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モデルベース法に基づく自動走行の安全保障を可能にする機械学習の利用に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K13727
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分20020:ロボティクスおよび知能機械システム関連
研究機関名古屋大学

研究代表者

赤井 直紀  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (40786092)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード自己位置推定 / 機械学習 / 確率モデリング / 移動ロボット / モデルベース / 位相的データ解析 / 深層学習 / セマンティクス / 信頼度 / 自動走行 / モデルベースナビゲーション
研究成果の概要

自律移動において重要な役割を担う自己位置推定の問題に焦点を当て、モデルベースの自己位置推定法を信頼可能なものとするための研究を行った。基本的には機械学習を活用し、モデルだけでは実現できないことを、機械学習を用いて実現させるような取組を実施した。また、単に機械学習を用いるだけではなく、確率モデルの中の一部に機械学習を組み込むような利用方法を提案し、機械学習の不確実性にも対応できるような手法を複数提案した。
提案した方法をまとめた書籍を2022年に発刊しており、本研究を通してモデルベースの自己位置推定法の性能向上の実現を達成したと考えている。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果をまとめた書籍を、2022年に発刊している。この書籍では、教科書のような基礎を確実に伝えることを前提とせず、どのような考えで新しい技術を作り、それをどのように実装するかという解説に主眼を置いた。そのため、長い時間を見て、有用なものであり続けるとは考えていない。しかし、これから実現される新たな技術を作るために活用されるものと考えている。つまり本研究の成果は、これからの科学技術を向上させるための一助になるものと考えている。

報告書

(6件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 2件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 10件、 招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Reliable Monte Carlo localization for mobile robots2023

    • 著者名/発表者名
      Naoki Akai
    • 雑誌名

      Journal of Field Robotics

      巻: 40 号: 3 ページ: 595-613

    • DOI

      10.1002/rob.22149

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mobile Robot Localization Considering Uncertainty of Depth Regression From Camera Images2022

    • 著者名/発表者名
      Naoki Akai
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 7 号: 2 ページ: 1431-1438

    • DOI

      10.1109/lra.2021.3140062

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detection of Localization Failures Using Markov Random Fields With Fully Connected Latent Variables for Safe LiDAR-Based Automated Driving2022

    • 著者名/発表者名
      Naoki Akai, Yasuhiro Akagi, Takatsugu Hirayama,, Takayuki Morikawa, and Hiroshi Murase
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems

      巻: 23 号: 10 ページ: 17130-17142

    • DOI

      10.1109/tits.2022.3164397

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental stability analysis of neural networks in classification problems with confidence sets for persistence diagrams2021

    • 著者名/発表者名
      Naoki Akai, Takatsugu Hirayama, and Hiroshi Murase
    • 雑誌名

      Neural Networks

      巻: 143 ページ: 42-51

    • DOI

      10.1016/j.neunet.2021.05.007

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Semantic Localization Considering Uncertainty of Object Recognition2020

    • 著者名/発表者名
      赤井直紀 平山高嗣 村瀬洋
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 5 号: 3 ページ: 4384-4391

    • DOI

      10.1109/lra.2020.2998403

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 幾何地図上での観測物体の有無を考慮した自己位置推定2019

    • 著者名/発表者名
      赤井直紀 モラレスルイス洋一 平山高嗣 村瀬洋
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 55 号: 11 ページ: 745-753

    • DOI

      10.9746/sicetr.55.745

    • NAID

      130007748643

    • ISSN
      0453-4654, 1883-8189
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Misalignment recognition using Markov random fields with fully connected latent variables for detecting localization failures2019

    • 著者名/発表者名
      赤井直紀 モラレスルイス洋一 平山高嗣 村瀬洋
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 4 号: 4 ページ: 3955-3962

    • DOI

      10.1109/lra.2019.2929999

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] LiDARを用いた自車両位置認識結果の信頼度推定2019

    • 著者名/発表者名
      赤井直紀 モラレスルイス洋一 平山高嗣 村瀬洋
    • 雑誌名

      自動車技術会論文集

      巻: 50 号: 2 ページ: 609-615

    • DOI

      10.11351/jsaeronbun.50.609

    • NAID

      130007618778

    • ISSN
      0287-8321, 1883-0811
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Teaching-Playback Navigation Without a Consistent Map2018

    • 著者名/発表者名
      赤井直紀 モラレスルイス洋一 村瀬洋
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics

      巻: 30 号: 4 ページ: 591-597

    • DOI

      10.20965/jrm.2018.p0591

    • NAID

      130007437404

    • ISSN
      0915-3942, 1883-8049
    • 年月日
      2018-08-20
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Simultaneous pose and reliability estimation using convolutional neural network and Rao-Blackwellized particle filter2018

    • 著者名/発表者名
      赤井直紀 モラレスルイス洋一 村瀬洋
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 32 号: 17 ページ: 930-944

    • DOI

      10.1080/01691864.2018.1509726

    • NAID

      120006554468

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Obstacle avoidance with zigzag tentacles for multirotor UAVs2023

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Arashi, Naoki Akai, Kane Saliou, and Susumu Hara
    • 学会等名
      IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 自己位置推定におけるセマンティクスの確率的活用2022

    • 著者名/発表者名
      赤井直紀,平山高嗣,村瀬洋
    • 学会等名
      ROBOMECH
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 触手を模した経路選択およびバックステッピングMPCを用いたクワッドコプタのための障害物回避の実装2022

    • 著者名/発表者名
      嵐和也,赤井直紀,安井浩毅,サリューカン,原進
    • 学会等名
      ROBOMECH
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 階層化最適制御を用いたクアッドコプタのフォーメーションフライトの検証2022

    • 著者名/発表者名
      赤井直紀,嵐和也,原進
    • 学会等名
      日本ロボット学会学術講演会概要集
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 信頼可能な自己位置推定実現のためのアプローチ"2022

    • 著者名/発表者名
      赤井直紀
    • 学会等名
      自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Navigation style classification using persistent homology2022

    • 著者名/発表者名
      Naoki Akai, Shota Matsubayashi, Kazuhisa Miwa, Takatsugu Hirayama, and Hiroshi Murase
    • 学会等名
      Proceedings of the IEEE/SICE International Symposium on System Integration
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bayesian filtering fusion of optimization-based monocular visual localization and autonomous quadcopter navigation,2022

    • 著者名/発表者名
      Naoki Akai, Koki Yasui, Kazuya Arashi, Kane Saliou, Daisuke Tsubakino, and Susumu Hara
    • 学会等名
      Proceedings of the IEEE/SICE International Symposium on System Integration
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Persistent homology in LiDAR-based ego-vehicle localization2021

    • 著者名/発表者名
      Naoki Akai, Takatsugu Hirayama, and Hiroshi Murase
    • 学会等名
      Proceedings of the IEEE Intelligent Vehicles Symposium
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Detection of localization failures with probabilistic modeling2021

    • 著者名/発表者名
      Naoki Akai
    • 学会等名
      European Conference on Mobile Robots (ECMR) Workshop
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Monte Carlo Dropoutを適用したEnd-to-End自己位置推定とMCLの融合2021

    • 著者名/発表者名
      赤井直紀,平山高嗣,村瀬洋
    • 学会等名
      ロボティク ス・メカトロニクス講演演概要集
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 最適化に基づく単眼自己位置推定のベイズフィルタによる融合とそれに基づくクアッドコプタの自律ナビゲーション2021

    • 著者名/発表者名
      赤井直紀,嵐和也,安井浩毅,サリューカン,椿野大輔,原進
    • 学会等名
      日本ロボット学会学術講演会概要集
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Hybrid localization using model- and learning-based methods: Fusion of Monte Carlo and E2E localizations via importance sampling2020

    • 著者名/発表者名
      赤井直紀 平山高嗣 村瀬洋
    • 学会等名
      Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3D Monte Carlo localization with efficient distance field representation for automated driving in dynamic environments2020

    • 著者名/発表者名
      赤井直紀 平山高嗣 村瀬洋
    • 学会等名
      Proceedings of the IEEE Intelligent Vehicles Symposium (IV)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] LiDARを用いた自己位置推定における潜在変数全結合型のマルコフ確率場を用いたミスマッチ検出2020

    • 著者名/発表者名
      赤井直紀 平山高嗣 村瀬洋
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演演概要集
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] LiDARを用いた自己位置推定における潜在変数全結合型のマルコフ確率場を用いたミスマッチ検出2020

    • 著者名/発表者名
      赤井直紀 平山高嗣 村瀬洋
    • 学会等名
      ロボティク ス・メカトロニクス講演演概要集
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 深層学習を「活用」する:モデルベース・学習ベース手法の併用による自己位置推定の性能向上2019

    • 著者名/発表者名
      赤井直紀
    • 学会等名
      令和元年度 電気・電子・情報関係学会 東海支部連合大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 確率的自己位置推定法における機械学習の併用2019

    • 著者名/発表者名
      赤井直紀 平山高嗣 村瀬洋
    • 学会等名
      日本ロボット学会学術講演会概要集
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 完全自動運転実現のための信頼度付き自己位置推定の提案2019

    • 著者名/発表者名
      赤井直紀 平山高嗣 村瀬洋
    • 学会等名
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 観測物体のクラスを考慮した自己位置推定2019

    • 著者名/発表者名
      赤井直紀 モラレスルイス洋一 平山高嗣 村瀬洋
    • 学会等名
      ロボティクスシンポジア
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Reliability estimation of vehicle localization result2018

    • 著者名/発表者名
      赤井直紀 モラレスルイス洋一 村瀬洋
    • 学会等名
      Proceedings of the IEEE Intelligent Vehicles Symposium (IV)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mobile robot localization considering class of sensor observations2018

    • 著者名/発表者名
      赤井直紀 モラレスルイス洋一 村瀬洋
    • 学会等名
      Proceedings of the IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Toward localization-based automated driving in highly dynamic environments: Comparison and discussion of observation models2018

    • 著者名/発表者名
      赤井直紀 モラレスルイス洋一 村瀬洋
    • 学会等名
      Proceedings of the IEEE International Conference on Intelligent Transportation Systems (ITSC)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 自車両位置認識結果の信頼度推定2018

    • 著者名/発表者名
      赤井直紀 モラレスルイス洋一 平山高嗣 村瀬洋
    • 学会等名
      自動車技術会秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] LiDARを用いた高度自己位置推定システム - 移動ロボットのための自己位置推定の高性能化とその実装例 -2022

    • 著者名/発表者名
      赤井直紀
    • 総ページ数
      174
    • 出版者
      コロナ社
    • ISBN
      9784339032406
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] Semantic Localization

    • URL

      https://sites.google.com/view/naokiakaigoo/yan-jiu-gai-yao/semantic-localization?authuser=0

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-01-30  

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