自律走行ロボットのための撮影位置の変化に堅牢な画像照合手法
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[[太田研 公開用Wiki]]
*自律走行ロボットのための撮影位置の変化に堅牢な画像照合手...
#contents
*はじめに [#def8585d]
**移動ロボットとは [#m45d126d]
自律走行ロボットとは人間が操作するのではなく，ロボット自...
#ref(robot.png,center,50%)
**研究目的 [#fcaf37d9]
ロボットに必要な自己位置推定は，一般的にレーザーレンジフ...
この方法では空間の3次元情報を取得することで高精度の自己位...
それに対して本研究ではカメラ画像を用いた画像処理で自己位...
~具体的には以下の方法で自己位置推定を行う．
+人がロボットを自律走行を行う経路上を手動で走行させ，経路...
+撮影した画像から目印となる画像を選ぶ．
+選んだ画像を探しながら自律走行を行い，画像を見つけること...
~ここで目印として選んだ画像を探す際にはテンプレートマッチ...
**問題点 [#h6da3b42]
本研究で扱うロボットは基本的に屋外を走行することを想定し...
#ref(issue.png,center,80%)
左と真ん中の画像は同じ位置から撮影された画像であるが，明...
~2つ目の問題点は人や車などの障害物による遮蔽である．先ほ...
~3つ目は撮影地点の変化という問題である．ロボットが自律走...
~この3つの問題点のうち，照明条件の変化，遮蔽に対応したAcc...
*既存手法 Accumulated Block Match [#c6212f6f]
**手法 [#y39c2af1]
既存手法であるAccumulated Block Matchはテンプレートマッチ...
#ref(abm2.png,center,50%)
ここでは探索対象画像上の点(x,y)での照合を例に説明する．テ...
**既存手法の効果 [#j404f825]
画像に影等が写り，局所的な明るさの変化が起こった場合，障...
~しかし既存手法は，屋外環境でテンプレートマッチングを行う...
*提案手法 Flexible Sub-window Matching [#ndc6aa62]
**手法 [#u13cf4a1]
提案手法は既存手法を改良した手法である．
ここでも探索対象画像上の点(x,y)での照合を例に説明する．
#ref(fig02-1.png,center,50%)
まず既存手法と同様にテンプレート画像を複数のブロック領域...
~このとき，最も右端のブロックEはテンプレート画像の範囲か...
**効果 [#a0e55fcf]
テンプレートを複数のブロック領域に分割することは既存手法...
何も工夫をせず，探索対象画像からブロックの探索範囲を切り...
**高速化 [#i25283de]
***高速化手法1 [#q256184f]
分割した各ブロックをテンプレートとして探索対象画像全体を...
そして各ブロックのスコアを求める際に，この結果画像から必...
#ref(speedup1.png,center,50%)
***高速化手法2 [#b33a811c]
探索対象画像上の点ｘ，ｙにテンプレートを置いた時と，その...
点(x,y)のベストスコアがBの範囲に含まれていれば点(x＋1,y)...
#ref(fig03.png,center,50%)
***高速化の効果 [#f4e472e5]
高速化の効果は以下の表のようになった．計測に使った画像の...
CENTER:表1 高速化の効果
|CENTER:手法|CENTER:1枚あたりの実行速度|
|CENTER:正規化相互相関マッチング|CENTER:約0.075秒|
|CENTER:ABM|CENTER:約0.6秒|
|CENTER:FSwM|CENTER:20分以上|
|CENTER:FSwM|CENTER:約2.0秒|
高速化なしでは1枚の照合に20分以上かかっていたが，高速化を...
*実験 [#m71286b8]
**実験方法 [#z242f6a4]
テンプレート画像と照明条件が異なる画像列を探索対象画像と...
画像列は実際にロボットを走行させ撮影した全182枚の画像列で...
提案手法と既存手法でそれぞれ照合を行い，その結果を比較す...
**結果 [#gbc7a348]
結果が以下のグラフである．
#ref(result.png,center,50%)
赤が提案手法，緑が既存手法，青いラインがテンプレート画像...
このグラフから既存手法，提案手法のどちらも照明条件が変化...
提案手法では撮影地点付近でも高いスコアが出ていることがわ...
このことから，提案手法であるFSwMは既存手法と同様に照明条...
~また，次の画像は撮影地点から前後2ｍズレた位置の画像に提...
#ref(result-2.png,center,50%)
各ブロックの動きを見て本当に撮影地点のズレを吸収できてい...
画像の大きな赤枠がマッチング位置，小さい枠が各ブロックの...
各ブロックの色はスコアが低いほど青に近く，スコアが高いほ...
画像から２ｍ手前では各ブロックが内側に，２ｍ奥では外側に...
*まとめ [#bd5a4e83]
本論文では，自律走行ロボットがテンプレートマッチングを用...
を複数のブロック領域に分割することはABMと同様であり，ABM...
*参考文献 [#x8274716]
[1] 斉藤 文彦，"ブロック照合投票処理を用いた遮へいに強い...
電子情報通信学会論文誌D,Vol.J84-D-,no.10,pp.2270-2279,20...
~[2] 山城 容一朗，怡土 順一，竹村 憲太郎，松本 吉央，...
司，"ビューシーケンスに基づく照明変化に頑健な屋内外ナビゲ...
本ロボット学会誌，Vol.27,No.7, pp.768-773,2009.
~[3] 松本 吉央，稲葉 雅幸，井上 博弁，"ビューベースド...
ロボットナビゲーション，日本ロボット学会誌，Vol.20,No.5, ...
~[4] "パターンマッチング（正規化相関など）",http://imagin...
entry-186.html,(access Jan 27,2017).
~[5] 田村秀行, "コンピュータ画像処理", オーム社, 2002
~[6] WillowGarage,"OpenCV",http://opencv.org/,(access Jan...
終了行:
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*自律走行ロボットのための撮影位置の変化に堅牢な画像照合手...
#contents
*はじめに [#def8585d]
**移動ロボットとは [#m45d126d]
自律走行ロボットとは人間が操作するのではなく，ロボット自...
#ref(robot.png,center,50%)
**研究目的 [#fcaf37d9]
ロボットに必要な自己位置推定は，一般的にレーザーレンジフ...
この方法では空間の3次元情報を取得することで高精度の自己位...
それに対して本研究ではカメラ画像を用いた画像処理で自己位...
~具体的には以下の方法で自己位置推定を行う．
+人がロボットを自律走行を行う経路上を手動で走行させ，経路...
+撮影した画像から目印となる画像を選ぶ．
+選んだ画像を探しながら自律走行を行い，画像を見つけること...
~ここで目印として選んだ画像を探す際にはテンプレートマッチ...
**問題点 [#h6da3b42]
本研究で扱うロボットは基本的に屋外を走行することを想定し...
#ref(issue.png,center,80%)
左と真ん中の画像は同じ位置から撮影された画像であるが，明...
~2つ目の問題点は人や車などの障害物による遮蔽である．先ほ...
~3つ目は撮影地点の変化という問題である．ロボットが自律走...
~この3つの問題点のうち，照明条件の変化，遮蔽に対応したAcc...
*既存手法 Accumulated Block Match [#c6212f6f]
**手法 [#y39c2af1]
既存手法であるAccumulated Block Matchはテンプレートマッチ...
#ref(abm2.png,center,50%)
ここでは探索対象画像上の点(x,y)での照合を例に説明する．テ...
**既存手法の効果 [#j404f825]
画像に影等が写り，局所的な明るさの変化が起こった場合，障...
~しかし既存手法は，屋外環境でテンプレートマッチングを行う...
*提案手法 Flexible Sub-window Matching [#ndc6aa62]
**手法 [#u13cf4a1]
提案手法は既存手法を改良した手法である．
ここでも探索対象画像上の点(x,y)での照合を例に説明する．
#ref(fig02-1.png,center,50%)
まず既存手法と同様にテンプレート画像を複数のブロック領域...
~このとき，最も右端のブロックEはテンプレート画像の範囲か...
**効果 [#a0e55fcf]
テンプレートを複数のブロック領域に分割することは既存手法...
何も工夫をせず，探索対象画像からブロックの探索範囲を切り...
**高速化 [#i25283de]
***高速化手法1 [#q256184f]
分割した各ブロックをテンプレートとして探索対象画像全体を...
そして各ブロックのスコアを求める際に，この結果画像から必...
#ref(speedup1.png,center,50%)
***高速化手法2 [#b33a811c]
探索対象画像上の点ｘ，ｙにテンプレートを置いた時と，その...
点(x,y)のベストスコアがBの範囲に含まれていれば点(x＋1,y)...
#ref(fig03.png,center,50%)
***高速化の効果 [#f4e472e5]
高速化の効果は以下の表のようになった．計測に使った画像の...
CENTER:表1 高速化の効果
|CENTER:手法|CENTER:1枚あたりの実行速度|
|CENTER:正規化相互相関マッチング|CENTER:約0.075秒|
|CENTER:ABM|CENTER:約0.6秒|
|CENTER:FSwM|CENTER:20分以上|
|CENTER:FSwM|CENTER:約2.0秒|
高速化なしでは1枚の照合に20分以上かかっていたが，高速化を...
*実験 [#m71286b8]
**実験方法 [#z242f6a4]
テンプレート画像と照明条件が異なる画像列を探索対象画像と...
画像列は実際にロボットを走行させ撮影した全182枚の画像列で...
提案手法と既存手法でそれぞれ照合を行い，その結果を比較す...
**結果 [#gbc7a348]
結果が以下のグラフである．
#ref(result.png,center,50%)
赤が提案手法，緑が既存手法，青いラインがテンプレート画像...
このグラフから既存手法，提案手法のどちらも照明条件が変化...
提案手法では撮影地点付近でも高いスコアが出ていることがわ...
このことから，提案手法であるFSwMは既存手法と同様に照明条...
~また，次の画像は撮影地点から前後2ｍズレた位置の画像に提...
#ref(result-2.png,center,50%)
各ブロックの動きを見て本当に撮影地点のズレを吸収できてい...
画像の大きな赤枠がマッチング位置，小さい枠が各ブロックの...
各ブロックの色はスコアが低いほど青に近く，スコアが高いほ...
画像から２ｍ手前では各ブロックが内側に，２ｍ奥では外側に...
*まとめ [#bd5a4e83]
本論文では，自律走行ロボットがテンプレートマッチングを用...
を複数のブロック領域に分割することはABMと同様であり，ABM...
*参考文献 [#x8274716]
[1] 斉藤 文彦，"ブロック照合投票処理を用いた遮へいに強い...
電子情報通信学会論文誌D,Vol.J84-D-,no.10,pp.2270-2279,20...
~[2] 山城 容一朗，怡土 順一，竹村 憲太郎，松本 吉央，...
司，"ビューシーケンスに基づく照明変化に頑健な屋内外ナビゲ...
本ロボット学会誌，Vol.27,No.7, pp.768-773,2009.
~[3] 松本 吉央，稲葉 雅幸，井上 博弁，"ビューベースド...
ロボットナビゲーション，日本ロボット学会誌，Vol.20,No.5, ...
~[4] "パターンマッチング（正規化相関など）",http://imagin...
entry-186.html,(access Jan 27,2017).
~[5] 田村秀行, "コンピュータ画像処理", オーム社, 2002
~[6] WillowGarage,"OpenCV",http://opencv.org/,(access Jan...
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