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高速画像処理を用いた飛行ロボットの適応的高速空間センシングと安全着陸制御システム

研究課題

研究課題/領域番号 20J22318
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分61050:知能ロボティクス関連
研究機関東京大学

研究代表者

井倉 幹大  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2022年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2021年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード高速画像処理 / イベントカメラ / スパイキングニューラルネットワーク / 高度道路交通システム / 適応的三次元形状計測 / リアルタイムビジュアルフィードバック
研究開始時の研究の概要

本研究では,高速画像処理を用いて飛行ロボットが高速に空間センシングを行い,認識した周囲の障害物を回避する安全な飛行を実現する.加えて,空間センシングを地面に対し行うことで,未知の不整地に対して安全な着陸を実現する.飛行中の周囲の障害物や未知の不整地を計測する際,計測範囲を適応的に変更することで,その時々に応じて必要な領域を重点的に計測する.そして,必要な領域に対して時空間分解能を向上させる.

研究実績の概要

R4年度は,ミュンヘン工科大学(TUM)へ研究留学を行った.この留学の目的は,イベントカメラに関する研究に従事することであった.本申請では,UAVのための空間センシングを目標にしていたが,UAVのように空間を高速に動くロボットにとって,高速にセンシングできることは重要である.また,UAVは空間を自由に移動できることから,移動中に周囲の光環境が大きく変化する可能性がある.これらの問題に対し,イベントカメラは高速かつ環境光変化に頑健なセンサであるため,注目していた.TUMではイベントカメラとスパイキングニューラルネットワークを用いた高度道路交通システムのための車体検出をテーマにした.TUMではProf. Knollの研究室に所属し,その研究室のプロジェクトに参加した.プロジェクトが所有しているシミュレーション環境を用いてイベントカメラからの人工データセットを作成し,スパイキングニューラルネットワークの学習に用いた.またそのシミュレーションは天候も変えることが出来るので,悪天候の場合での学習も行った.評価実験では,イベントカメラを用いることで,従来のネットワークより悪環境にロバストな物体検出を実現できたことを示した.また,スパイキングニューラルネットワークを用いたことで,計算時間とエネルギー効率を向上することが出来た.これらの結果は,UAVが将来的に悪環境中に飛行して障害物を認識する際に,環境光変化に頑健で高効率な物体検出を実現できる指標を示すことが出来た.また,これらの結果を国際会議IEEE Intelligent Vehicles Symposium 2023に投稿し,無事アクセプトされた.

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] 高速点滅<b>LED</b>マーカと複数の<b>RGB-D</b>センサを用いた遮蔽領域を提示可能な任意視点重畳映像生成システム2022

    • 著者名/発表者名
      井倉 幹大, 宮下 令央, 山下 淳, 石川 正俊, 淺間 一
    • 雑誌名

      精密工学会誌

      巻: 88 号: 3 ページ: 282-290

    • DOI

      10.2493/jjspe.88.282

    • ISSN
      0912-0289, 1882-675X
    • 年月日
      2022-03-05
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Stabilization System for UAV Landing on Rough Ground by Adaptive 3D Sensing and High-Speed Landing Gear Adjustment2021

    • 著者名/発表者名
      Mikihiro Ikura, Leo Miyashita, and Masatoshi Ishikawa
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics

      巻: 33 号: 1 ページ: 108-118

    • DOI

      10.20965/jrm.2021.p0108

    • NAID

      130007988336

    • ISSN
      0915-3942, 1883-8049
    • 年月日
      2021-02-20
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] AdjustSense: Adaptive 3D Sensing System with Adjustable Spatio-temporal Resolution and Measurement Range Using High-speed Omnidirectional Camera and Direct Drive Motor2021

    • 著者名/発表者名
      Mikihiro Ikura, Sarthak Pathak, Jun Younes Louhi Kasahara, Atsushi Yamashita, Hajime Asama
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 21 号: 21 ページ: 1-18

    • DOI

      10.3390/s21216975

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Spiking Neural Networks for Robust and Efficient Object Detection in Intelligent Transportation Systems With Roadside Event-Based Cameras2023

    • 著者名/発表者名
      Mikihiro Ikura, Florian Walter, Alois Knoll
    • 学会等名
      IEEE Intelligent Vehicles Symposium 2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Polynomial-fitting Based Calibration for an Active 3D Sensing System Using Dynamic Light Section Method2021

    • 著者名/発表者名
      Mikihiro Ikura, Sarthak Pathak, Atsushi Yamashita, Hajime Asama
    • 学会等名
      15th International Conference on Quality Control by Artificial Vision (QCAV2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ダイレクトドライブモータを用いた計測範囲の能動的変更が可能な三次元形状計測システムの提案2020

    • 著者名/発表者名
      井倉 幹大, Pathak Sarthak, 山下 淳, 淺間 一
    • 学会等名
      第21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
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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