船上・陸上カメラネットワークによる港湾環境三次元認識システム

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本研究は，港湾部における航行船舶の動向を自動的に監視し誘導できるような，視覚を中心とした高度で総合的な海上環境認識技術の開発を目的とする。そのために，陸上，および，船舶にカメラを設置，あるいは，搭載して写っている物体の認識と位置計測を行う。カメラを使って物体の三次元位置を計測するには，カメラを２台以上用いたステレオ画像計測がよく用いられる。これは，それぞれのカメラで対象物体へ視線を求めてその交点から三次元位置を求めるものであるが，このときカメラ自体の設置位置と向きをあらかじめ調べておく必要がある。この作業をカメラのキャリブレーションと呼ぶ。一般に，画像に写っている物体の画像座標と三次元座標の組を何組も測ることでキャリブレーションが行われるが，三次元座標の正確な測定は困難であり，また，本研究目的のように海を背景とした画像では，キャリブレーションに適した物体がそもそもあまり多くない。そこで，2022年度は，まず，キャリブレーション方法について検討し，キャリブレーション用に三次元座標を測定する物体の数を極力少なくしても，三次元座標が分からなくても各画像に共通して写っている物体の画像座標を利用することで，精度を落とさずにステレオカメラのキャリブレーションを実施する手法を開発した。この手法を利用して，陸上にカメラを多数設置し，多角的に船舶各部の位置を計測する実験を行った。また，船舶にもステレオカメラを搭載してキャリブレーションを実施したあと，実際の航海の画像を撮影した。この動画を解析し，画像中から船舶を自動で検出し，その位置を測定するプログラムを作成した。その測定した船舶の位置は，AIS（船舶自動識別装置）で得られた情報と比較できるように準備した。一方，着岸時などに岸壁の船舶の相対位置・姿勢を単眼カメラで計測する手法も併せて検討した。