低次神経システムに学んだ視覚-運動制御機能1チップLSIの構築に関する研究

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18760046
• Research Institution: Nara National College of Technology
• Principal Investigator: 大谷 真弘 Nara National College of Technology, 電気工学科, 准教授 (10353301)
• Keywords: ビジョンチップ / オプティカルフロー / 集積回路設計 / 低次神経システム / アナログ / 自律移動ロボット用センサ

Research Abstract

近年, ビジョンチップまたはスマートセンサなどと呼ばれる新しい撮像デバイスでは, 画像処理機能とフレーム周波数を如何に高めるかが重要となるため, 演算回路の簡素化や出力信号の取出し方式の検討がさまざまな研究機関で行われている. また、一般的な移動ロボットにはその姿勢制御や周囲の障害物を検出するために各種のセンシングデバイスが搭載されている. 本研究課題ではそれらのセンシング機能を画像処理によって置き換え, ビジョンチップの機能に取り込むことによって時間分解能の高い視覚一運動制御システムを1チップLSIとして構築するとともに自律制御型飛行船のプロトタイプを作製することを目的としている.
本年度は, 昨年度検証した視覚対象のオプティカルフロー(速度場)を知覚するための動き検出ネットワークおよび視覚対象の特徴を抽出するためのエッジ検出ネットワークを融合した画素回路の設計と検証を行なった. しかしながら, 処理機能と占有面積の削減を両立することが難しく, 十分な解像度を見込める画素回路とそのレイアウト設計を果たすことができず, LSI試作に至らなかった. また, CMOSイメージセンサとマイコン・FPGA等を使用して自律制御型飛行船のプロトタイプの作製を行なった. 地上に設置したマーカーの撮影画像の変化をマイコン・FPGAによる演算によって検出し, 姿勢制御用モータの制御信号を生成したが, プロトタイプ実機による実証には至らなかった.
今後, これまでの成果を継続して検討・検証し, 高時間分解能視覚-運動制御システムを1チップLSIとして実現し, 自律制御型飛行船に搭載することを試みる.