Development of Image Segmentation for Autonomous Driving of Air-land Unmanned Aerial Vehicle

空地无人机自动驾驶图像分割研究进展

• 批准号: 22K12094
• 负责人: 芹川 聖一
• 金额: $ 2.08万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12094/
• 关键词: ３次元物体認識; セグメンテーション; 人工知能; 自律無人機; 画像処理

地域における物流の効率化によるCO2排出削減に向けて，空陸両用自律無人機での配送システムの開発が不可欠である．しかし，空陸両用自律無人機の活用において，自律的に飛行と走行を切り替える着陸点位置などの知能的環境感知の課題が残っている．そこで，本研究の学術的「問い」は「複雑環境に対する頑健性を飛躍的に向上させる新たな環境認識を確立できるか？」である．本研究では人工知能を用いた運転環境感知の自動化を持つ自律無人機の開発を目的としている．具体的には空から陸上の周囲環境を人工知能により認識し，安全に自律離着陸できるアルゴリズムを開発する．周囲環境を人工知能により認識するための有効な手段の一つはセグメンテーションである。セグメンテーションは，画像中の物体と背景の境界まで切り分け，その輪郭まで正確に推定するタスクであり，コンピュータビジョンの分野で最も重要なトピックの一つとして古くから研究が行われている．コンピュータに実行してほしい多くの視覚機能の中で，シーンを解析し，その中に含まれる物体を全て認識することは，現在でも最も挑戦的な課題である．本研究ではPV-RCNNというボクセルベースの手法とポイントベースの手法を組み合わせたフレームワークが提案されている．この手法では，点群のボクセル化データをもとに，3次元ボクセルCNNを用いて物体の特徴を抽出する．しかし，CNNによる分解能低下に伴い，物体の位置特定に影響を与えてしまう．そこで，本研究では，ボクセルCNNからの単一の出力のみでなく，より高分解能の出力も含めた複数の出力をRPNに入力させ，より小さい物体に対する検出精度を向上させることを行なっている．

为了通过提高该地区的物流效率来减少二氧化碳排放，必须开发使用空气升起的无人飞机的交付系统。但是，当使用自动空降的无人飞机进行空降时，在智能环境检测中仍然存在挑战，例如着陆点的位置，它在飞行和驾驶之间自动切换。因此，这项研究的学术问题是“我们可以建立一种新的环境意识，从而极大地改善对复杂环境的鲁棒性？”这项研究旨在开发一架使用人工智能自动化驱动环境检测的自动无人飞机。具体来说，我们将开发一种算法，该算法使用人工智能认识到空中陆地上的周围环境，并允许安全的自主起飞和降落。细分是一种通过人工智能识别周围环境的有效方法。细分是将图像中对象和背景之间的边界分开并准确估算其图像轮廓的任务，并且自从远古时代就被研究为计算机视觉领域中最重要的主题之一。在计算机希望执行的许多视觉功能中，分析场景并识别其中包含的所有对象仍然是当今最具挑战性的任务。这项研究提出了一个称为PV-RCNN的框架，该框架结合了基于体素的方法和基于点的方法。在此方法中，基于点云的体素数据，使用3D素Voxel CNN提取对象的特征。但是，由CNN引起的分辨率的减少会影响对象的定位。因此，在这项研究中，我们有多个输出，包括更高的分辨率输出，不仅是从体素CNN的单个输出，以提高较小对象的检测准确性。

项目成果

3D object detection using improved PointRCNN

使用改进的 PointRCNN 进行 3D 对象检测

• DOI: 10.1016/j.cogr.2022.12.001
• 发表时间: 2022
• 期刊: Cognitive Robotics
• 作者: Fukitani Kazuki;Shin Ishiyama;Lu Huimin;Yang Shuo;Kamiya Tohru;Nakatoh Yoshihisa;Serikawa Seiichi
• 通讯作者: Serikawa Seiichi

Grasp Position Estimation from Depth Image Using Stacked Hourglass Network Structure

使用堆叠沙漏网络结构从深度图像估计抓取位置

• 发表时间: 2022
• 作者: Zherui Xie;Masaaki Tsuzaki;Huimin Lu;Seiichi Serikawa;Keisuke Hamamoto; Huimin Lu; Yujie Li; Tohru Kamiya; Yoshihisa Nakatoh; Seiichi Serikawa
• 通讯作者: Keisuke Hamamoto; Huimin Lu; Yujie Li; Tohru Kamiya; Yoshihisa Nakatoh; Seiichi Serikawa

Improved point-voxel region convolutional neural network for small object detection

• DOI: 10.1117/12.2657106
• 发表时间: 2022-12
• 作者: Zherui Xie;Masaaki Tsuzaki;Huimin Lu;S. Serikawa

LWD-3D: Lightweight Detector Based on Self-Attention for 3D Object Detection

• DOI: 10.26599/air.2022.9150009
• 发表时间: 2022-12
• 期刊: CAAI Artificial Intelligence Research
• 作者: Shuo Yang;Huimin Lu;Tohru Kamiya;Y. Nakatoh;S. Serikawa

Noncontact button operation system using hand gestures

使用手势的非接触式按钮操作系统

• DOI: 10.1016/j.compeleceng.2021.107582
• 发表时间: 2022
• 期刊: Computers & Electrical Engineering
• 作者: Li Yujie;Hanaoka Osamu;Yang Shuo;Serikawa Seiichi
• 通讯作者: Serikawa Seiichi