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2012 年度 実績報告書

運動知覚と立体知覚と特徴知覚を統合する生物着想型視覚システム

研究課題

研究課題/領域番号 24300070
研究種目

基盤研究(B)

研究機関東京大学

研究代表者

安藤 繁  東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 教授 (70134468)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード計測システム / 画像情報処理 / センサ融合・統合 / センシング情報処理 / 生物模倣
研究概要

130万画素(1280x1024)ディジタル相関方式の時間相関カメラを開発し,産業応用にも対応可能な高い解像度での実時間相関撮像を実現するとともに,高速変化対象の高変調周波数撮像において,イメージセンサの精度が低下する現象を発見し,その原因として,グローバルシャッタ用の転送ゲートの転送漏れによる残留であることを確認した。上記の開発結果を受けて,その改良版の開発の設計と開発を行った。この評価は次年度の最初の課題となる。
また,固視微動による画像特徴抽出システムとアルゴリズムを開発し,画素間隔を超える非常に高分解能な明暗パターン特徴の抽出が可能であることを確認した。さらに,固視微動を利用する超解像法の基本原理とアルゴリズムを開発し,33万画素(640x512)のアナログ相関方式時間相関カメラを用いて実装し,4倍の130万画素相当の解像度と,画素配列と撮像対象の高い周波数パターンとの間で生じる有害なモアレ現象の低減が同時に実現可能であることを確認した。
走行車両等に乗って移動する視覚系の自己運動により生じるオプティカルフローから,走行車両の並進速度と回転速度の6自由度,ならびに撮像される外界の画素ごとの奥行きを再構成するアルゴリズムの開発に着手し,自己運動の推定が可能であることと,三次元環境の復元について基本的な性能を確認した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

ディジタル時間相関カメラの開発がほぼ順調に進み,その画像処理応用が可能な段階に到達した。
生物の視覚機能に着想を得た,固視微動による特徴抽出,固視微動による超解像(画素数を超える解像度と有効なモアレの低減),自己運動による姿勢推定と三次元環境の復元のための基本的なシステムとアルゴリズムを構築し,実現の見通しを得た。

今後の研究の推進方策

アナログ相関方式の時間相関カメラ,ディジタル相関方式時間相関カメラを,ともに2台構成で同期して動作可能なように構成し,固視微動や,視線移動,照明の時間空間変動を加えることにより,より高度な生物着想型の視覚システムとして構築してゆく。

次年度の研究費の使用計画

ディジタル時間相関カメラについて,前年度の開発結果を評価し,その結果を受けて必要な改良を実施する。対象の運動や固視微動,撮像体の自己運動,照明環境の動的変化等によって生じる光路の変化を光路変調として統一的にモデル化し,これらを生物の視覚機能と関連付け,組織的な応用開発を進める。消耗品の購入計画を変更してわずかに残った助成金を含めた主要な設備費は,このための基礎実験システムに関わる経費である。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (16件)

  • [雑誌論文] 3点三相振幅変調照明と時間相関カメラによるシングルフレーム法線ベクトルイメージ2012

    • 著者名/発表者名
      栗原徹, 小野順貴, 安藤繁
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 48 ページ: 505-513

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 荷重積分法 : オプティカルフロー検出から周波数推定へ2012

    • 著者名/発表者名
      安藤繁
    • 雑誌名

      計測と制御

      巻: 51 ページ: 10-17

  • [雑誌論文] 一枚の写真 : オプティカルフローの厳密高解像度検出が可能に2012

    • 著者名/発表者名
      安藤繁
    • 雑誌名

      O plus E

      巻: 34 ページ: 106

  • [学会発表] 固視微動撮像系と反復投影を用いた超解像2013

    • 著者名/発表者名
      藤森真綱, 安藤繁
    • 学会等名
      平成25年電気学会全国大会
    • 発表場所
      名古屋大学, 愛知
    • 年月日
      20130320-20130322
  • [学会発表] 時間相関イメージセンサを用いた荷重積分法によるオプティカルフロー検出とGPUによる高速化2013

    • 著者名/発表者名
      栗原徹, 安藤繁
    • 学会等名
      平成25年電気学会全国大会
    • 発表場所
      名古屋大学, 愛知
    • 年月日
      2013-03-20
  • [学会発表] 太陽磁場の偏光計測への時間相関イメージセンサの適用2013

    • 著者名/発表者名
      安藤繁, 花岡傭一朗, 櫻井隆
    • 学会等名
      電気学会計測研究会
    • 発表場所
      山梨県JA会館, 山梨
    • 年月日
      2013-02-22
  • [学会発表] 固視微動撮像系と時間相関イメージセンサを用いた超解像理論と実験2012

    • 著者名/発表者名
      藤森真綱, 安藤繁
    • 学会等名
      第29回センシングフォーラム
    • 発表場所
      茨城大学, 茨城
    • 年月日
      20120927-20120928
  • [学会発表] 時間相関イメージセンサによる高分解オプティカルフローに基づく表情推定 : HMMによるモデル化2012

    • 著者名/発表者名
      ヤンスンハ, 安藤繁
    • 学会等名
      第29回センシングフォーラム
    • 発表場所
      茨城大学, 茨城
    • 年月日
      20120927-20120928
  • [学会発表] 運動ぼけ除去の時間空間理論と高解像度連続時間再現2012

    • 著者名/発表者名
      安藤繁, 栗原徹
    • 学会等名
      第29回センシングフォーラム
    • 発表場所
      茨城大学, 茨城
    • 年月日
      20120927-20120928
  • [学会発表] 時間相関イメージセンサによる太陽磁場の偏光観測の原理と実験2012

    • 著者名/発表者名
      安藤繁, 花岡傭一朗, 櫻井隆
    • 学会等名
      日本天文学会秋期年会
    • 発表場所
      大分大学, 大分
    • 年月日
      20120919-20120921
  • [学会発表] Super-resolution Reconstruct ion Algorithm Using Vibro-imaging and Correlation Image Sensor2012

    • 著者名/発表者名
      Naotsuna Fujimori and Shigeru Ando
    • 学会等名
      SICE Annual Conference
    • 発表場所
      秋田大学、秋田
    • 年月日
      20120820-20120823
  • [学会発表] Weighted integral method using finite Laplace transform : Direct estimation of damped sinusoidal parameters from transient waveform2012

    • 著者名/発表者名
      S. Ando
    • 学会等名
      SICE Annual Conference
    • 発表場所
      秋田大学, 秋田
    • 年月日
      20120820-20120823
  • [学会発表] Motion Blur Free Photometric Stereo Using Correlation Image Sensor2012

    • 著者名/発表者名
      Toru Kurihara, Shigeru Ando
    • 学会等名
      ICPR2012
    • 発表場所
      つくば国際会議場, 茨城
    • 年月日
      2012-11-14
  • [学会発表] Applying direct algebraic sound source localization method for time-domain reflectometry of conference room2012

    • 著者名/発表者名
      T. Levy and S. Ando
    • 学会等名
      164th Meeting of the Acoustical Society of America
    • 発表場所
      Kansas City, USA
    • 年月日
      2012-10-23
  • [学会発表] Short time sound source localization theory in spatio-temporal cross-correlation2012

    • 著者名/発表者名
      T. Levy and S. Ando
    • 学会等名
      第29回センシングフォーラム
    • 発表場所
      茨城大学, 茨城
    • 年月日
      2012-09-27
  • [学会発表] Time-domain reflectometry of conference room, by a direct algebraic sound source localization method using a circular array2012

    • 著者名/発表者名
      T. Levy and S. Ando
    • 学会等名
      日本音響学会秋季研究発表会
    • 発表場所
      信州大学, 長野
    • 年月日
      2012-09-20
  • [学会発表] 固視微動撮像系を用いた超解像アルゴリズムの定式化と実装2012

    • 著者名/発表者名
      藤森真綱, 安藤繁
    • 学会等名
      第87回パターン計測部会研究会
    • 発表場所
      東京電機大学, 東京
    • 年月日
      2012-08-02
  • [学会発表] 複素正弦波変調撮像による動的情景の連続時間再現2012

    • 著者名/発表者名
      安藤繁, 栗原徹
    • 学会等名
      第87回パタン計測部会研究会
    • 発表場所
      東京電機大学, 東京
    • 年月日
      2012-08-02
  • [学会発表] Instantaneous tracking of a monopole sound source using algebraic localization method and circular array2012

    • 著者名/発表者名
      T. Levy and S. Ando
    • 学会等名
      Acoustics 2012
    • 発表場所
      Hong Kong, China
    • 年月日
      2012-05-17

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公開日: 2014-07-16  

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