研究内容人を支えるデジタルヒューマン

ビジュアルオドメトリを用いた三次元環境復元からの歩行足跡計画



研究概要
歩行中のヒューマノイド頭部に取り付けたステレオカメラを使用し,ビジュアルオドメトリを用いた三次元環境復元を行い,その情報から2.5次元の地図を用いた歩行足跡計画を行う.
  • ビジュアルオドメトリを用いた時系列距離画 像からの高速且つ密な三次元環境復元
  • 2.5次元環境地図を用いた歩行足跡計画
  • 実時間処理を確保(320[msec/frame])
三次元環境復元
テクスチャからの特徴点追跡と距離画像を用いて,6次元のカメラ移動量推定を行い,隣接間距離画像を位置合わせする.



対応点評価・RANSACによるロバスト推定

nフレームまで追跡 可能な特徴点を用い て推定をおこなうこ とにより,蓄積誤差, 推定ミスをローカル に吸収する.

2.5次元マップの生成
 ‐任意のフレーム数ごとに, 足跡計画に適した2.5次元の 地図に変換する事によりデー タを統合する.
2.5D Heightmap 3D Reconstruction

Reconstruction from 80 frames of data
歩行足跡計画
2.5 次元環境地図から段差や凹凸などをヒューリスティックに重み付けし,着地位置の状態遷移のセットから動的計画法
により最適な足跡列を計画できる
  • 環境地図はセルで構成される
  • 足跡推移は推移の候補Q,関連コストcost,許容コストHCupper,HClower,跨ぎ越える事のできる最大高さclearanceで表される
  • 本計画は,全ての位置について配置コスト,ステップコスト,経験則の3種から評価を行う
ヒューマノイドロボット「H7」からの画像列を基に2.5次元地図を作成し,オフラインで足跡計画を行った
  • マップは,現在から過去30フレームを持つ
  • 286フレーム分のデータを使用
  • 約5x4[m2]の地図

 
3D Reconstruction  
 
offline footstep planning  
ヒューマノイドロボット「H7」での実験

ヒューマノイドロボット H7(147cm, 58kg, 30DOF)
CPU: Xeon 3.06GHz Dual
IEEE1394 CMOS camera:320X240 pixel
  • 復元されるデータを2次元マップに変換し,オンラインで足跡計画をおこなう
  • ゴール位置はスタート地点から進行方向に4[m],左方向に2[m]と設定する
  • マップは,現在から過去20フレームをロボット座標系で持ち,そのマップをオドメトリ情報を用いてグローバル座標系へ変換する
  • マップは120[msec]の周期,パスは4歩ごとに更新する
  • 歩行時間:約1分,誤差:10%以内(歩行距離に対して),マップの大きさ:約5x4[m2] 処理速度:320[msec/frame]

environment

Snapshots of the humanoid H7

Stereo image sequences
Onlline footstep planning