時空間微分法に基づく速度分布と運動パラメータの計測法

大学院自然科学研究科 産業創造工学専攻 機械知能システム講座
講師・山口 晃生
URL:http://server.mech.kumamoto-u.ac.jp/~kuchi/
E-mail:kuchi@kumamoto-u.ac.jp
速度ベクトルと運動パラメータの同時推定が可能なオプティカルフロー計算アルゴリズム
 多くの速度計算アルゴリズムは「不良設定問題」や「開口問題」および微係数推定に関する問題を抱えているが,本研究ではこれらの問題を回避して対象の速度場や運動パラメータを安定に算出できる速度計算アルゴリズムを提案している.提案アルゴリズムは,対象が剛体運動(並進・回転)だけでなく,速度や回転・発散が局所毎に異なる流れ場でもこれらの運動パラメータを計測できる.さらに,3次元的な流れ場のパラメータも動画像だけから測定できるよう拡張可能である.
速度分布計測センサとしての実装と応用
 ビデオカメラとPCを組み合わせて速度分布計測システムが構成できる.並進速度を計測した例と,速度分布を利用して運動領域のセグメンテーションを行った応用例をFigure 1とFigure 2に示す.

Optical flow and visual motion measurement : It is more and more important for practical vision sensors to recognize motion in the field of view because almost all observers and objects are mobile and are not expected to stay at a position.

Proposal of novel optical flow estimator : This algorithm can avoid “ill-posed problem” and “aperture problem” common in optical flow estimation and enables us to measure velocity field and motion parameters from a series of image contaminated with noise. It can be implemented in a modern PC with video camera and would be in a mobile phone with camera because it consists of some simple operations like subtraction, multiply-accumulation, and eigen value decomposition of a 3 x 3 matrix.

Figure 1. Camera and measured optical flow.

Figure 2. Motion segmentation from optical flow.

[キーワード] オプティカルフロー計測