研究内容RESEARCHES

Smart Vision & Sensing 高速ビジョン・センシング

広島大学大学院先進理工系科学研究科 電気システム制御プログラム
スマートロボティクス研究室 教授
石井 抱 Idaku ISHII
>> 研究テーマ
1秒間に1000コマ以上の実時間画像処理を実現する高速ビジョン技術を始めとして、人間の感覚能力を遥かに上回る実時間センシング技術の確立を目指した情報システム/デバイスの研究開発を行うとともに、高速化・集積化を念頭においたアルゴリズムの研究、さらには人間には感じとることが難しい振動ダイナミクス等の情報を積極的利用した新たなセンシング技術の実現を目指します。

自動露出制御機能を搭載した高フレームレートビジョンシステム

本研究では,高フレームレートの輝度ヒストグラムに基づく画像処理を実時間で実行することで,露出時間を自動制御することが可能な高フレームレートビジョンシステムを提案する. 50/60Hzの交流電源供給に対応した100Hzでの照明のちらつきのような動的に照明の状態が変化する環境下においても,高速な現象の堅牢な画像処理のために高品質な高フレームレート画像を得ることが目的である.

開発されたビジョンシステムは,高速ビジョンプラットフォームのFPGA上へ輝度ヒストグラム計算をする回路モジュールを実装することで,2000fpの8-bitグレースケール512×512画素画像に対して256-bin輝度ヒストグラムを同時計算することが可能である. 高フレームレート輝度ヒストグラム計算に基づき,提案手法は2000fpsで512×512画素画像の自動露出制御を実現することができる.提案した自動露出アルゴリズムは,露光過多・不足がない取得画像のダイナミックレンジを改善するために,過度に暗い,過度に明るい画素を除外し,輝度ヒストグラムの有効範囲内の画素数を最大化することが可能である.

人間の眼では認識不可能である高速な100Hzのちらつきがある照明環境下での実験により,提案した自動露出制御機能を含む高フレームレートビジョンシステムを検証した.さらに,提案手法を高速カラートラッキングシステムへの応用も実現した.


Algorithm


Static scene no AE
(a) Static scene: No AE
WMV movie(8.1M)
Static scene with AE
(b) Static scene: With AE
WMV movie(7.1M)
Actve vision no AE
(c) Color object tracking: No AE
WMV movie(6.9M)
Actve vision with AE
(d) Color object tracking: With AE
WMV movie(27.6M)