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姿勢を可視化するレンズシートを用いた画像計測技術の開発と高精度3次元測位への応用

研究課題

研究課題/領域番号 21H03471
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分61010:知覚情報処理関連
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

田中 秀幸  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究チーム長 (70376656)

研究分担者 尾形 邦裕  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (40641436)
横塚 将志  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (50709524)
興梠 正克  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (80308270)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2022年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2021年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
キーワードマイクロレンズアレイ / ARマーカ / 画像計測 / 測位 / PDR / Visual SLAM / センサフュージョン / 6自由度測位 / 高精度マーカ / ロボットフレンドリー / 動作認識 / 計測 / 画像 / レンズアレイ / センサ融合 / LEAGセンサ / xDR
研究開始時の研究の概要

計測対象物の姿勢を可視化するレンズシート(LEAG)の技術を活用し、あらゆる人間や機械が、至る所でカメラによる位置・姿勢計測を行えるようにするための技術基盤を構築する。具体的には、標識・ポスター・タイル等にLEAGを付加し、任意の平面パターンを高精度な画像計測マーカに変える技術を開発する。また、このマーカを電力不要の測位インフラとし、自律航法やVisual SLAM技術と融合することで、高精度なシームレス3次元測位を行う技術を開発する。目標は、3次元位置誤差が常時10cm以下、姿勢誤差が常時1°以下となるようなマーカ計測および測位の実現である。最終年度には公共スペースにおける実証実験を行う。

研究成果の概要

LEAG(lenticular angle gauge)は計測対象物の姿勢を可視化するレンズシートであり、申請者が世界で初めて開発した光学技術である。本研究ではLEAG技術の社会実装を促進し、あらゆる人間や機械が、至る所でカメラによる位置・姿勢計測を行えるようにするための技術基盤を構築した。具体的には、狭い場所にも設置可能な細長い高精度マーカとその計測アルゴリズムを開発した。また、このマーカを電力不要の測位インフラとし、自律航法(PDR)と融合することで、高精度なシームレス3次元測位を行う技術を開発した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで、平面パターンの姿勢を単眼カメラ画像から推定する手法はPnP問題を解く手法しか知られていなかった。LEAGによる姿勢推定はこれとは全く異なる新しい原理に基づくものであり、その技術の活用法を明らかにした本研究の学術的意義は大きい。また、開発した高精度マーカは電力不要・通信なしで使い続けることが可能なサステナブルな測位インフラであり、スマートフォンのカメラ等、どのようなカメラでも高精度な測位を実現するものであるため、衛星測位や各種屋内測位手法を補完する新たな測位基盤としての社会的意義も大きい。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] LeagTag: An Elongated High-Accuracy Fiducial Marker for Tight Spaces2024

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Tanaka, and Kunihiro Ogata
    • 雑誌名

      Proc. 2024 IEEE Int. Conf. Robotics and Automation (ICRA)

      巻: -

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Work Recognition and Movement Trajectory Acquisition using a Multi-Sensing Wearable Device2023

    • 著者名/発表者名
      Kunihiro Ogata, Hideyuki Tanaka, and Masakatsu Kourogi
    • 雑誌名

      Proc. IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC)  2023

      巻: - ページ: 4349-4354

    • DOI

      10.1109/smc53992.2023.10394239

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vibration-Based Dead-Reckoning for Vehicle Localization2023

    • 著者名/発表者名
      M. Kourogi, R. Ichikari, T. Miura, S. Ogiso, and T. Okuma
    • 雑誌名

      Proc. 2023 IEEE/ION Position, Location and Navigation Symposium (PLANS)

      巻: - ページ: 1054-1059

    • DOI

      10.1109/plans53410.2023.10139992

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fiducial Marker and Camera-Based Passive High-Accuracy 6-DoF Tracking for Mobile Objects2023

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Tanaka, and Kunihiro Ogata
    • 雑誌名

      Proc. the 5th Int. Conf. Control and Robotics (ICCR)

      巻: - ページ: 215-220

    • DOI

      10.1109/iccr60000.2023.10444790

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ARマーカによる6自由度計測技術の最前線2023

    • 著者名/発表者名
      田中秀幸
    • 雑誌名

      オプトニューズ

      巻: 18-4 ページ: 13-17

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Basic Study of Upper Limb Movement Estimation and Function Evaluation including Shoulder Girdle by Multi-Sensing Flexible Sensor Wear2022

    • 著者名/発表者名
      K. Ogata, S. Kanazawa, H. Tanaka, T. Kurata
    • 雑誌名

      Proceedings of 2022 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)

      巻: -

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Turning Any Object into an Input Device with a High-Accuracy Fiducial Marker2022

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Tanaka
    • 雑誌名

      Proc. 2022 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII)

      巻: - ページ: 975-976

    • DOI

      10.1109/sii52469.2022.9708752

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simple Three-Dimensional Motion Measurement System using Marker-IMU System2021

    • 著者名/発表者名
      Kunihiro Ogata, Hideyuki Tanaka, Yoshio Matsumoto
    • 雑誌名

      Proc. 2021 43rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society (EMBC)

      巻: - ページ: 7073-7076

    • DOI

      10.1109/embc46164.2021.9629829

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A High-Accuracy Fiducial Marker with Parallel Lenticular Angle Gauge2021

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Tanaka, Kunihiro Ogata
    • 雑誌名

      Proc. 2021 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)

      巻: - ページ: 8068-8073

    • DOI

      10.1109/iros51168.2021.9635988

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] LeagTag: An Elongated High-Accuracy Fiducial Marker for Tight Spaces2024

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Tanaka, and Kunihiro Ogata
    • 学会等名
      2024 IEEE Int. Conf. Robotics and Automation (ICRA)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 共有マーカーを用いたロボットの自己位置計測と移動制御2024

    • 著者名/発表者名
      尾形邦裕,田中秀幸,鍋嶌厚太
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 高精度マーカ LeagTag を用いた自律移動ロボットの精密ナビゲーション2024

    • 著者名/発表者名
      田中秀幸, 尾形邦裕
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Work Recognition and Movement Trajectory Acquisition using a Multi-Sensing Wearable Device2023

    • 著者名/発表者名
      Kunihiro Ogata, Hideyuki Tanaka, and Masakatsu Kourogi
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC)  2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Vibration-Based Dead-Reckoning for Vehicle Localization2023

    • 著者名/発表者名
      M. Kourogi, R. Ichikari, T. Miura, S. Ogiso, and T. Okuma
    • 学会等名
      2023 IEEE/ION Position, Location and Navigation Symposium (PLANS)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fiducial Marker and Camera-Based Passive High-Accuracy 6-DoF Tracking for Mobile Objects,2023

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Tanaka
    • 学会等名
      5th Int. Conf. Control and Robotics (ICCR)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超微細印刷技術を用いた小型高精度 AR マーカと手指動作計測への応用2023

    • 著者名/発表者名
      田中 秀幸, 山下 樹里, 宮田 なつき
    • 学会等名
      第29回画像センシングシンポジウム(SSII2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] サービスロボットの活用を促進する高精度マーカ2023

    • 著者名/発表者名
      田中秀幸
    • 学会等名
      日本機械学会東北地区特別講演会「XRとロボティクス」
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Basic Study of Upper Limb Movement Estimation and Function Evaluation including Shoulder Girdle by Multi-Sensing Flexible Sensor Wear2022

    • 著者名/発表者名
      K. Ogata
    • 学会等名
      2022 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 首掛け型ウェアラブルデバイスを用いた測位と手指の動作認識2022

    • 著者名/発表者名
      田中秀幸
    • 学会等名
      第23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(SI2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 高精度マーカを用いた簡易動作計測2021

    • 著者名/発表者名
      田中秀幸
    • 学会等名
      第42回バイオメカニズム学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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