昆虫の複眼視覚処理システムに基づく小型無人航空機の自動障害物回避

基于昆虫复眼视觉处理系统的小型无人机自动避障

• 批准号: 18J11084
• 负责人: 小林 直人
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18J11084/
• 关键词: 障害物回避; 自律制御; 運動推定; optic flow

本研究は、小型無人航空機（MAV）の安全性向上・活動領域拡大に向けて、障害物を瞬時に回避して飛行する自律制御システムを開発することを目的としている。この目的を実現するために、本研究では昆虫の複眼視覚処理システムをもとに考案された、Wide-Field-Integration (WFI) of optic flowという運動推定手法と、輝度を利用した画像の領域分割技術を組み合わせた障害物回避手法を提案した。Wide-Field-Integration of optic flowとは、カメラから得られるoptic flowという相対運動の情報を利用して、機体と周辺環境との相対速度・相対角速度を推定する手法である。Optic flowは相対速度・相対角速度以外に、対象物との距離の情報を含んでいる。しかし、従来のWFI of optic flowの処理では、optic flowの距離と速度の情報を分離することはできず、どちらか一方の値を推定するためには、もう一方の値を知る必要があった。提案手法では、画像を複数の画像領域に分割し、各画像領域に別々にWFI of optic flowを適用し処理することで、機体の速度と周辺環境との距離の両方を推定することを可能にした。提案手法の有効性は、計算機シミュレーションにより確認済みである。加えて、本研究では実用的な速度制御システムの開発のために、WFI of optic flowを用いたMAVの自律制御実験にも取り組んでいる。WFI of optic flowの理論上のシステムと、実際に構築できるシステムとの間にはギャップがある。そのため、実システムの制約の中で推定精度の高いシステムを設計する方法を研究している。本年度はその研究成果の一部をInternational Symposium on Engineering and Applied Scienceにて発表した。また、その他の研究成果も査読付き英文ジャーナルに投稿し、現在審査中である。

The purpose of this research is to develop a self-regulatory system for small unmanned aerial vehicles (MAVs) that can instantly avoid obstacles and fly while improving safety and expanding the scope of activities. This study aims to investigate the application of Wide-Field Integration (WFI) in insect vision and motion estimation. Wide-Field-Integration of optic flow, optical-flow, optical-flow, Optic flow contains information about relative velocity, relative angular velocity, and distance to an object. The processing of WFI of optic flow is necessary to separate the distance and speed of optic flow from each other. The proposed method is to divide a plurality of image fields into different ones, and to estimate the distance between the speed of the body and the environment. The proposal method has the property of computer, and the computer is used to confirm the information. In addition, this study is aimed at the development of velocity control systems, WFI of optic flow, and MAV self-control systems. The theoretical system of WFI of optic flow and the actual construction of the system are both contradictory. A study on the design method of high precision estimation system in the control of system parameters; This year's International Symposium on Engineering and Applied Science was held. The results of other research were reviewed.

项目成果

Conversion of Optic Flow in Practical Systems for Wide-Field-Integration

实际系统中光流的转换以实现广域集成

• 发表时间: 2018
• 作者: 岩田真美;桐原健真編（青野誠/岩田真美/上野大輔/大澤広嗣/大谷栄一/碧海寿広/落合建仁/桐原健真/オリオン・クラウタウ/ジャクリーン・ストーン/芹口真結子/髙橋秀慧/谷川穣/林淳/引野亨輔/舩田淳一/ジョン・ブリーン/朴澤直秀/星野靖二/松金直美/三浦隆司）;Naoto Kobayashi
• 通讯作者: Naoto Kobayashi