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2013 Fiscal Year Research-status Report

超広視野・超高精度オーロラ3次元ステレオ計測

Research Project

Project/Area Number 25540114
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

山下 淳  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30334957)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 田中 正行  東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (60401543)
片岡 龍峰  国立極地研究所, 研究教育系, 准教授 (90462671)
三好 由純  名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 准教授 (10377781)
Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Keywords計測工学 / 画像処理 / コンピュータビジョン / オーロラ / 3次元計測 / ステレオ計測 / 魚眼カメラ / 可視化
Research Abstract

平成25年度は既存のオーロラ映像を用いたカメラのパラメータ同定手法を構築した.
本研究では,3~10km離れた位置にカメラを設置し,100~200kmの高さにあるオーロラの3次元ステレオ計測を行った.各カメラにはGPSが接続されており,カメラの位置を計測することが可能である.
高精度3次元計測の実現には,カメラの外部パラメータ(カメラ間の位置と姿勢の関係)および内部パラメータ(魚眼レンズの歪みパラメータや焦点距離等)の同定が必要である.ここで,GPSの情報のみを用いたカメラの姿勢推定,および星の地図や星の軌跡の情報のみを用いたカメラの位置推定は,現状のGPSの性能と理論的考察から不可能である.そこで,GPSの情報を元にカメラの位置,星の地図や軌跡の情報を元にカメラの姿勢を求め,その結果を繰返し演算することで内部パラメータデータを正確に求める手法を提案した.ここでは,(1) 星の真値情報計算(座標変換),(2) 外部パラメータ推定(内部パラメータを仮定),(3) 外部パラメータと内部パラメータの同時推定,の3段階に分けて研究を進めた.
まず真値が既知であるシミュレーション画像を利用して研究を行い,本アルゴリズムの有効性を検証した.次に,既に観測された画像に対して本アルゴリズムを適用し,その有効性を示した.
また,カメラの外部パラメータと内部パラメータの同定結果を用い,オーロラの3次元計測を行うための基礎的検討を行った.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平成25年度に計画していた内容をおおむね達成できたため.

Strategy for Future Research Activity

今後は,オーロラの3次元形状・位置をステレオ計測する手法を確立する.ステレオ計測に用いるカメラパラメータは,平成25年度に構築した同定手法を用いて推定する.
また,仮想的に視点を変更したときのオーロラの見え方を推定し,任意視点から見たオーロラ映像を再構築する手法の構築を検討する.

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

平成25年度に購入を予定していた物品を購入せずとも,適切に研究が遂行できたため.
また,平成25年度に情報収集を目的に参加を予定していた学会に参加せずとも,適切に情報収集および研究遂行が可能であったため.
平成25年度の研究進捗状況により新規に必要となった物品購入および出張に使用する予定である.

  • Research Products

    (7 results)

All 2014 2013

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Stereoscopic Determination of All-sky Altitude Map of Aurora Using Two Ground-based Nikon DSLR Cameras2013

    • Author(s)
      Ryuho Kataoka, Yoshizumi Miyoshi, Kai Shigematsu, Donald Hampton, Yoshiki Mori, Takayuki Kubo, Atsushi Yamashita, Masayuki Tanaka, Toshiyuki Takahei, Taro Nakai, Hiroko Miyahara and Kazuo Shiokawa
    • Journal Title

      Annales Geophysicae

      Volume: Vol.31, No.9 Pages: pp.1543-1548

    • DOI

      10.5194/angeo-31-1543-2013

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 魚眼ステレオカメラで取得したオーロラ動画の3 次元計測と可視化2014

    • Author(s)
      久保 尭之, 山下 淳, 藤井 浩光, 田中 正行, 片岡 龍峰, 三好 由純, 奥富 正敏, 淺間 一
    • Organizer
      2014年度精密工学会春季大会学術講演会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都)
    • Year and Date
      20140318-20140320
  • [Presentation] 魚眼ステレオカメラを用いたオーロラの3次元計測と可視化2013

    • Author(s)
      久保 尭之, 山下 淳, 田中 正行, 片岡 龍峰, 三好 由純, 奥富 正敏, 淺間 一
    • Organizer
      第14回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場(兵庫県)
    • Year and Date
      20131218-20131220
  • [Presentation] Stereoscopic Determination of All-sky Altitude Map of Aurora Using Two Ground-based Nikon DSLR Cameras2013

    • Author(s)
      Ryuho Kataoka, Yoshizumi Miyoshi, Kai Shigematsu, Don Hampton, Yoshiki Mori, Takayuki Kubo, Atsushi Yamashita, Masayuki Tanaka, Toshiyuki Takahei, Taro Nakai and Hiroko Miyahara
    • Organizer
      第4回極域科学シンポジウム
    • Place of Presentation
      国立極地研究所(東京都)
    • Year and Date
      20131112-20131115
  • [Presentation] Altitude Variation of Aurora Breakups during a Magnetic Storm on March 17, 2013(2013年3月17日の磁気嵐時に発生したオーロラ爆発の高度変化)2013

    • Author(s)
      Kai Shigematsu, Yoshizumi Miyoshi, Ryuho Kataoka, Yasunobu Ogawa, Masayuki Tanaka, Atsushi Yamashita, Yoshiki Mori, Takayuki Kubo, Don Hampton and Shinobu Machida
    • Organizer
      第4回極域科学シンポジウム
    • Place of Presentation
      国立極地研究所(東京都)
    • Year and Date
      20131112-20131115
  • [Presentation] 円周魚眼デジタルカメラのステレオ撮影によるオーロラ発光高度の推定2013

    • Author(s)
      重松 界, 三好 由純, 片岡 龍峰, 田中 正行, 山下 淳, 森 祥樹, 久保 尭之, Don Hampton, 町田 忍
    • Organizer
      第134回地球電磁気・地球惑星圏学会講演会
    • Place of Presentation
      高知大学(高知県)
    • Year and Date
      20131102-20131105
  • [Presentation] 円周魚眼デジタルカメラのステレオ撮影によるオーロラ発光高度の推定2013

    • Author(s)
      重松 界, 三好 由純, 片岡 龍峰, 田中 正行, 山下 淳, 森 祥樹, 久保 尭之, Don Hampton, 荻野 竜樹
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2013年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ国際会議場(千葉県)
    • Year and Date
      20130519-20130524

URL: 

Published: 2015-05-28  

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