視覚サーボによるロボットハンドの制御の研究

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07455167
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 出口 光一郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (30107544)
• 研究分担者: 本谷 秀堅 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (60282688)
• キーワード: ロボット制御 / 画像認識 / 視覚サーボ / 画像圧縮 / 能動視覚 / 動画像処理 / 視覚センサ / 行動制御

研究概要

本研究の目的は、視覚センサ(カメラ)を搭載して自由に動くことが出来るロボットにおいて、また照明などの撮像条件も制御することが出来る場合も含め、ロボットの行動と得られる画像との関係を明らかにし、さらに、認識にとってより良い画像を能動的に得る可能性を探ることで、そこで得られる画像と能動的なセンシング行動の密な統合によるロボットの行動制御の基本原理を確立することであった。
これまでの視覚サーボの研究では、画像データを画像を構成する要素、例えば、特徴点、線分、ある特定の単純な図形の集合としてとらえ、それらの特徴がカメラを動かした時にどう画像上で動くかを解析することが基礎となっていた。
本研究では、この特徴抽出や対応づけを前提とせず、画素そのものの次元を圧縮し、低次元の空間で画像を表現することで、あとは数学的な問題として一般的な定式化をすることを試みた。こうして、特定の画像処理の性能によらない視覚サーボの一般理論を導いた。
本年度は7年度に引続き、以下の研究を行なった。
(1) 本手法の鍵は、画像データの次元の圧縮にある。そこで引き続き、実画像の系列を用いて、カメラが運動した時の画像の変化からカメラの運動を表現するための特徴の抽出と、その特徴を表現するデータの次元について、現在開発されている動画像のデータ圧縮法との関連を含めて、調査研究を行った。
(2) 小型カメラを搭載した実験用ロボットハンド・システムを構築した。
(3) 7年度の研究結果を基礎とした、視覚サーボによるロボットハンドの行動制御の基本原理を検証した。すなわち、ロボットハンドを運動させたときの画像から、(1)での結果を考察・検証する実験を行った。
(4) 光源などの撮像条件を変化させた場合について同様の考察・実験を行なった。
(5) これらの実験結果を総括し、本研究による視覚サーボによるロボットハンドの行動制御の基本原理の有効性を検証した。

研究成果

• [文献書誌] 野口崇、出口光一郎: "固有空間法による画像特徴の対応付けを必要としない視覚サーボ手法" 計測自動制御学会論文集. 32-10. 1439-1446 (1996)
• [文献書誌] 出口光一郎、野口崇: "固有空間法による視覚サーボにおける制御に適した固有部分空間の再構成" 電子情報通信学会論文誌. J80-D-II-6(掲載予定). (1997)
• [文献書誌] K.Deguchi,et al.: "Reconstruction from Endoscope Image Sequences by The Factrization Method" IEICE Trans.on IS. E79-D-9. 1439-1446 (1996)
• [文献書誌] 古市、永松、出口: "高並列計算機の性能評価のための挙動予測モデル" 情報処理学会論文誌. 38-5(掲載予定). (1997)
• [文献書誌] K.Deguchi: "A Direct Interpretation of Dynamic Images and Camera Motion for Visual Servoing Without Image Feature Correspondences" Journal of Robotics and Mechatronics. 19-1(to appear). (1997)
• [文献書誌] 出口光一郎: "コンピュータビジョンのための幾何学[1]-[4]" 情報処理学会誌. 37-6〜9(連載). (1996)
• [文献書誌] K.Deguchi(分担執筆): "Automated Deduction Geometry" Springer-Verlag,Heidelberg(予定), 300 (1997)
• [文献書誌] 出口光一郎: "パターン認識" 昭晃堂(予定), 250 (1997)