安心・安全な高齢者用電動いすナビゲーションシステムの開発首都大学

都施策提案発表会電動イスナビゲーションシステム
安心・安全な高齢者用電動いす
ナビゲーションシステムの開発
首都大学東京大学院
理工学研究科数理情報科学専攻
福永力
2010.06.25
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都施策提案発表会電動イスナビゲーションシステム
提案概要
研究目標
研究開発概要
 第1プロジェクト:画像解析推進部の開発
 第2プロジェクト：ナビゲーション制御部の開発
画像解析推進部の研究計画概要
提案システム
第2プロジェクトに向かっての展望および
その後の期待される効果
2010.06.25
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研究目標
都施策提案発表会電動イスナビゲーションシステム
老人，障害者の使用する車イス，あるいは電動カート
に小型ビデオカメラおよび小型電子回路を搭載させる．
進行方向を捉えたカメラ画像のリアルタイム解析，動
的パターン処理を行い
 歩道から段差ある車道への転落
 段差なし車道への侵入
 （動的，静的）障害物への突入
などの回避を導くシステムの開発を行う
2010.06.25
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研究開発概要
ナビゲーションシステム概要（開発行程）
 プロジェクト1
都施策提案発表会電動イスナビゲーションシステム
 全体設計
 画像解析推進部の開発
–
–
–
–
CCDカメラ，モニタは商用製品の利用
パケット変換機は新たに開発
ルータ，TPCORE2は既存
TPCORE2のソフトウェア開発
 プロジェクト2
 ナビゲーションシステム
– 画像解析情報のブレーキ，モータ回転，
ステアリング機構への伝達
– 情報フィードバック機構の開発
2010.06.25
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画像解析推進部開発
カメラからの動画100fps（10msごと画像更新）
都施策提案発表会電動イスナビゲーションシステム
 前画面からの変動部（回転，並進移動部）の切り出し
 不変部の割り出し（段差，交通標識，ガードレール）
 これらの解析を10msで行う手法
 10msとは5km/hの速さで1.4cmの距離を移動
（フレームレートを30fpsとすれば5.2cmの移動）
最適画像認識（画像照合）アルゴリズムの選定
 単純処理：計算量小
 環境変動に対してロバストな（頑健な）手法
2010.06.25
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都施策提案発表会電動イスナビゲーションシステム
マッチトフィルタ（Matched Filter）法
 画像内物体平面移動
（回転，並進）の検出に
優れている
 FFT（高速フーリエ変換・
逆変換），ラプラス変換，座標変換
と計算量が多い
 照明変動，他物体との干渉に強い
 並列システムTPCORE2による計算
処理
 複数プロセッサを用いた負荷分散
 計算の並列化による処理速度
の向上
 FFT，逆FFTは並列アルゴリズム
が確立されている
2010.06.25
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マッチトフィルタ法実例
都施策提案発表会電動イスナビゲーションシステム
30fps画像
2010.06.25
グローリー工業（株）山本真也氏提供
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マッチトフィルタ環境変化対応例
都施策提案発表会電動イスナビゲーションシステム
30fps画像
グローリー工業（株）山本真也氏提供
2010.06.25
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第1プロジェクトのまとめと
第2プロジェクトへの展望
第1プロジェクト（1年程度のシステム設計＆基礎研究）
都施策提案発表会電動イスナビゲーションシステム
 マッチトフィルタ技法のTPCORE2ネットワークへの実装
 既存の高速ルータ，ネットワークを応用した10（30）ms内での
画像認識システムの構築を行う．その情報有効性の確認を
行う
第2プロジェクトへの移行：
 機械系，電気系の教員との共同研究による画像情報を取り
入れた電動車イスナビゲーションシステムの提案を行う
2010.06.25
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