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可以通过使用专用电路来实时处理来处理图像的设备，并将开发的视觉设备应用于移动机器人的自定点测量设备，以评估测量精度。今年的主要结果是以下三个点：1。当视觉设备实现道路表面视觉跟踪方法时，提出的路面视觉跟踪方法的开发是可以降低电路尺寸的。由于计算量的增加，开发的视觉设备能够使用FPGA设备旋风将其保持至110mm x 90mm，以降低设备尺寸和底物尺寸的尺寸。这使得可以将其安装在一个小型移动机器人中。 2。通过添加运动预测方法应用于移动机器人。这是一种对应于高速运动而不增加计算量的方法。这是因为加速度有限，并且从当前的移动速度中预测下一个移动位置，并搜索其周围区域，导致速度比当前速度快几倍。这允许测量目标移动机器人的运动。一个小型移动机器人的新设计和开发，该机器人带有适用于安装开发的视觉设备的横梁，可在时空和时间上进行高精度的旅行控制，而不会因跟踪道路表面而受到车轮滑动的影响。3。在此方法中使用Origin图像的位置进行校正，通过跟踪图像获得的实际位置与测量值之间发生了错误。为了抑制此错误的积累，机器人沿路线反复行进。假设误差发生在车辆周期中，则该系统的设计目的是测量车辆返回其初始位置时在车辆周期中发生的累积误差，并使其运行而不会显着脱离路径。研究结果描述了一种使用原点图像，爬行型移动机器人，视觉设备和实验结果纠正位置的方法。已经证实，该方法可以保持在单轮累积误差以下。从实用性的角度来看，这是一个重要的意义，因为它可以仅用摄像机而无需添加其他传感器来纠正累积错误。