色彩領域・光学フロー・距離マップを統合した実時間視覚による移動ロボットの制御

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10450096
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 井上 博允 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (50111464)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加賀美 聡 東京大学, 大学院・工学系研究科, 研究員 ; 近野 敦 東北大学, 大学院工学系研究科, 助教授 (90250688) ; 溝口 博 埼玉大学, 工学部, 助教授 (00262113)
• Keywords: 実時間視覚 / 距離画像生成 / オプティカルフロー生成 / 相関演算ハードウエア / ステレオ画像 / 高速両眼カメラヘッド

Research Abstract

現在、安全性の面から人間とロボットはその活動空間が分離されている。しかし将来、ロボットを人間の日常生活支援に用いるためには、ロボットを人間の活動空間内で安全に行動させるための感覚や知能の研究が必要になる。本研究では、局所相関法に基づくカラー画像の色領域分割、オプティカルフローに基づく動き領域検出、両眼相関法による距離マップ生成、視覚追跡、などの視覚情報を実時間で処理し、それらを統合処理することによりロバストに多数の立体領域を認識し得るロボット視覚システムを構築し、それを用いて、人混みの中でも安全に移動ロボットを自律走行させる手法を確立することを目的としている。平成11年度は下記の3項目について研究を行った。
1.時間的かつ空間的に変化する領域の時空間ラベリング
前年度に行った色彩領域分割、光学フロー生成、距離画像生成の研究では単一画像から各特徴量の検出を行うのみであり、ロボットが複雑な実環境で行動するための手法には十分とはいえない。ここでは高速画像処理ハードウエアを用いることにより可能となった三種類の実時間画像領域分割手法をもとに、知能ロボットに必要な時間的かつ空間的に変化する領域を、時系列情報を用いた時空間ラベリングにより実時間で認識する手法について研究を行った。
2.実時間視覚システムを実装した自立型移動ロボットの開発
車輪型移動ロボットに前年度に開発した高速3軸ヘッドによるステレオシステムと、前述の三種類の画像処理および時空間ラベリングが可能なハードウエア機能を搭載し、これらをPC/AT互換機から制御し、無線LANでネットワークに接続された自立型システムを開発した。
3.総合実験
開発したシステムを用いて人間の生活環境で、静止した障害物、ランドマーク、活動する人間を検出することを目的に前述の三種類の画像処理手法の統合法に行うとともに、開発した移動ロボットを用いて動的に空スペースを見つけながら行動する手法について研究を行った。最後にこれらを統合し、動的に行動するロボットを開発し、アプリケーションを通して実時間で実験を行うことにより、開発してきた手法の評価と改良を行った。

Research Products

• [Publications] Kagami,Okada,Inoue,et al.: "Real-Time 3D Optical Flow Generetion System"Proc.of International Conference on Multisensor Fusion and Integration for Intellgent Systems (MFI'99). 1. 237-242 (1999)
• [Publications] 岡田,加賀美,井上,他: "三次元フローを用いた人込みにおけるロボットの障害物回避"第5回ロボティクスシンポジア予稿集. 1. 13C2-6 (2000)
• [Publications] 溝口,三島,他: "PCクラスタベースの並列視覚処理システム"第5回ロボティクスシンポジア予稿集. 1. 22C5-6 (2000)
• [Publications] Kagami,Okada,Inoue,et al.: "Design and Implementation of Onbody Real-time Depthmap Generation System"Proc.of International Conference on Robotics and Automation(ICRA'00). (発表予定). (2000)