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群れの3次元行動計測のための全自動マーカーレスモーションキャプチャ

公募研究

研究領域サイバー・フィジカル空間を融合した階層的生物ナビゲーション
研究課題/領域番号 22H05654
研究種目

学術変革領域研究(A)

配分区分補助金
審査区分 学術変革領域研究区分(Ⅳ)
研究機関京都工芸繊維大学 (2023)
京都大学 (2022)

研究代表者

延原 章平  京都工芸繊維大学, 情報工学・人間科学系, 教授 (00423020)

研究期間 (年度) 2022-06-16 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2023年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワードコンピュータビジョン / カメラキャリブレーション / マーカーレスモーションキャプチャ / マーカレスモーションキャプチャ
研究開始時の研究の概要

動物・昆虫・魚などの群れに見られる個体間もしくは環境とのインタラクションや,その個体と集団が階層性をもって移動する階層ナビゲーションを定量的にモデル化し,解析・予測へとつなげるためには,各個体を拘束することなく3次元移動軌跡を自動計測する技術の確立が不可欠である.本研究では,カメラ群を設置するだけで自動的に相対位置を理解して,被写体のマーカーレスモーションキャプチャを実現する手法の開発を行う.

研究実績の概要

本研究は様々な生物の三角測量に基づいたマーカーレスモーションキャプチャを行うにあたって必須となる,複数カメラ間の相対位置姿勢を得るカメラキャリブレーション問題を,撮影された被写体自身の情報のみを用いて解くことを目的としている.一般にカメラキャリブレーションではカメラ間で同一の3次元点を撮影している対応点を取得しなくてはならない.したがって本研究が解く本質的な問題はカメラ間の相対位置姿勢および撮影時刻差が未知の状態で,カメラ間で個体識別をしつつ対応点を得ることができるか,であった.また前年度はこの課題に対してその一部を緩和して,個体識別および撮影時刻差同定がすでになされているとの仮定の下で,カメラ間の相対位置姿勢を頑健に得ることができる新たなアルゴリズムを考案することができていた.
これに対して本年度は,個体識別および撮影時刻差の同定をも同時に行うことができるアルゴリズムを新たに考案し,その有効性を定量的に実証することができた.考案した新たなアルゴリズムは,カメラキャリブレーションを既知とした場合に最適な個体間の対応付けを撮影時刻差を考慮しつつ行うステップと,個体間の対応付けおよび撮影時刻差を既知とした場合に最適なキャリブレーションを行うステップの2つのステップから構成されており,後者は前年度に開発したアルゴリズムがそのまま対応している.この2つのステップを交互に繰り返すことによってカメラ間の相対位置姿勢,撮影個体識別,および撮影時刻差のすべてを最適化することが可能となった.これにより本研究が掲げた,実環境で複数台のカメラを設置して被写体の群れを撮影するだけで,全自動でカメラキャリブレーションとマーカーレスモーションキャプチャを行うことができるようになり,生物学など非コンピュータビジョン分野の研究者であっても実環境で複数個体の全自動3次元運動計測を行う道筋をつけることができた.

現在までの達成度 (段落)

令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Extrinsic Camera Calibration From a Moving Person2022

    • 著者名/発表者名
      Sang-Eun Lee, Keisuke Shibata, Soma Nonaka, Shohei Nobuhara, Ko Nishino
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 7(4) 号: 4 ページ: 10344-10351

    • DOI

      10.1109/lra.2022.3192629

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] DeePoint: Visual Pointing Recognition and Direction Estimation2023

    • 著者名/発表者名
      Shu Nakamura, Yasutomo Kawanishi, Shohei Nobuhara, and Ko Nishino
    • 学会等名
      International Conference on Computer Vision (ICCV)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 変形可能な3次元体表面ラットモデル2023

    • 著者名/発表者名
      樋上彩加, 大島果林, 白松(磯口)知世, 高橋 宏知, 延原章平, 西野恒
    • 学会等名
      情報処理学会コンピュータビジョンとイメージメディア研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Extrinsic Camera Calibration From a Moving Person2022

    • 著者名/発表者名
      Lee Sang-Eun、Shibata Keisuke、Nonaka Soma、Nobuhara Shohei、Nishino Ko
    • 学会等名
      International Conference on Intelligent Robots and Systems
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] Extrinsic Camera Calibration From a Moving Person

    • URL

      https://github.com/kyotovision-public/extrinsic-camera-calibration-from-a-moving-person

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2022-06-20   更新日: 2024-12-25  

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