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安心・安全な高齢者用電動いす ナビゲーションシステムの開発

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安心・安全な高齢者用電動いす ナビゲーションシステムの開発. 首都大学東京大学院 理工学研究科数理情報科学専攻 福永 力. 提案概要. 研究目標 研究開発概要 第 1 プロジェクト : 画像解析推進部の開発 第 2 プロジェクト:ナビゲーション制御部の開発 画像解析推進部の研究計画概要 提案システム 第 2 プロジェクトに向かっての展望および その後の期待される効果. 研究目標. 老人,障害者の使用する車イス,あるいは電動カートに小型ビデオカメラおよび小型電子回路を搭載させる. 進行方向を捉えたカメラ画像のリアルタイム解析,動的パターン処理を行い

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安心・安全な高齢者用電動いすナビゲーションシステムの開発安心・安全な高齢者用電動いすナビゲーションシステムの開発

首都大学東京大学院理工学研究科数理情報科学専攻

福永 力

都施策提案発表会 電動イスナビゲーションシステム

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提案概要
  • 研究目標
  • 研究開発概要
    • 第1プロジェクト:画像解析推進部の開発
    • 第2プロジェクト:ナビゲーション制御部の開発
  • 画像解析推進部の研究計画概要
  • 提案システム
  • 第2プロジェクトに向かっての展望およびその後の期待される効果

都施策提案発表会 電動イスナビゲーションシステム

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研究目標
  • 老人,障害者の使用する車イス,あるいは電動カートに小型ビデオカメラおよび小型電子回路を搭載させる.
  • 進行方向を捉えたカメラ画像のリアルタイム解析,動的パターン処理を行い
    • 歩道から段差ある車道への転落
    • 段差なし車道への侵入
    • (動的,静的)障害物への突入

などの回避を導くシステムの開発を行う

都施策提案発表会 電動イスナビゲーションシステム

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研究開発概要
  • ナビゲーションシステム概要(開発行程)
    • プロジェクト1
      • 全体設計
      • 画像解析推進部の開発
        • CCDカメラ,モニタは商用製品の利用
        • パケット変換機は新たに開発
        • ルータ,TPCORE2は既存
        • TPCORE2のソフトウェア開発
    • プロジェクト2
      • ナビゲーションシステム
        • 画像解析情報のブレーキ,モータ回転,ステアリング機構への伝達
        • 情報フィードバック機構の開発

都施策提案発表会 電動イスナビゲーションシステム

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画像解析推進部開発
  • カメラからの動画100fps(10msごと画像更新)
    • 前画面からの変動部(回転,並進移動部)の切り出し
    • 不変部の割り出し(段差,交通標識,ガードレール)
    • これらの解析を10msで行う手法
      • 10msとは5km/hの速さで1.4cmの距離を移動(フレームレートを30fpsとすれば5.2cmの移動)
  • 最適画像認識(画像照合)アルゴリズムの選定
    • 単純処理:計算量小
    • 環境変動に対してロバストな(頑健な)手法

都施策提案発表会 電動イスナビゲーションシステム

matched filter
マッチトフィルタ(Matched Filter)法
  • 画像内物体平面移動(回転,並進)の検出に優れている
    • FFT(高速フーリエ変換・逆変換),ラプラス変換,座標変換と計算量が多い
    • 照明変動,他物体との干渉に強い
  • 並列システムTPCORE2による計算処理
    • 複数プロセッサを用いた負荷分散
    • 計算の並列化による処理速度の向上
    • FFT,逆FFTは並列アルゴリズムが確立されている

都施策提案発表会 電動イスナビゲーションシステム

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マッチトフィルタ法実例

30fps画像

都施策提案発表会 電動イスナビゲーションシステム

グローリー工業(株)山本真也氏提供

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マッチトフィルタ環境変化対応例

30fps画像

都施策提案発表会 電動イスナビゲーションシステム

グローリー工業(株)山本真也氏提供

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第1プロジェクトのまとめと第2プロジェクトへの展望第1プロジェクトのまとめと第2プロジェクトへの展望
  • 第1プロジェクト(1年程度のシステム設計&基礎研究)
    • マッチトフィルタ技法のTPCORE2ネットワークへの実装
    • 既存の高速ルータ,ネットワークを応用した10(30)ms内での画像認識システムの構築を行う.その情報有効性の確認を行う
  • 第2プロジェクトへの移行:
    • 機械系,電気系の教員との共同研究による画像情報を取り入れた電動車イスナビゲーションシステムの提案を行う

都施策提案発表会 電動イスナビゲーションシステム

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