Évaluation vis-à-vis des contraintes de ressources

Nous évaluons d’abord les performances des méthodes vis-à-vis des contraintes de res-soures. La Figure 5.16 présente les distributions des temps de calcul des paquets pour les différentes méthodes. Tout d’abord, nous notons que les temps de calcul vont du dixième

10−1 100 101

SVIP CVIP PVIP-MKC PVIP-ILP

Figure 5.16 – Temps de calcul des paquets (en secondes)

de seconde à quelques secondes, ce qui est compatible avec les contraintes imposées par un fonctionnement temps-réel. Nous remarquons également que les méthodes SVIP et CVIP nécessitent plusieurs secondes afin de calculer les paquets correspondants, alors que la mé-thode PVIP ne requiert que quelques dixièmes de secondes. Cette nette différence d’ordres de grandeurs s’explique par le fait que les méthodes SVIP et CVIP nécessitent chacune une étape d’inférence locale sur le sous-graphe extrait, suivie d’une étape d’extraction de la matrice de covariance sur les poses de la sous-trajectoire. Au contraire, les méthodes PVIP n’exécutent qu’un algorithme de sélection d’amers. On note d’ailleurs que la mé-thode de sélection en programmation par nombres entiers surpasse l’heuristique MKC de presque un ordre de grandeur temporel. En revanche, dans les deux cas, la couverture exigée n’impacte pas le temps de calcul du paquet.

La Figure 5.17 montre les distributions de temps d’intégration des paquets dans les cartes des robots récepteurs. L’intégration des paquets recouvre leur désérialisation et leur reconstruction dans la carte du robot récepteur. Tout d’abord, nous notons que ces temps d’intégration sont très faibles. Ceux de CVIP et SVIP sont de l’ordre de la milliseconde, tandis que ceux de PVIP approchent le dixième de seconde. Cette différence d’ordre de grandeur s’explique par le besoin de trianguler les amers ainsi que d’initialiser les états inertiels dans le cas de PVIP, alors que l’intégration des paquets CVIP et SVIP

10−4 10−3 10−2 10−1 100

SVIP CVIP PVIP

Figure 5.17 – Temps d’intégration des paquets reçus (en secondes)

ne nécessitent que de reconstruire la trajectoire et les image-clés le long des facteurs de pose relatives.

Les paquets reçus sont utilisés afin de détecter les correspondances inter-robot, an-crer les référentiels d’odométrie et procéder à des optimisations globales. La Figure 5.18 indique la distribution des temps nécessaires aux optimisations pour les différentes mé-thodes. On note qu’hormis pour l’ajustement de faisceaux visio-inertiel réduit de PVIP,

10−2 10−1 100

SVIP CVIP PVIP-PG

(a) Temps d’optimisation des graphes de poses (s)

100 101 102

PVIP-BA-10 PVIP-BA-20 PVIP-BA-30 PVIP-BA-40

(b) Temps d’optimisation (s) pour l’ajustement de faisceaux visio-inertiel réduit dans PVIP

Figure 5.18 – Temps d’optimisation

les autres problèmes d’optimisation globaux nécessitent des temps de calculs allant de quelques dixièmes de seconde à une seconde, ce qui permet de répercuter rapidement les nouvelles correspondances sur les trajectoires. Les optimisations des paquets SVIP re-quièrent un peu plus de temps de calcul car davantage de correspondances inter-robot sont trouvées grâce aux informations visio-structurelles transmises, ce qui complexifie légère-ment le problème d’inférence. Le problème d’ajustelégère-ment de faisceaux visio-inertiel réduit

nécessite lui plusieurs dizaines de secondes, ce qui impose qu’il soit résolu en arrière-plan. En guise de perspectives, nous pourrions réduire les temps de calcul nécessaires à l’ajus-tement de faisceaux en circonscrivant davantage les portions de la carte à ré-optimiser à l’aide par exemple d’une analyse préalable de la consistance des cycles de correspondances (Estrada et al. 2009) ou en ne ré-estimant qu’un sous-ensemble des positions des amers.

5.7.5 Évaluation vis-à-vis des contraintes de réseau

Nous évaluons maintenant les performances des méthodes vis-à-vis des contraintes de réseau. Les distributions des tailles des paquets calculés pour chaque méthode sont don-nées par la Figure 5.19, tandis que leur composition est détaillée par la Figure 5.20. Nous

10−1 100 SVIP CVIP PVIP-10 PVIP-20 PVIP-30 PVIP-40

Figure 5.19 – Taille des paquets échangés (en kilo-octets)

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 SVIP CVIP PVIP-MKC10 PVIP-MKC20 PVIP-MKC30 PVIP-MKC40 PVIP-ILP10 PVIP-ILP20 PVIP-ILP30 PVIP-ILP40

Mesures IMU Images (observations 2D + descripteurs [+ amers])

Images supplémentaires Amers 3D & Descripteurs

Facteurs de pose relative

Figure 5.20 – Décomposition des paquets échangés (en kilo-octets)

notons que la méthode CVIP produit les paquets les plus légers, avec une médiane autour de 60 kilo-octets, étant donné qu’elle ne communique que des facteurs de pose relative

(estimée de pose et matrice de covariance) ainsi qu’une sélection des points caractéris-tiques et des descripteurs associés aux images-clés sélectionnées. Les tailles des paquets de SVIP et PVIP sont supérieures et équivalentes, entre 100 et 200 kilo-octets.Notons que l’information visuelle explique la majeure partie de la taille de ces paquets, que ce soient les informations communiquées sur les image-clés sélectionnées dans les paquets CVIP et PVIP, ou bien les informations visio-structurelles dans la méthode SVIP. Nous remarquons également que les informations inertielles représentent une part importante des paquets PVIP. De ces résultats, nous déduisons également l’ordre de grandeur des surcoût des opérations de régularisation. En effet, les robots qui recouvrent le contact échangent alors les paquets qu’ils ont manqué, si bien que le surcoût croît linéairement avec le nombre de paquets échangés, sachant que chaque paquet représente en moyenne une centaine de kilo-octets.

100 101 102

SVIP CVIP PVIP

Consommation moyenne de bande-passante (ko/s)

Correspondances Images Paquets

Figure 5.21 – Consommation moyenne de bande-passante dans le scénario MH123

Enfin, nous évaluons la charge réseau induite par l’échange des paquets, mais également par la diffusion des correspondances intra et inter-robot détectées ainsi que les requêtes d’images-clés. Celle-ci est représentée par la Figure 5.22, pour chacune des méthodes dans le scénario EuRoC-MH12. Nous remarquons que la majeure partie de la charge réseau in-duite est due à l’échange des paquets visio-inertiels entre les robots, dont la quantité cumulée s’accroît à un rythme constant. À deux robots, on compte une consommation moyenne de la bande-passante de 50 kilo-octets par seconde. On note également que da-vantage de correspondances inter-robot sont échangées puisque les informations visuelles communiquées par SVIP permettent d’en détecter plus. Pour les deux autres méthodes s’ajoute la communication des images-clés sur requête. Pour CVIP, elle représente environ 40% de la bande-passante consommée, tandis que beaucoup moins de correspondances

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0 1 2 3 4 5 6 7 8 ·106 Temps (s) T aille (Octets)

(a) Quantité de données échangées SVIP dans

le scénario EuRoC-MH12 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0 1 2 3 4 5 6 7 ·106 Temps (s) T aille (Octets)

(b)Quantité de données échangées CVIP dans

le scénario EuRoC-MH12 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 ·107 Temps (s) T aille (Octets)

(c)Quantité de données échangées

PVIP-ILP-20 dans le scénario EuRoC-MH12

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 ·107 Temps (s) T aille (Octets)

(d) Quantité de données échangées

PVIP-MKC-20 dans le scénario EuRoC-MH12

Légende : désigne l’échange de paquets, l’échange de correspondances inter-robot détectées, et les échanges d’images-clés supplémentaires sur requête.

Figure 5.22 – Quantités cumulées de données échangées (octets) entre les robots en fonction du temps (s)

(70 kilo-octets sur toute la séquence). Cette méthode engendre une consommation de bande-passante de l’ordre de 39 kilo-octets par seconde. Enfin, un schéma similaire est de mise pour les méthodes PVIP-MKC et PVIP-ILP, qui consomment respectivement 88 kilo-octets et 113 kilo-octets par seconde de bande-passante. Dans le cas à trois robots du scénario MH123, les consommations moyennes en bande-passante ainsi que leur

dé-composition selon les types de données échangées sont données par la Figure 5.21. Les conclusions sont similaires : CVIP est la méthode qui consomme le moins de bande-passante (environ 70 kilo-octets par seconde) alors que SVIP et PVIP nécessite environ 100 kilo-octets par seconde pour les échanges cumulés des trois robots. Ces consomma-tions de bande-passante sont largement abordables en contexte multi-robots étant donné les performances actuelles des réseaux Wifi.