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Título: Three dimensional reconstruction methods of vehicle driving scenarios for driving assistance
Título(s) alternativo(s): Métodos de reconstrução tridimensional de cenários de condução veicular para assistência ao condutor
Autor(es): Marcondes, Giovanna Bueno
Orientador(es): Santos, Max Mauro Dias
Palavras-chave: Computação gráfica
Visualização
Reconstrução de imagens
Sistemas de indicação visual tridimensional
Motoristas
Direção de automóveis
Indústria automobilística
Computer graphics
Visualization
Image reconstruction
Three-dimensional display systems
Motor vehicle drivers
Automobile driving
Automobile industry and trade
Data do documento: 13-Mar-2025
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Ponta Grossa
Citação: MARCONDES, Giovanna Bueno. Three dimensional reconstruction methods of vehicle driving scenarios for driving assistance. 2025. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2025.
Resumo: A reconstrução tridimensional (3D) desempenha um papel crucial no desenvolvimento de cenários realistas para simulações de veículos autônomos. Este trabalho investiga e avalia diversas metodologias de reconstrução 3D, visando aprimorar a fidelidade e aplicabilidade dos ambientes virtuais em simuladores de direção. Foi realizada uma análise abrangente de diferentes técnicas de reconstrução, considerando geração de nuvens de pontos, reconstrução de malhas e métodos de pós-processamento. Além disso, explorou-se a integração dos ambientes reconstruídos em plataformas de simulação, com foco no CARLA. O estudo também apresenta uma investigação detalhada sobre os desafios da integração de mapas do Unreal Engine com o CARLA, identificando a necessidade de múltiplos arquivos para uma integração manual bem-sucedida. Testes práticos e avaliações foram conduzidos para analisar a precisão e o desempenho computacional dos métodos selecionados por meio de avaliações no Cloud Compare. Além disso, diferentes simuladores de direção foram analisados para determinar sua adequação à integração de ambientes reconstruídos. O CARLA foi selecionado como a principal ferramenta de simulação devido à sua natureza de código aberto e forte suporte à pesquisa em veículos autônomos. Outros simuladores, como SUMO e LGSVL, também foram considerados, mas apresentaram limitações na reconstrução de cenas 3D. O processo de seleção envolveu a avaliação de fatores como realismo, facilidade de integração e extensibilidade, garantindo um ambiente ideal para testes de veículos autônomos. Para apoiar a seleção das metodologias, foram conduzidas duas revisões sistemáticas seguindo as diretrizes do PRISMA, utilizando o NVivo para análise qualitativa dos dados. Esse processo permitiu a identificação e categorização das técnicas de reconstrução relevantes, ferramentas de simulação e estratégias de integração. A revisão garantiu uma compreensão estruturada e abrangente do estado da arte, facilitando um processo de tomada de decisão fundamentado ao longo da pesquisa. Este estudo contribui para o avanço do entendimento das técnicas de reconstrução 3D aplicadas a simulações de direção e propõe uma metodologia estruturada para a integração de ambientes virtuais em frameworks de teste de veículos autônomos. Trabalhos futuros incluem a otimização do processo de integração e o desenvolvimento de ferramentas automatizadas para agilizar a reconstrução de ambientes para fins de simulação.
Abstract: Three-dimensional (3D) reconstruction plays a crucial role in the development of realistic driving scenarios for autonomous vehicle simulations. This work investigates and evaluates various methodologies for 3D reconstruction, aiming to enhance the fidelity and applicability of virtual environments in driving simulators. A comprehensive analysis of different reconstruction techniques was conducted, considering point cloud generation, mesh reconstruction, and postprocessing methods. The integration of reconstructed environments into simulation platforms, particularly CARLA, was explored. The study also presents an in-depth investigation into the challenges of integrating Unreal Engine maps with CARLA, identifying the need for multiple files for successful manual integration. Practical tests and evaluations were carried out to assess the accuracy and computational performance of selected methods through evaluations within Cloud Compare. Furthermore, different driving simulators were analyzed to determine their suitability for integrating reconstructed environments. CARLA was selected as the primary simulation tool due to its open-source nature and strong support for autonomous vehicle research. Other simulators, such as SUMO and LGSVL, were also considered but presented limitations regarding 3D scene reconstruction capabilities. The selection process involved evaluating factors like realism, ease of integration, and extensibility, ensuring an optimal environment for autonomous vehicle testing. To support the selection of methodologies, two systematic reviews were conducted following the PRISMA guidelines, utilizing NVivo for qualitative data analysis. This process allowed for the identification and categorization of relevant reconstruction techniques, simulation tools, and integration strategies. The review ensured a structured and comprehensive understanding of the current state of the art, facilitating an informed decision-making process throughout the research. This research contributes by advancing the understanding of 3D reconstruction techniques for driving simulations and providing a structured methodology for integrating virtual environments into autonomous vehicle testing frameworks. Future work includes further optimization of the integration process and the development of automated tools to streamline environment reconstruction for simulation purposes.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38196
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