ビジョンチップを用いた視覚情報処理に関する研究

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本研究では、リアルタイム多点計測のためのビジョンシステムの実現と応用展開を図ることを目的としている。多点計測とは、数千個単位の多数対象の状態変化から計測量を取得する枠組みのものであり、多くの応用分野において利用できる有効な画像計測である。しかし、同計測は新たな応用の実現に向けて、高サンプリングレート・スループットかつ低レイテンシで計測を実現することを必要としており、このためには高い計測処理性能が必要となる。本研究では、ビジョンチップと呼ばれる視覚デバイスが有する超並列処理構造を積極的に利用し、このような問題の解決にあたった。平成18年度は、前年度に製作したビジョンシステムの性能向上と、本システムを用いた応用開発を行った。製作したビジョンシステムは、リアルタイム視覚情報処理の実現に向けて、超並列処理構造を備えたコプロセッサの交換搭載を行うものである。今回は、多数領域の画像モーメントを高速に抽出する機能を備えた処理回路をコプロセッサとして搭載した。前年度において製作されたシステムでは、バスを介したデータ転送において遅延が大きかったため、応用展開に対して、十分な速度が実現されていなかった。そこで、転送回路の新規開発によって、このボトルネックを解消し、システムの性能向上を確認した。また、多点計測が有効に働く応用事例として、粒子計測と3次元計測の評価を取り上げ、評価を行った。粒子計測では、運動粒子群のパターン識別と、流体計測のリアルタイム化について実験を行い、その効果をまとめた。いずれも、これまで処理機能の不足によるサンプリングレートの低下によって、リアルタイムでの計測が困難であったが、新たに開発されたビジョンシステムによって、これらの問題が解消されることを確認した。3次元計測では、高速運動物体の形状をリアルタイムに取得可能なシステムを製作した。本システムは、多点計測を利用し、単一画像で計測が完了する枠組みを採用している。これによって、運動物体の観測が新たに可能となる。一方で、同枠組みでは、視覚情報処理の高速化が必要となるが、申請者の製作したシステムは、このような要求に応えることが可能である。また、画像情報から3次元情報への演算に関して、時系列データを効率的に利用する手法を提案した。以上の計測系を用い、非剛体変形や剛体運動の両者に関する評価実験を行い、その効果をまとめた。