Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

水中 / 画像処理 / コンピュータビジョン / 光の伝搬特性 / 光の屈折 / 光の減衰 / 3次元計測 / センシング

カメラ画像を用いたセンシング技術は,非接触で広範囲を同時に計測できることから幅広く用いられている.これまでの画像センシング技術は,主に空気中など光の伝播特性が一定の環境を取り扱うことが多かった.しかし,水中環境においては,光の屈折,光の減衰,光の遮断などの問題が生じるため,空気中のセンシング手法をそのまま使用することが難しい.そこで本研究では,これら光の伝播特性を考慮した水中センシング手法を構築した.

全方位カメラ / 移動ロボット / センシング / 3次元計測 / 地図生成 / モデリング / 環境センシング / 単眼カメラ / 画像処理 / 環境モデリング / 特徴点追跡

ロボットが未知環境で自律的に活動するためには,ロボット自身が周囲環境を計測し,地図を生成する必要がある.そこで本研究では,全方位カメラを搭載した移動ロボットを用いて環境センシングを行う手法を提案する.提案手法では,周囲環境のセンシングを行うと同時に,移動ロボット自身の動きも推定する.実験結果より,提案手法の有効性を確認した.

コンピュータビジョン / 水中物体 / センシング / レーザ / 屈折 / 3次元計測 / ステレオ / 形状計測

本研究では,(1)レーザレンジファインダを用いた回転台上の水中物体の計測,(2)移動式レーザレンジファインダによる水中物体の計測,(3)ステレオカメラによる気泡など浮遊物ノイズに対してロバストな水中物体の計測,を行った.
(1)については,レーザ照射装置とCCDカメラからなるレーザレンジファインダを構築し,水槽物体に光を照射することにより,水中物体の3次元位置・形状を計測した.ここでは,立方体や円柱など比較的簡単な物体の計測を目的とし,1台のCCDカメラにより物体に照射された光を追跡し,3次元位置・姿勢の計算を行った.具体的には,光線追跡に基づき,左右のカメラにおいて光線上にある点の関係式を求め,キャリブレーション誤差やノイズの影響を除去するために,統計的手法を用いて誤差が最小となる観測パラメータを決定した.また,水槽に対するレーザレンジファインダの設置条件(設置角度)に制約を加えることにより,計算時間の短縮と精度の向上を図った.
(2)については,マニピュレータの手先にCCDカメラを設置し,水槽の周囲を効率良く移動しながら水中物体を計測する手法を構築した.ここでは,マニピュレータを移動させながら連続画像を取得し,それらの画像合成を行い1枚の画像にした後に,水中物体の3次元位置・形状の推定を行うことにより,精度が高く矛盾のない結果を得る手法を構築した.
(3)については,気泡などのノイズが存在する水中環境に対してロバストな計測手法を構築した.具体的には,時系列画像からノイズのみを除去し,ステレオカメラを用いて3次元計測を行う手法を構築した.
以上に関してそれぞれ実験を行い,提案手法の有効性を確認した.

【研究分担者】
三浦憲二郎	静岡大学	工学部	教授	(Kakenデータベース)
新井民夫	東京大学	大学院・工学系研究科	教授	(Kakenデータベース)
山下淳	静岡大学	工学部	助手	(Kakenデータベース)
川田善正	静岡大学	工学部	助教授	(Kakenデータベース)