階層的姿勢探索木を用いた単眼カメラからの高速3次元物体位置姿勢認識

小西 嘉典  半澤 雄希  川出 雅人  橋本 学  

誌名
電子情報通信学会論文誌 D   Vol.J100-D   No.8   pp.711-723
発行日: 2017/08/01
Online ISSN: 1881-0225
論文種別: 特集論文 (画像の認識・理解論文特集)
専門分野: 
キーワード: 
3次元物体位置姿勢認識,  テクスチャレス物体,  テンプレートマッチング,  累積勾配方向特徴量,  階層的姿勢探索木,  

本文: PDF(2.2MB)
>>論文を購入


あらまし: 
単眼カメラ画像からテクスチャレス物体の3次元位置姿勢を高速に認識する手法として,テンプレートマッチングに基づく手法がこれまで多く提案されてきた.しかし認識対象となる3次元姿勢範囲が広い場合に,照合に用いるテンプレートの数が膨大になり処理速度が低下するという課題があった.この課題に対して本研究では,透視投影に基づく累積勾配方向特徴量(PCOF)と階層的姿勢探索木(HPT)の二つの手法を提案する.PCOFは対象物体の3次元CADを様々な視点から見た2次元投影画像を用いて特徴抽出を行っており,3次元姿勢変化による対象物体の見えの変化に対する許容性と複雑背景に対する頑健性とを兼ね備えている.HPTは各視点において作成された大量のテンプレートに対して,類似度に基づいたクラスタリングとテンプレートの低解像度化を行うことで構築されており,数万個の3次元姿勢候補の中から高速に絞り込み探索を行うことが可能である.9種類の金属部品を様々な方向から撮影したデータセットを用いて評価実験を行い,PCOFとHPTを組み合わせた提案手法が3次元物体位置姿勢認識の高速性・正確性両面において既存手法を上回ることを確認した.