2012 Fiscal Year Research-status Report
移動ロボットによる軽量・精密なリアルタイム圧縮地図生成
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23700229
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
田中 完爾 福井大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30325899)
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| Keywords | 移動ロボット / ロボットビジョン / 地図生成 / ＳＬＡＭ / 自己位置推定 / 辞書式圧縮 / 共通物体発見 |
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| Research Abstract |
本年度は、下記の（１）（２）の研究開発に取り組んだ。
（１）簡潔地図データベース
ロボットが３次元距離センサ等を用いて作成した３次元点群地図など、大規模な点群地図のための簡潔なデータ構造を開発した。特に、SLAM（自己位置推定と地図生成）の応用に向けて、点群地図を簡潔データへ高速に変換する手法、および、簡潔データを高速にランダムアクセスする手法を開発した。本手法は、まず、空間充填曲線（モートン曲線）、差分符号化、ガンマ符号化の手法を用いて、点群を符号化した上で、簡潔データへと変換する。検証実験により、符号化およびランダムアクセスの高速性・正確性を確認できた。また、この手法を、本研究課題の地図圧縮問題へ応用し、圧縮地図（部品）のデータ構造としての基本的な有効性を確認した。
（２）簡潔マップマッチング
ロボットがレーザレンジファインダを用いて作成した２次元床面地図など、大規模な点群地図をマップマッチングするための、簡潔なデータ構造、および、高速なマッチング手法の研究開発を行った。本手法は、部品モデルと共通物体発見という独立な２つの技術を結合する。まず、入力地図と既知参照地図との間で、共通物体発見を行い、物体領域（＝バウンディングボックス：ＢＢ）を部品データととらえることで、軽量な地図モデルを、教師なしで学習する手法を開発した。また、ＢＢに基づく低次元の地図表現（Bag-of-Bounding-Boxes）を用いることで、高速かつ精確にマップマッチングを行う手法を開発した。本研究課題の部品モデルに基づく圧縮地図表現（辞書式地図圧縮）を用いる高速・簡潔なマップマッチング技術の基本的な有効性を確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究課題は、ロボットがレーザレンジファインダやカメラなどを用いて作成する点群地図のデータ圧縮という新規な問題に挑戦し、ロボットがセンサデータをもとにリアルタイムに圧縮地図を生成する「圧縮SLAM」技術を実現することを目的とする。具体的な研究計画は、（１）地図を主要な部分地図（部品）により圧縮表現する「辞書式地図圧縮」技術の研究開発、（２）地図中から主要な部品を高速・精確に発見する「共通物体発見」技術の研究開発、（３）実機ロボットへの搭載と検証実験、（４）成果発表の４つの部分からなる。この内、今年度は、（１）と（２）を完了することを予定していた。（１）に関しては、昨年度はアルゴリズムの開発を行い、今年度はデータ構造の開発を行うことで、当初予定した目標に到達した。（２）に関しては、点群地図やビュー地図など、複数種の地図データに対して、頑健・精確な共通物体発見を開発し、目標に達成したと考える。また、（３）と（４）についても、実機ロボットへの搭載、主要な国際会議や雑誌論文などでの成果発表を行っており、部分的な成果を得ている。以上のことから、当初の目標を達成したと考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題は、ロボットがレーザレンジファインダやカメラなどを用いて作成する点群地図のデータ圧縮という新規な問題に挑戦し、ロボットがセンサデータをもとにリアルタイムに圧縮地図を生成する「圧縮SLAM」技術を実現することを目的とする。具体的な研究計画は、（１）地図を主要な部分地図（部品）により圧縮表現する「辞書式地図圧縮」技術の研究開発、（２）地図中から主要な部品を高速・精確に発見する「共通物体発見」技術の研究開発、（３）実機ロボットへの搭載と検証実験、（４）成果発表の４つの部分からなる。この内、昨年度までに、（１）と（２）を完了したので、次年度は、（３）と（４）に重点を置いて研究を進める。特に、（３）の検証実験については、ロボットと作業環境の様々な組合せについて、本技術の性能検証を行い、ノウハウを蓄積する。（４）の成果発表については、国際会議において速やかに成果を公表するとともに、主要な雑誌への投稿、および、国内学術講演会における成果の周知を行うことを予定している。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
次年度は、（３）実機ロボットを用いての性能実験、および、（４）成果発表を予定している。（３）については、ロボットのパーツやデータ記憶装置を購入する必要がある。（４）については、国際会議のための旅費・参加費、および、雑誌論文のための英文校正・投稿料が必要になる。以上の目的のために研究費を使用することを予定している。
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