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全方位動画像からの両眼ステレオ画像生成による移動ロボットの遠隔操縦

全方位動画像からの両眼ステレオ画像生成による移動ロボットの遠隔操縦. 米田美里　山澤一誠　竹村治雄　横矢直和 奈良先端科学技術大学院大学. 発表の流れ. はじめに　 ー移動ロボットの遠隔操縦についてー 目的 従来のテレプレゼンス手法 提案手法　 ー遠隔操縦のためのテレプレゼンス手法ー 提案手法を用いた遠隔操縦システム 操作実験 実験結果 おわりに 今後の課題. はじめに. 移動ロボットの遠隔操縦に関する研究が注目 　されている. テレプレゼンスの技術により操作性が向上する. 遠隔操縦のためのテレプレゼンスへの要求. ３６０度の自由な見回し.

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全方位動画像からの両眼ステレオ画像生成による移動ロボットの遠隔操縦

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Presentation Transcript

  1. 全方位動画像からの両眼ステレオ画像生成による移動ロボットの遠隔操縦全方位動画像からの両眼ステレオ画像生成による移動ロボットの遠隔操縦 米田美里　山澤一誠　竹村治雄　横矢直和 奈良先端科学技術大学院大学

  2. 発表の流れ • はじめに　ー移動ロボットの遠隔操縦についてー • 目的 • 従来のテレプレゼンス手法 • 提案手法　ー遠隔操縦のためのテレプレゼンス手法ー • 提案手法を用いた遠隔操縦システム • 操作実験 • 実験結果 • おわりに • 今後の課題

  3. はじめに 移動ロボットの遠隔操縦に関する研究が注目 　されている テレプレゼンスの技術により操作性が向上する

  4. 遠隔操縦のためのテレプレゼンスへの要求 • ３６０度の自由な見回し • 奥行きの知覚（ステレオ画像等） 目的 • テレプレゼンスを備えた、移動ロボット遠隔操縦 　システムを提案する

  5. 従来のテレプレゼンス手法（１） • ステレオカメラを頭の回転に追従させる （ポータブルネットワークロボット（東大）など) • 動的環境にも対応可能である • 解像度は高い • 見回しに遅延が生じる

  6. 従来のテレプレゼンス手法（２） • 全方位画像センサによるテレプレゼンス 　（尾上ら，‘９８） • 頭の回転に対して時間遅延なく透視投影画像が 　提示できる • 解像度は低い • 提示画像は単眼の画像である

  7. 従来のテレプレゼンス手法（３） • 全方位画像センサによるステレオ画像作成（山口ら，‘９９） • 頭の回転に対して時間遅延 　なくステレオ画像を表示可能 　である • 解像度は低い • ロボットは常に移動している 　ことが条件となる • 操作者の視点と実際のロボットの位置が異なる

  8. 提案手法 • １台の全方位画像センサによる 　移動ロボットの状態に応じた画像表示 • 静的環境を仮定する • 操作者によるロボットの操作状態を２種類に分ける 移動状態：ロボットを移動させる 注視状態：ロボットを静止させ、周囲を注視する • 注視状態における両眼ステレオ画像

  9. HyperOmni Vision[山澤ら ’96] • 双曲面ミラーを用いた全方位画像センサ • センサの周囲３６０度の画像を一度に取得 • ミラー焦点からみた透視投影画像に変換可能 HyperOmni Vision 全方位画像 透視投影画像

  10. 移動状態と注視状態 ロボット 操作者

  11. 移動状態の提示画像 • 尾上らの手法（従来手法２）を使う

  12. 注視状態の提示画像の生成 １台の全方位画像センサからのステレオ画像作成 ①ロボットを一周回転させ、画像を取得

  13. 左目 視線方向 左目 視点位置 　頭の向き 頭の向き 右目 視線方向 右目 視点位置 注視状態の提示画像の生成 ②左右の視点位置の全方位画像を使って、透視投影画像を作成 全方位画像 ロボットの回転中心

  14. 試作した遠隔操縦システムの概要

  15. 使用した機器 全方位画像センサ　： HyperOmni vision ver.2A 移動ロボット　　　　　: Nomad-200 計算機 : SGIOnyx2IR2 （MIPSR10000195MHz16CPU) 磁気トラッカー ： POLHEMUS 3SPACE FASTRAK HMD ： OLYMPUS Mediamask 無線LAN ： RangeLAN2(1.6Mbps) 画像無線送受信機 ： Premier Wireless

  16. 操作実験　 ー遠隔操縦システムの試作と実験ー 提案手法を用いた遠隔操縦システムにより実験を行う

  17. 操作実験　 ー注視状態の画像生成ー

  18. 実験環境 ９２０ｃｍ×９２０ｃｍの屋内実験室

  19. 実験概要　 ー　ビデオ　－

  20. 実験結果　 ー　ビデオ　－ 全方位画像 移動ロボット 透視投影画像 操作者

  21. 実験結果　 （移動状態） 　一枚の透視投影画像を生成する時間 ：　約16ミリ秒 HMDの画像更新間隔 ：　約33ミリ秒 　磁気センサのデータ取得間隔 ：　約8.3ミリ秒 　頭を回転させてから視線方向の 　画像が表示されるまで 　　　　　　　　：　約0.1秒 （注視状態） 　画像取得中は移動状態と同じ 　ステレオ画像表示時は画像取得時間がかからない 　（約５７ミリ秒）

  22. 取得する 位置 実際に取得 した位置 0.31cm 実験結果　 • 移動ロボットの操作において • 　ジョイスティックの命令を取得する間隔 :0.02秒 • 　移動ロボットに命令を送るタイミング :　約0.04秒から1.5秒 • 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（平均0.08秒） • 作成したステレオ画像について 画像センサの軌跡 取得時間の遅れにより 最高0.31cm視点位置がずれる

  23. おわりに • １台の全方位画像センサによる移動ロボットの操作状態に応じた画像表示手法を提案 • 遠隔操縦システムを試作し、自由な見回しと操作状態に応じた奥行き知覚が可能であることを確認

  24. 移動ロボットを自分の代理身体として利用した移動ロボットを自分の代理身体として利用した 遠隔コミュニケーションの実現 今後の課題 • 注視状態における画像取得時間の短縮 • 動的環境に対応 • コミュニケーションのためのツールの設置 　（マイク、スピーカー）

  25. HyperOmni Visionの構成 • ２葉双曲面ミラーと • ＴＶカメラから構成 • カメラのレンズ中心を双曲面ミラーの焦点位置に配置

  26. HyperOmni Visionによる 透視投影画像生成

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