移動ロボットのためのステレオカメラによる障害物検出のためのブロックマッチングの評価
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開始行:
[[太田研 公開用Wiki]]
*移動ロボットのためのステレオカメラによる障害物検出のため...
#contents
*はじめに [#j05b81c6]
近年では自律的に移動するロボットの研究などが盛んにおこな...
企業や研究機関はロボット開発などに力を入れているが
自律的に移動するロボットの開発が盛んにおこなわれてきてい...
工場の中や人などが立ち入らない場所など決められた場所でロ...
自律的にロボットを障害物検出を行うのにレーザーを用い距離...
しかし,概要で述べた通りLiDARはカメラに比べて比較的高価で...
安価なセンサーであるカメラを用いて距離を計測することがで...
そこで本研究ではOpenCVにあるブロックマッチング[2][3]の関...
*背景理論 [#d93ccc79]
つくばチャレンジの課題の1つとして障害物検出があるが,
その際にロボットと障害物との間の距離を測定する必要がある.
ステレオカメラでは3次元空間から得られた2次元情報を3次元情...
変換する操作が行われる.
この操作で三角測量の原理[4]が用いられる.
CENTER:#ref(../Stereo_Triangulation.png,center,50%)
CENTER:&size(14){図1:ステレオカメラ 三角測量[4]};
*評価実験 [#d93ccc79]
**実験手段 [#d93ccc79]
今回用いたロボットはRevast社が開発したScamperにUSBカメラ...
カメラについては2つのカメラ間の距離は6.5cm~
距離を計測する対象物として段ボールに~
チェッカーボードを張り付けたモノを使用した.~
**実験手順 [#d93ccc79]
1.キャリブレーション[5][6]~
2.ブロックマッチング[2][3][7]で視差を取得~
3.Rviz[4]を起動~
**実験結果 [#d93ccc79]
***静止状態 [#d93ccc79]
CENTER:#ref(../result.png,center,50%)
CENTER:&size(14){図2:ステレオカメラ 三角測量[1]};
~
~
CENTER:#ref(../result_difference.png,center,50%)
CENTER:&size(14){図3:実際距離と計測距離との差[4]};
~
~
以下の画像は実験の際に取得した真上からの画像[8]である.~
~
~
CENTER:#ref(../1m.png,center,50%)
CENTER:&size(14){図4:1m};
~
~
CENTER:#ref(../1.5m.png,center,50%)
CENTER:&size(14){図5:1.5m};
~
~
CENTER:#ref(../2m.png,center,50%)
CENTER:&size(14){図6:2m};
~
~
CENTER:#ref(../2.5m.png,center,50%)
CENTER:&size(14){図7:2.5m};
~
~
CENTER:#ref(../3m.png,center,50%)
CENTER:&size(14){図8:3m};
~
~
CENTER:#ref(../3.5m.png,center,50%)
CENTER:&size(14){図9:3.5m};
~
~
CENTER:#ref(../4m.png,center,50%)
CENTER:&size(14){図10:4m};
~
~
***動作状態(対象物体に近づいていく状況)[#d93ccc79]
[0.5mから1.5mの間を移動時]
~
~
stereoBM,stereoSGBMともにロボットの動きに合わせてほぼ正確...
いることを確認~
[1mから2mの間を移動時]~
~
多少カメラからの実際の位置よりズレてはいたが~
stereoBM,stereoSGBMともに~
ロボットの動きに合わせて前後にぶれたりすることなく~
グリッド上を対象物が動いていることを確認.~
[1.5mから2.5mの間を移動時]
~
~
ロボットを移動させたときに対象物の点群が大きくぶれている...
~
*まとめ [#d93ccc79]
**静止状態 [#d93ccc79]
静止状態で実験を行ってみたところ,stereoBM,stereoSGBMとも...
距離をほぼ正確な位置に対象物の点群が表示されていることを...
しかし,1.5m地点以降になるとstereoBM[2][7],stereoSGBM[3][7...
そして2.5m地点以降ではstereoBMでは対象物の点群を確認する...
一方,stereoSGBMの方では1.5m地点までは対象物を確認すること...
2m以降では対象物を確認することができなかった.
**動作状態 [#d93ccc79]
対象物体から2m以上の距離ではロボット動作時に対象物の位置...
1.5m以内では対象物の位置が比較的ぶれることなく安定していた.
*考察 [#d93ccc79]
およそ2m以降で対象物が表示されなかった原因として画像サイ...
今回はカメラから対象物までの距離を測定するのにブロックマ...
画像サイズを大きくすればピクセル数が増えることによりカメ...
stereoBM[2][7],stereoSGBM[3][7]両者とも障害物までの距離が...
stereoSGBMでも2m以降は対象物を確認することはできなかった...
今回基礎実験ということでOpenCVにあるstereoBMとstereoSGBM...
点群で表示させてみることで対象物が表示されていることを確...
*参考文献 [#d93ccc79]
[1]村上公介.移動ロボットのためのステレオカメラを用いた障...
[2]OpenCV: cv::StereoBM Class Reference :~
https://docs.opencv.org/master/d9/dba/classcv_1_1StereoBM...
[3]OpenCV:cv::StereoSGBM Class Reference :~
https://docs.opencv.org/master/d2/d85/classcv_1_1StereoSG...
[4]ZMP robot of everything : https://www.zmp.co.jp/knowle...
[5]ROS stereo calibration : http://wiki.ros.org/camera_ca...
(最終閲覧日:2021/02/27)~
[6]鹿貫悠多 「scamperによるROS&Raspberry Pi製作入門」 株...
[7]長谷川和彦,岩崎和博,片山大貴,西谷友汰,間所洋和,佐藤和...
よる電動車いすの自動操縦支援 秋田県立大学 脳情報工学研究...
究.p.3,2014:~
http://www.akita-pu.ac.jp/neuro/jisyuken/H26/h26wheelchai...
日:2021/02/18)~
[8]ja/rviz-ROS Wiki : http://http://wiki.ros.org/ja/rviz(...
[9]つくばチャレンジ2019 :~
https://tsukubachallenge.jp/2019/regulations/tasks(最終閲...
終了行:
[[太田研 公開用Wiki]]
*移動ロボットのためのステレオカメラによる障害物検出のため...
#contents
*はじめに [#j05b81c6]
近年では自律的に移動するロボットの研究などが盛んにおこな...
企業や研究機関はロボット開発などに力を入れているが
自律的に移動するロボットの開発が盛んにおこなわれてきてい...
工場の中や人などが立ち入らない場所など決められた場所でロ...
自律的にロボットを障害物検出を行うのにレーザーを用い距離...
しかし,概要で述べた通りLiDARはカメラに比べて比較的高価で...
安価なセンサーであるカメラを用いて距離を計測することがで...
そこで本研究ではOpenCVにあるブロックマッチング[2][3]の関...
*背景理論 [#d93ccc79]
つくばチャレンジの課題の1つとして障害物検出があるが,
その際にロボットと障害物との間の距離を測定する必要がある.
ステレオカメラでは3次元空間から得られた2次元情報を3次元情...
変換する操作が行われる.
この操作で三角測量の原理[4]が用いられる.
CENTER:#ref(../Stereo_Triangulation.png,center,50%)
CENTER:&size(14){図1:ステレオカメラ 三角測量[4]};
*評価実験 [#d93ccc79]
**実験手段 [#d93ccc79]
今回用いたロボットはRevast社が開発したScamperにUSBカメラ...
カメラについては2つのカメラ間の距離は6.5cm~
距離を計測する対象物として段ボールに~
チェッカーボードを張り付けたモノを使用した.~
**実験手順 [#d93ccc79]
1.キャリブレーション[5][6]~
2.ブロックマッチング[2][3][7]で視差を取得~
3.Rviz[4]を起動~
**実験結果 [#d93ccc79]
***静止状態 [#d93ccc79]
CENTER:#ref(../result.png,center,50%)
CENTER:&size(14){図2:ステレオカメラ 三角測量[1]};
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CENTER:#ref(../result_difference.png,center,50%)
CENTER:&size(14){図3:実際距離と計測距離との差[4]};
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以下の画像は実験の際に取得した真上からの画像[8]である.~
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CENTER:#ref(../1m.png,center,50%)
CENTER:&size(14){図4:1m};
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CENTER:#ref(../1.5m.png,center,50%)
CENTER:&size(14){図5:1.5m};
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CENTER:#ref(../2m.png,center,50%)
CENTER:&size(14){図6:2m};
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CENTER:#ref(../2.5m.png,center,50%)
CENTER:&size(14){図7:2.5m};
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CENTER:#ref(../3m.png,center,50%)
CENTER:&size(14){図8:3m};
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CENTER:#ref(../3.5m.png,center,50%)
CENTER:&size(14){図9:3.5m};
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CENTER:#ref(../4m.png,center,50%)
CENTER:&size(14){図10:4m};
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***動作状態(対象物体に近づいていく状況)[#d93ccc79]
[0.5mから1.5mの間を移動時]
~
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stereoBM,stereoSGBMともにロボットの動きに合わせてほぼ正確...
いることを確認~
[1mから2mの間を移動時]~
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多少カメラからの実際の位置よりズレてはいたが~
stereoBM,stereoSGBMともに~
ロボットの動きに合わせて前後にぶれたりすることなく~
グリッド上を対象物が動いていることを確認.~
[1.5mから2.5mの間を移動時]
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ロボットを移動させたときに対象物の点群が大きくぶれている...
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*まとめ [#d93ccc79]
**静止状態 [#d93ccc79]
静止状態で実験を行ってみたところ,stereoBM,stereoSGBMとも...
距離をほぼ正確な位置に対象物の点群が表示されていることを...
しかし,1.5m地点以降になるとstereoBM[2][7],stereoSGBM[3][7...
そして2.5m地点以降ではstereoBMでは対象物の点群を確認する...
一方,stereoSGBMの方では1.5m地点までは対象物を確認すること...
2m以降では対象物を確認することができなかった.
**動作状態 [#d93ccc79]
対象物体から2m以上の距離ではロボット動作時に対象物の位置...
1.5m以内では対象物の位置が比較的ぶれることなく安定していた.
*考察 [#d93ccc79]
およそ2m以降で対象物が表示されなかった原因として画像サイ...
今回はカメラから対象物までの距離を測定するのにブロックマ...
画像サイズを大きくすればピクセル数が増えることによりカメ...
stereoBM[2][7],stereoSGBM[3][7]両者とも障害物までの距離が...
stereoSGBMでも2m以降は対象物を確認することはできなかった...
今回基礎実験ということでOpenCVにあるstereoBMとstereoSGBM...
点群で表示させてみることで対象物が表示されていることを確...
*参考文献 [#d93ccc79]
[1]村上公介.移動ロボットのためのステレオカメラを用いた障...
[2]OpenCV: cv::StereoBM Class Reference :~
https://docs.opencv.org/master/d9/dba/classcv_1_1StereoBM...
[3]OpenCV:cv::StereoSGBM Class Reference :~
https://docs.opencv.org/master/d2/d85/classcv_1_1StereoSG...
[4]ZMP robot of everything : https://www.zmp.co.jp/knowle...
[5]ROS stereo calibration : http://wiki.ros.org/camera_ca...
(最終閲覧日:2021/02/27)~
[6]鹿貫悠多 「scamperによるROS&Raspberry Pi製作入門」 株...
[7]長谷川和彦,岩崎和博,片山大貴,西谷友汰,間所洋和,佐藤和...
よる電動車いすの自動操縦支援 秋田県立大学 脳情報工学研究...
究.p.3,2014:~
http://www.akita-pu.ac.jp/neuro/jisyuken/H26/h26wheelchai...
日:2021/02/18)~
[8]ja/rviz-ROS Wiki : http://http://wiki.ros.org/ja/rviz(...
[9]つくばチャレンジ2019 :~
https://tsukubachallenge.jp/2019/regulations/tasks(最終閲...
ページ名:
![[PukiWiki]](image/pukiwiki.png "[PukiWiki]")
