Study for Floating Obstacles Detection by Shipboard Cameras

船载摄像机漂浮障碍物检测研究

基本信息

批准号：
20K04956
负责人：
小林充
金额：
$ 2.75万
依托单位：
National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本件は形状が多様・不特定な海上浮遊物のカメラによる検出を目指している。今年度はアルゴリズム調査、実装、水槽での撮影・検出実験、実船での撮影・検出実験を行った。まず、アルゴリズムについては、①AKAZE（Accelerated KAZE）特徴点検出アルゴリズムで画像からエッジやコーナーなど特徴のある部分を抜き出す②直前と現在の画像における特徴点群について、類似する特徴をもつ特徴点同士をマッチングさせリンクを定義する③座標差が大きいリンクを削除する④DBSCAN（Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise）クラスタリングアルゴリズムで特徴点の密度によるクラスタリングを行い、密度の薄い領域を排除し特徴点が集合している塊を障害物とする⑤障害物のBounding BoxをSORT（Simple Online and Realtime Tracking）アルゴリズムでトラッキングしIDを設定する、という処理を行い障害物の検出とトラッキングを実現するとともに、白波や光源の水面反射等の非障害物の検出を抑制できることが分かった。水槽や実海域でラジコンボートを走行させ、検出実験を行ったところ、60pixel以上の障害物影像を安定的に検出できることが分かった。比較として、YOLO v8（実験対象映像で再学習していないもの）で検出を行ったところ、出力カテゴリにboatがあるにもかかわらずほぼ全く検出しなかった。実用上の課題としては、輪郭のぼやけた障害物画像（①の処理で特徴点を抽出できない）、船体動揺や操舵などで視野が移動する場合（③で特徴点が削除されてしまう）、日光反射などで明暗ノイズが大きい場合（④のクラスタリングで排除できない）というものがある。来年度はより現実的なアルゴリズムの検討を進めていく。

这种情况旨在用具有多种形状并且未指定的相机检测海洋浮动物体。今年，我们对水族馆进行了算法研究，实施，射击和检测实验，并在实际船上进行了射击和检测实验。首先，关于算法，1）提取了使用Akaze（加速Kaze）特征点检测算法等图像中的边缘和拐角等特征。 2）在上一个图像和当前图像中具有相似功能的特征点，以定义链接。 3）删除具有较大坐标差异的链接。 4）使用DBSCAN（基于密度的具有噪声的应用程序的空间聚类）使用特征点的密度进行聚类算法）聚类算法，消除薄区域并使用集群在将特征点收集为障碍物中。 5）使用障碍物边界框进行排序（简单的在线和实时跟踪），已经发现该过程涉及使用算法跟踪和设置ID以实现障碍物检测和跟踪，并且可以抑制对光源的非目标检测，例如白波和水面反射。当无线电控制的船在水族馆中驱动并在实际水域中驱动时，进行了检测实验，发现可以稳定地检测到60像素或更多的障碍物图像。作为比较，当使用Yolo V8进行检测（尚未重新学习的实验视频）进行检测时，尽管输出类别中的船只是船，但几乎完全未被发现。实际问题包括具有模糊轮廓的障碍物的图像（不能通过在①中进行处理来提取特征点），当视野移动由于船体振荡或转向引起的移动（特征点将在③中删除），并且当光和暗噪声是由于太阳光线而引起的，因为太阳光的噪声很大，等等。明年，我们将继续考虑更现实的算法。

项目成果

期刊论文数量（13）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

立体視による他船検出・位置推定システムの開発

开发利用立体视觉检测和估计其他船舶位置的系统

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
太田博光;福井良輔;長橋尚也;山田雄太;高田寛大;小林充
通讯作者：
小林充

小型実験船「神峰」による自動化システムの機能確認試験

使用小型实验容器“Kamimine”进行自动化系统的功能确认测试

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Makiko Minami;Mitsuru KOBAYASHI;Kenjiro HIKIDA;Kentaroh KOKUBUN;仁木洋一;平田宏一，澤田涼平，小林充，齊藤詠子，佐藤圭二，宮崎恵子，南真紀子，國分健太郎，福戸淳司
通讯作者：
平田宏一，澤田涼平，小林充，齊藤詠子，佐藤圭二，宮崎恵子，南真紀子，國分健太郎，福戸淳司

可視光・遠赤外線画像と深層学習による浦賀水道航路の通航船舶の検出

使用可见光/远红外图像和深度学习检测通过浦贺水道航线的船只

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
海上技術安全研究所報告
影响因子：
0
作者：
小林充;丹羽康之;福戸淳司;岩崎一晴
通讯作者：
岩崎一晴

不特定浮遊障害物のカメラ画像検出プログラムの開発

不明漂浮障碍物摄像头图像检测程序开发

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
日本航海学会2023年春季講演予稿集
影响因子：
0
作者：
小林充;戸板佳祐;佐藤圭二
通讯作者：
佐藤圭二

Development of Prediction System for Ship Movements Using Machine Learning and Radar Images

利用机器学习和雷达图像开发船舶运动预测系统

DOI：
10.1109/smc53654.2022.9945113
发表时间：
2022
期刊：
2022 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC)
影响因子：
0
作者：
Nishizaki Chihiro;Takenaka Masako;Hirai Yurie;Okazaki Tadatsugi;Kobayashi Mitsuru
通讯作者：
Kobayashi Mitsuru