平面対象物の単眼視追跡による全自由度運動計測に関する研究

平面物体单目视觉跟踪全自由度运动测量研究

基本信息

批准号：
15760174
负责人：
永井伊作
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度の研究目標は画像追跡手法を専用回路化し実時間処理できる装置を開発すること,および開発した視覚装置を移動ロボットの自己位置計測装置として応用し計測精度の評価を行うことである.本年度は主な成果は以下の3点である.1.ロボットへ搭載できる小型回路の開発提案する路面視覚追跡法を実装する視覚装置を移動ロボットへ搭載する場合,回路の小型化が必要となる.開発した視覚装置は,計算量の増加にともなうデバイス規模および基板寸法の肥大化を抑えるため,FPGAデバイスCycloneを用いて,大きさ110mm×90mmに抑えることができた.これによって小型移動ロボットへの搭載が可能となった.2.動き予測手法の追加による移動ロボットへの応用計算量の増加無しに高速移動へ対応する手法を考案した.これは,加速度に制限を設け,現在の移動速度から次の移動場所の予測を行い,その周辺を探索することによって現在の数倍程度速い移動速度に対応できる.これによって対象とする移動ロボットの運動計測が可能となった.開発した視覚装置を搭載するに適したクローラ車輪をもつ小型移動ロボットを新たに設計開発し,路面追跡による車輪すべりの影響を受けない時空間的に高精度な走行制御が行えた.3.原点画像を用いた位置修正本手法では,実際の位置と画像追跡による計測値の間に誤差が生じる.この誤差の累積を抑えるため,経路をロボットが繰り返し走行する場合を想定し,初期位置に戻ってくるごとに一周の間に生じた累積誤差を計測し,経路から大きく外れずに走行させる手法を考案した.研究成果では原点画像を用いた位置修正の方法,クローラ型移動ロボットと視覚装置および実験結果について述べた.この手法によって一周分の累積誤差以下に抑えられることが確認された.このことは他のセンサを追加せずにカメラだけで累積誤差が修正できる点で,実用性の観点から大きな意義がある.

今年的研究目标是开发一种通过将图像跟踪方法转换为专用电路来进行实时处理的设备，并通过将开发的视觉设备用作移动机器人的自定位设备来评估测量精度。主要结果如下。有以下三点： 1. 开发可安装在机器人上的小型电路当在移动机器人上安装实现所提出的道路视觉跟踪方法的视觉装置时，有必要使电路小型化，并增加装置。计算量。为了抑制规模和电路板尺寸的增加，我们使用了 FPGA 器件 Cyclone，并将尺寸缩小到 110 mm x 90 mm，这使得它可以安装在小型移动机器人上。 2. 运动预测方法。我们设计了一种支持高速移动的方法，而不会因添加而增加移动机器人的应用计算量。该方法设置加速度限制，根据当前移动速度预测下一个移动位置，并搜索周围区域。这样做，速度比现在的速度要快数倍。这使得测量目标移动机器人的运动成为可能。我们设计并开发了一种适合安装所开发的视觉装置的新型履带轮小型移动机器人，并利用道路跟踪轮滑移来测量目标移动机器人的运动。我们能够在不受影响的情况下进行时空高精度的行程控制。3.使用原始图像进行位置校正在这种方法中，实际位置与图像跟踪测量的值之间会出现误差。该误差的累积是为了抑制我们设计了一种方法来测量车辆每次返回初始位置时一轮中发生的累积误差，并在不明显偏离路线的情况下驾驶车辆。研究结果表明，可以使用原始图像来校正位置。我们描述了该方法、履带式移动机器人、视觉装置和实验结果。经证实，该方法可以将累积误差抑制到小于一转。这意味着仅使用相机可以减少累积误差，而无需使用相机。添加其他传感器从实际角度来看具有重要意义，因为它可以进行校正。