
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2005
Robust magneto-telluric (MT) response function estimators are now in standard use in electromagnetic induction research. Properly devised and applied, these methods can reduce the influence of unusual data (outlier) in the response (electric field) variable, but often not sensitive to exceptional predictor (magnetic field) data, which are termed leverage points. A bounded influence estimator is described which simultaneously limits the influence of both outlier and leverage point, and has proven to consistently yield more reliable MT response function estimates than conventional robust approach. The bounded influence estimator combines a standard robust M-estimator with leverage weighting based on the statistics of the hat matrix diagonal, which is a standard statistical measure of unusual predictors. Further extensions to MT data analysis are proposed, including a establishment of data rejection criterion which minimize the influence of both electric and magnetic outlier in frequency domain based on statistical distribution of electromagnetic field. The rejection scheme made in this study seems to have an effective performance on eliminating extreme data, which is even not removed by BI estimator, in frequency domain. The effectiveness and advantage of these developments are illustrated using real MT data.
Feature tracking in video frame sequences has suffered from the instability and the frequent failure of feature matching between two successive frames. In this paper, we propose a robust 2D feature tracking method that is stable to long video sequences. To improve the stability of feature tracking, we predict the spatial movement in the current image frame using the state variables. The predicted current movement is used for the initialization of the search window. By computing the feature similarities in the search window, we refine the current feature positions. Then, the current feature states are updated. This tracking process is repeated for each input frame. To reduce false matches, the outlier rejection stage is also introduced. Experimental results from real video sequences showed that the proposed method performs stable feature tracking for long frame sequences.
In this paper, we propose a new practical motion model that can exploit the general properties of camera motion in constructing a panorama. accounting for panning. tilting, and evert the change in focal length of the camera. We also present an efficient algorithm to handle moving objects or noose in the scene based on outliers rejection. Spatial and temporal statistical properties of motion field are exploited to detect the outliers. The proposed algorithm removes moving objects or noise from the panoramic Image so that mode clear and complete view of the background Image can be obtained. This method does not require assumptions or a priors knowledge of the scene. The entire process is fully automatic as this method does not require any manual correction in the process of constructing a Panorama. The proposed algorithm is tested on the broadcasting images of soccer games. Oun simulation result shows that this method is superior to conventional image mosaicing algorithms.
This paper proposes an algorithm for rejecting mismatched points (known as outliers). The proposed algorithm identifies and rejects outliers in image pairs obtained under automobile-like motions which consist of two translations and one rotation. The camera rotation is approximated to the image shift by assuming that the narrow field of lens is used. The voting method estimates the focus of expansion (FOE) while shifting one of the images. Using the properties of the FOE, the outliers are rejected while most of the inliers are retained.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.26
no.4
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pp.253-258
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2016
This paper proposes a method that utilizes optimization approach for localization of an indoor mobile robot. Bayesian filters which have been widely used for localization of a mobile robot use many control parameters to take the uncertainties in measurement and environment into account. The estimation performance depends on the selection of these parameter values. Also, the performance of the Bayesian filters deteriorate as the non-linearity of the motion and measurement increases. On the other hand, the optimization approach uses fewer control parameters and is less influenced by the non-linearity than the Bayesian methods. This paper compares the localization performance of the proposed method with the performance of the extended Kalman filter to verify the feasibility of the proposed method. Measurements of ranges from beacons of ultrasonic satellite to the robot are used for localization. Mahalanobis distance is used for detection and rejection of outlier in the measurements. The optimization method sets performance index as a function of the measured range values, and finds the optimized estimation of the location through iteration. The method can improve the localization performance and reduce the computation time in corporation with Bayesian filter which provides proper initial location for the iteration.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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