自律移動ロボットのためのFPＧAを用いたオプティカルフローのリアルタイム計算

摘要

本論文ではリアルタイムにオプティカルフローを計算する手法を提案する。実験には自律移動ロボットに搭載したステレオカメラ[1]を利用した。このロボットは距離センサとしてステレオカメラを利用しており、立体物情報を用いて自己位置認識をしている。[2][3]本研究はステレオカメラの画像情報を用いてオプティカルフローを取得し、距離情報に加えて利用することで自己位置認識の精度向上を目的としたものである。オプティカルフローの基本的な手法として勾配法やブロックマッチング法がある。また、SIFT やSURF 等の手法で不変特徴点を検出し、不変特徴点同士による対応点探索が研究されている。[6]対応点探索においては段階的に解像度を落とした画像を用いることで少ない計算量で広い範囲を探索する粗密探索が一般的に用いられる。[7] しかしこれらの手法はフレームバッファを必要としたり、計算量の多い特徴点検出を行う必要がある。本研究で用いるロボットは複数の機能を単一のFPGA に搭載することで、シンプルなシステムを構築することができる。しかしそのためには省リソースかつリアルタイムであることが求められる。そこで本研究ではブロックマッチング法を工夫することにより、フレームバッファを用いないでリアルタイムにオプティカルフローを計算する回路をFPGA に実装し、その動作を検証した。