疑似ステレオ法を用いた視覚サーボによる遠隔操作の研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09450165
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 出口 光一郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (30107544)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 本谷 秀堅 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (60282688)
• Keywords: ロボット制御 / 画像確認 / 視覚サーボ / ステレオ / 能動視覚 / 動画像処理 / 遠隔制御 / 仮想現実感

Research Abstract

本研究では、遠隔地で(あるいは時間を隔てて)ある対象の動きをとらえた動画像をもとに、同じ形状の対象に同じ動きを再現させるべく,研究代表者らが提案している「疑似ステレオ」という概念を導入して、視覚サーボによる制御を行う手法を開発する。
本研究の目的は、この原理に基づく遠隔操作のシステムを構築し、理論を検証してその有効性を確認するとともに、実験システムを構築して、実用化の課題を明らかにし、それらの解決を図るものである。
このため、第一年度は、小型ロボット、XY-ステージとテレビカメラによって視覚サーボによる遠隔制御系を構成し、基礎理論の検証、有効性の確認を行うことにした。このための実験環境を整備し、模型を用いて基礎データを収集し、また、具体的な応用に向けての問題の整理と研究計画の充実化をはかった。
そこで、本年度は以下のような研究を実施した。
(1)本手法の実用上の鍵は、動画像の効率の良い処理にある。基本的な画像処理アルゴリズムについては、多年にわたるコンピュータプログラムの蓄積がある。まず、実画像の系列を用いて、対象が運動した時の画像から正確に効率よく画像間の対応点を検出する手法をそれらを利用して整備する。対象の運動を表現するための画像特徴の抽出と、その追跡手法についてまとめた。
(2)テレビカメラを設置したロボットハンド・システムとXY-ステージにより、視覚サーボの実験系を構築した。ロボットハンドやXY-ステージにより対象を運動させたときの画像から、(1)での結果を考察・検証した。
(3)疑似ステレオ法の理論的基礎を考察するとともに、同様の実験により、検証を行なった。
(4)組み立て工場などの現場で、視覚による遠隔制御を必要としている作業における、環境、対象部品の形状、ロボットの動作、ロボットの制御性能などの調査とデータ収集を行い、本手法の実用化の有効性と問題点の確認、整理、体系立てを行った。
(5)疑似ステレオによる視覚サーボの動作の確認実験を行い、実験結果を総括し、理論的な研究の結果を検証した。

Research Products

• [Publications] 出口光一郎, 野口尚: "固有空間法による視覚サーボにおける制御に適した固有部分空間の再構成" 電子情報通信学会 論文誌 D-II. J80-D-II. 1522-1529 (1997)
• [Publications] K.Deguchi: "Direct Interpretation of Dynamic Images and Camera Motion for Visual Servoing Without Image Feature Correspondence" Journal of Robotics and Mechatronics. 9. 104-110 (1997)
• [Publications] 柳井啓司、出口光一郎: "マルチエージェントによる多様な画像に対応した物体認識システムの一構成法" 情報処理学会論文誌. 39. 170-177 (1998)
• [Publications] T.Okatani, K.Deguchi: "Shape Reconstruction from an Endoscope Image by Shape from Shading Techniques for a Point Light Source at the Projection Center" Computer Vision and Image Understanding. 66. 110-131 (1997)
• [Publications] 岡谷貴之、出口光一郎: "内視鏡画像からの陰影に基づく立体形状復元" 計測自動制御学会 論文集. 33. 1035-1042 (1997)
• [Publications] 古市、永松、出口: "高並列計算機の性能評価のための挙動予測モデル" 情報処理学会論文誌. 38. 1736-1744 (1997)
• [Publications] B.Haar Romeny et al.編(共著): "Scale-Space Theory in Computer Vision" Springer-Verlag, 250 (1997)
• [Publications] Carlo Arcelli et al.編(共著): "A dvance of Visual Form Processing" World Scientific, 678 (1997)