2018 Fiscal Year Annual Research Report
3D reconstruction of environmental information using acoustic camera mounted on unmanned underwater robot in extreme underwater environment
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18H06483
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
池 勇勲 中央大学, 理工学部, 助教 (90823766)
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| Project Period (FY) |
2018-08-24 – 2020-03-31
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| Keywords | 音響カメラ / 水中ロボット / SLAM / 極限環境 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，福島第一原子力発電所の原子炉のような人間が直接入れない極限水中環境を想定し，遠隔操作による無人水中建設機械などの無人ロボット（以下，水中ロボット）を利用した作業効率を向上させるために，音響カメラの計測情報を用いた周囲環境に対する密な3次元情報復元システムの構築を目的とする．
本研究では，水中ロボットのアームに搭載された1台の音響カメラから取得した多視点の音響画像列の情報を融合し3次元情報を復元するアプローチで検討を進めている．特に2018年度は，静止状態における水中環境の密な3次元地図を生成するアルゴリズムの構築に注力した．まず，音響画像情報の前処理として，ノイズを含む画像情報から周囲環境に対する密な3次元復元に必要な情報のみを高精度に分割（セグメンテーション）する音響画像に適した画像処理手法を新たに提案した．また，音響カメラ独自の投影原理を分析し，音響カメラを音軸方向に回転させることで，局所環境における3次元情報を復元が可能なシステムを構築した．上記の研究内容に対して，先行研究で開発したシミュレータ及び水槽の中でARIS（adaptive resolution imaging sonar）から撮影した実機データを用いて手法の有効性を検証した．
その他，2019年度に予定しているより広い範囲における3次元情報復元を行うためのSLAM（simultaneous localization and mapping）に関する資料収集及び基礎研究を行った．
以上の成果は，査読付き国際会議において2件の口頭発表を行い，さらに国際会議1件を投済みである．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2018年度に計画した研究目標である以下の項目1と項目2をおおむね達成できたため．さらに，査読付き国際会議へ論文を投稿，発表を行い，成果公表もおおむね順調に進展しているため．
1. ノイズを含む画像情報から周囲環境に対する密な3次元復元に必要な情報のみを高精度に分割（セグメンテーション）する音響画像に適した画像処理手法を新たに提案する．
2. 確率的占有グリッドマッピング理論を，音響カメラ固有の計測特性に適合するように再構築し，水中環境における密な3次元地図を生成する理論を新たに確立する．
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度は，2018年度に構築した水中ロボットのアームに搭載された静止状態の音響カメラにおける3次元復元システムを基に，移動中の多視点からの音響画像を処理することで，より広い範囲の3次元情報復元を行う予定である．周辺環境の3次元形状を復元する際，移動中に撮影された画像情報を処理するためには，ロボットの位置・姿勢情報も同時に推定する必要があり，この技術はSLAM技術として知られている．音響カメラを使用した水中SLAMに関する理論はまだ確立されていない現状を踏まえ，水中SLAM理論を新たに確立する計画である．
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Research Products
(3 results)
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[Presentation] 災害対応における建設ロボットのための遠隔操作技術の開発2019
Author(s)
筑紫 彰太, 淵田 正隆, 河野 仁, モロ アレサンドロ, ミヤグスク レナード, アンジェラ ファラガッソ, 禹 ハンウル, 藤井 浩光, 池 勇勳, 田村 雄介, 山川 博司, 山下 淳, 淺間 一
Organizer
日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2019
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