コンピュータビジョンによる水中物体のセンシング

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550416
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 金子 透 静岡大学, 工学部, 教授 (50293600)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三浦 憲二郎 静岡大学, 工学部, 助教授 (50254066) ; 新井 民夫 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (40111463) ; 山下 淳 静岡大学, 工学部, 助手 (30334957) ; 川田 善正 静岡大学, 工学部, 助教授 (70221900)
• Keywords: 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

Research Abstract

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.

Research Products

• [Publications] A.Yamashita, T.Kaneko, S.Matsushita, K.T.Miura, S.Isogai: "Camera Calibration and 3-D Measurement with an Active Stereo Vision System for Handling Moving Objects"Journal of Robotics and Mechatronics. 15・3. 304-313 (2003)