FPGAによるロボットヘッドのリアルタイム位置姿勢計測の実装

摘要

ステレオカメラとField Programmable Gate Array（FPGA）を用いて，リアルタイムでカメラ位置姿勢計測を行うシステムを構築した．空間内に固定されたマーカに対するカメラの位置姿勢を，ステレオカメラを用いて取得したマーカの3点の特徴点の三次元座標から計算する．この三次元座標の計算精度は，特にカメラ姿勢の計算結果に大きく影響する．用いたカメラの仕様から理論的に求めた姿勢計測精度と，FPGAに実装した回路による計測精度が概ね一致することを実験により確認した．本研究では，カメラのフレームレート30fpsに対して1フレーム以内の遅延で位置姿勢を計算した．FPGAに実装した回路の構成から，より速いフレームレートのカメラを用いることで，カメラ位置姿勢の計算速度も向上するため，高速なフィードバックを必要とするヒューマノイドのバランス制御などに応用できる．