デプスカメラと加速度センサを用いた歩行可能な平面領域の検出

デプスカメラと加速度センサを用いた歩行可能な平面領域の検出

今井 健太

†

_{北原 格}

‡

_{亀田 能成}

‡

†‡筑波大学 〒305-8573 茨城県つくば市天王台 1-1-1

E-mail: †s1620749@u.tsukuba.ac.jp, ‡{kitahara, kameda}@iit.tsukuba.ac.jp

あらまし 視覚障がい者が単独で歩行する際，視覚以外での安全確認を行う必要がある．本研究では，デプスカ メラとデプスカメラを取り付けるタブレット端末に内蔵されている加速度センサを用いて，路面上の歩行可能な平 面領域の検出の方法を提案する．まず，デプスカメラから3 次元点群を作成し，各点の法線ベクトルを求める．ま た加速度センサと併用することで，鉛直方向のみの法線ベクトルを選出し，それを用いて，水平面領域を検出し， 路面上の歩行可能な平面領域の検出とする． キーワード 視覚障がい者，単独歩行支援，デプスカメラ，加速度センサ

1. は じ め に

現 在 ， 日 本 の 視 覚 障 が い 者 の 数 は 約 31 万 人 に 達 し て お り[1]，単 独 で 外 出 す る 際 ，白 杖 の 携 帯 が 義 務 付 け ら れ て い る ． 白 杖 は ， 直 接 路 面 に 触 れ る こ と で ， 障 害 物 や 段 差 の 有 無 を 判 断 す る こ と が で き る ． し か し ， 白 杖 は ，検 出 範 囲 が 白 杖 の 長 さ に 依 存 す る た め1m~2m と 狭 く ， 前 方 に 下 り の 段 差 が 存 在 す る と ， 段 差 後 の 路 面 に 白 杖 が 届 か な け れ ば ， 段 差 後 の 路 面 状 況 を 把 握 で き な い ． ま た ， 進 行 方 向 の 路 面 上 の 状 況 を 把 握 す る の に は 時 間 が か か る た め ， 晴 眼 者 よ り も ゆ っ く り 歩 く 必 要 が あ る ． 以 上 の 背 景 を ふ ま え ， 視 覚 障 が い 者 の 安 心 ， 安 全 な 単 独 歩 行 の 実 現 を す る た め に ， 白 杖 の 補 填 ， 代 用 と な る よ う な シ ス テ ム の 開 発 が 行 わ れ て い る ． そ の 1 つ と し て ，LRF(レ ー ザ レ ン ジ フ ァ イ ン ダ )や Microsoft 社 の Kinect を 用 い る シ ス テ ム が あ る ． LRF を 用 い た シ ス テ ム[2]で は ，路 面 全 体 の 状 況 を 把 握 す る の に ，時 間 が か か る ．ま たKinect を 用 い た シ ス テ ム [3]で は ，Kinect が 直 射 日 光 下 で の 使 用 が サ ポ ー ト さ れ て い な い た め ， 屋 外 で の 使 用 が 困 難 で あ る ． 上 述 し た 問 題 を 解 決 す る た め に ， 本 研 究 で は ， 屋 内 外 で の 中 に お け る 進 行 方 向 の 路 面 上 の 歩 行 可 能 な 平 面 領 域 を 検 出 す る ． 路 面 上 の 障 害 物 や 段 差 な ど の 平 面 で な い 領 域 を 実 時 間 で 視 覚 障 が い 者 に 知 ら せ る こ と で ， 白 杖 よ り も 早 く ， 広 範 囲 で 視 覚 障 が い 者 が 路 面 状 況 の 把 握 を 行 う こ と が 望 ま し い ． 本 研 究 で は ， デ プ ス カ メ ラ と 加 速 度 セ ン サ を 用 い て ， 歩 行 可 能 な 平 面 領 域 を 検 出 す る ． 本 研 究 の 目 標 を 達 成 す る た め ， デ プ ス カ メ ラ と そ れ を 取 り 付 け る タ ブ レ ッ ト 端 末 に 搭 載 さ れ て い る 加 速 度 セ ン サ の 利 用 が 有 効 で あ る と 考 え て い る ． 本 研 究 で 使 用 し て い る デ プ ス カ メ ラ は 屋 外 で の 使 用 も サ ポ ー ト さ れ て い る intel 社 の 3D カ メ ラ の R200 で あ る ． こ の カ メ ラ は ， 小 型 で あ る た め ， 視 覚 障 が い 者 が 歩 行 す る 際 に 携 帯 し て い て も 負 担 が 少 な い ． デ プ ス カ メ ラ は 物 体 ま で の 距 離 を 求 め る こ と が 可 能 で あ る た め ， 物 体 の 形 状 推 定 も 同 様 に 可 能 で あ る ． し か し ， デ プ ス カ メ ラ の み を 用 い た 平 面 領 域 の 検 出 で は ， 壁 な ど の 路 面 上 で は な い 平 面 領 域 も 検 出 し て し ま う ． 本 研 究 の 目 的 は ， 路 面 上 の 歩 行 可 能 な 平 面 領 域 の 検 出 で あ る ． そ の た め ， デ プ ス カ メ ラ に 加 え ， タ ブ レ ッ ト 端 末 の 加 速 度 セ ン サ を 用 い る こ と で ， 水 平 面 領 域 の み を 検 出 す る ． 2 章 に 関 連 研 究 ， 3 章 に デ プ ス カ メ ラ と 加 速 度 セ ン サ を 用 い た 路 面 上 の 平 面 領 域 の 検 出 の 概 要 ，4 章 に 3 次 元 点 群 を 用 い た 法 線 ベ ク ト ル の 算 出 ，5 章 に 法 線 ベ ク ト ル を 用 い た 平 面 領 域 の 検 出 ，6 章 は 評 価 実 験 を 記 す ．

2. 関 連 研 究

2.1. 視 覚 障 がい者 単 独 歩 行 支 援

視 覚 障 が い 者 が 単 独 で 歩 行 す る 際 ， 白 杖 を 携 帯 す る 他 に ， 盲 導 犬 を 伴 う こ と が あ る ． し か し ， 盲 導 犬 の 育 成 に は 多 く の 時 間 と 費 用 を 要 す る ． そ の た め ， 日 本 に は 約 1000 頭 し か お ら ず ，視 覚 障 が い 者 に 比 べ ，数 が 圧 倒 的 に 少 な い ． セ ン サ 等 を 用 い た 視 覚 障 が い 者 の 単 独 歩 行 支 援 と し て ，後 藤 ら[2]は ，LRF を 用 い た 歩 行 支 援 シ ス テ ム を 提 案 し て い る ．2，3 歩 先 の 地 面 に 向 け て レ ー ザ を 照 射 し て い る た め ， 階 段 な ど の 段 差 の 検 知 は 可 能 で あ る ． し か し ，1 直 線 方 向 の み の 検 知 と な り ， 進 行 方 向 の 路 面 上 全 体 で の 検 知 は 白 杖 同 様 ， 方 向 の 切 り 替 え を 行 う 必 要 が あ り ， 時 間 が か か る ． 滝 沢 ら[3] は ， 白 杖 と Microsoft 社 の Kinect を 組 み 合 わ せ た シ ス テ ム を 提 案 し て い る ．白 杖 に Kinect を 取 り 付 け ，取 得 し た デ プ ス デ ー タ か ら エ ッ ジ を 抽 出 す る ． 抽 出 し た エ ッ ジ か ら ， 床 面 や 障 害 物 ，階 段 等 を 検 出 す る 手 法 を 提 案 し て い る ． し か し ，Kinect は 直 射 日 光 下 で の 使 用 は サ ポ ー ト さ れ て い な い た め ， 晴 天 時 に 屋 外 で 使 用 す る こ と が 困 難 で あ る ．速 水 ら[4]は ，ス テ レ オ カ メ ラ の そ れ ぞ れ の カ メ ラ か ら 取 得 し た 画 像 で マ ッ チ ン グ を 行 い ， 階 段 を 検 出 一般社団法人 電子情報通信学会 THE INSTITUTE OF ELECTRONICS,

INFORMATION AND COMMUNICATION ENGINEERS

HCGシンポジウム2016

HUMAN COMMUNICATION GROUP SYMPOSIUM 2016 HCG2016-D-9-1

す る 手 法 を 提 案 し て い る ． こ の 手 法 は ， ス テ レ オ 画 像 に 対 し ， ハ フ 変 換 を 用 い た 直 線 検 出 を 行 い ， 画 像 間 で 直 線 を 対 応 づ け る ． 対 応 し た 直 線 付 近 で マ ッ チ ン グ を 行 う こ と で ， 階 段 の 検 出 を 実 現 し て い る ． 階 段 の 検 出 は ， 視 覚 障 が い 者 の 安 全 な 単 独 歩 行 を 可 能 に す る ． し か し ， 階 段 の み を 検 出 対 象 と し て お り ， 路 面 上 の 障 害 物 な ど へ の 対 応 が 困 難 で あ る ．

2.2. 平 面 領 域 の検 出 に関 する研 究

内 藤 ら[5]は ス テ レ オ カ メ ラ を 用 い て ，屋 内 の 床 平 面 の 検 出 手 法 を 提 案 し て い る ． ス テ レ オ カ メ ラ か ら 取 得 し た 視 差 画 像 を 用 い て ， 床 面 視 差 を 示 す 直 線 と 側 面 の 壁 を 示 す 直 線 を 検 出 す る こ と で 床 平 面 と 壁 の 境 界 を 求 め ， 床 平 面 領 域 を 検 出 し て い る ． し か し ， 壁 が な い 屋 外 な ど で の 利 用 は 困 難 で あ る ．関 ら[6]は ，自 動 車 の 走 行 中 に 車 載 の ス テ レ オ カ メ ラ を 用 い て ， 道 路 上 の 平 面 領 域 の 検 出 を 行 う ， 障 害 物 検 出 手 法 を 提 案 し て い る ． ス テ レ オ カ メ ラ の 映 像 か ら 空 間 中 の 道 路 領 域 と 道 路 面 と カ メ ラ の 姿 勢 を 動 的 に 推 定 し ， 道 路 領 域 と 非 道 路 領 域 を 分 割 し て い る ． 計 測 距 離 が 広 範 囲 で あ る が ， ス テ レ オ カ メ ラ 間 の 距 離 が 大 き く ， 視 覚 障 が い 者 が 持 っ て 歩 く の に 適 し て い な い ． ま た ，A.Trevor ら [7]は ， 3 次 元 空 間 上 に 点 群 を 作 成 し ， 作 成 し た 点 群 の 各 点 の 法 線 ベ ク ト ル を 算 出 し ， そ の 法 線 ベ ク ト ル か ら 平 面 領 域 を 検 出 す る 手 法 を 提 案 し て い る ． 本 研 究 で は ， 平 面 領 域 検 出 の 際 ， こ の 手 法 を 用 い て い る ．

3. デ プ ス カ メ ラ と 加 速 度 セ ン サ を 用 い た

路 面 上 の 平 面 領 域 の 検 出

本 研 究 で は ， デ プ ス カ メ ラ を 用 い て 作 成 し た 3 次 元 点 群 と 加 速 度 セ ン サ を 用 い て ， 歩 行 可 能 な 平 面 領 域 を 検 出 す る ． 本 手 法 の 提 案 手 法 の 概 要 を 図 1 に 示 す ． 本 研 究 の 手 法 は 2 段 階 で 構 成 さ れ る ． 1 段 階 目 は 、 鉛 直 方 向 の 法 線 ベ ク ト ル の 算 出 で あ る ． ま ず デ プ ス カ メ ラ か ら 取 得 し た デ プ ス デ ー タ か ら 3 次 元 点 群 を 作 成 す る ． 作 成 し た 3 次 元 点 群 の 各 点 の 法 線 ベ ク ト ル を 算 出 す る ． 水 平 面 は 法 線 ベ ク ト ル が 鉛 直 方 向 で あ る ． そ の た め ， デ プ ス カ メ ラ を 取 り 付 け る タ ブ レ ッ ト 端 末 の 加 速 度 セ ン サ を 用 い る ． デ プ ス カ メ ラ を タ ブ レ ッ ト 端 末 に 固 定 し て 取 り 付 け る こ と に よ り ， 加 速 度 セ ン サ で 取 得 し た 傾 き を デ プ ス カ メ ラ の 傾 き と で き る ． 取 得 し た 傾 き か ら 鉛 直 方 向 以 外 の 法 線 ベ ク ト ル を 取 り 除 く ． 2 段 階 目 は ， 取 得 し た 3 次 元 点 群 の 法 線 ベ ク ト ル か ら ， 平 面 領 域 の 検 出 で あ る ． 検 出 し た 平 面 の 方 程 式 を 用 い て デ プ ス カ メ ラ か ら の 距 離 を 算 出 す る ． 算 出 し た 距 離 か ら 路 面 上 の み の 平 面 領 域 の み を 検 出 す る ．

4. 3 次 元 空 間 上 の 点 群 と 加 速 度 セ ン サ を 用 い た

鉛 直 方 向 の 法 線 ベ ク ト ル の 算 出

4.1. フィルタリングしたデプスデータを用 いた

点 群 の作 成

本 手 法 は ， デ プ ス カ メ ラ で 取 得 し た デ プ ス デ ー タ を 用 い て 3 次 元 点 群 を 作 成 す る ． 取 得 し た デ プ ス デ ー タ に は 小 さ な 欠 損 が 生 じ て い る こ と が あ り ， そ の デ プ ス デ ー タ を 用 い て 3 次 元 点 群 を 作 成 す る と ， 同 じ く 欠 損 が 生 じ て し ま う ． そ の た め ，本 手 法 で は ，3 次 元 点 群 を 作 成 す る 前 に ， デ プ ス デ ー タ に フ ィ ル タ リ ン グ を 行 い ，欠 損 を 減 ら す ． 今 回 用 い る フ ィ ル タ は ， メ デ ィ ア ン フ ィ ル タ で あ る ． 図 2 に フ ィ ル タ 適 用 前 と 後 の デ プ ス デ ー タ と ，R200 で デ プ ス デ ー タ と 同 時 に 取 得 可 能 な カ ラ ー デ ー タ を 示 す ． 図2 を 見 る と ， フ ィ ル タ 適 用 前 に 対 し ， 適 用 後 の ほ

図

1 提案 手 法 概要

う が ， 欠 損 が 減 っ て い る こ と が わ か る ． フ ィ ル タ を 適 用 し た デ プ ス デ ー タ を 用 い て3 次 元 点 群 を 作 成 す る ．

4.2. 法 線 ベクトルの算 出

作 成 し た 3 次 元 点 群 の 各 点 に お け る 法 線 ベ ク ト ル を S.Holzor ら [8]の 手法 を 用 い て 算 出す る ． こ の 手 法 は ， 3 次 元 点 群 に 対 し ， 積 分 画 像 を 作 成 し ， 各 点 の 前 後 間 の 点 の ベ ク ト ル と 左 右 間 の 点 の ベ ク ト ル と の 外 積 を そ の 点 に 対 す る 法 線 ベ ク ト ル と す る ．

4.3. 加 速 度 センサを用 いた鉛 直 方 向 の

法 線 ベクトルの算 出

水 平 面 の 法 線 ベ ク ト ル は 鉛 直 方 向 で あ る ． 鉛 直 方 向 の 法 線 ベ ク ト ル を 算 出 す る た め に ， 加 速 度 セ ン サ か ら の 傾 き 情 報 を 利 用 す る ． 今 回 デ プ ス カ メ ラ は ， タ ブ レ ッ ト 端 末 に 固 定 す る た め ， タ ブ レ ッ ト 端 末 の 傾 き と デ プ ス カ メ ラ の 傾 き は 同 期 し て い る ． そ の た め ， タ ブ レ ッ ト 端 末 の 傾 き か ら ，3 次 元 点 群 の 鉛 直 方 向 が わ か る ． 3 次 元 点 群 の 鉛 直 方 向 か ら 閾 値 の 角 度 以 内 の 法 線 ベ ク ト ル の 点 以 外 は 3 次 元 点 群 か ら 取 り 除 く ．

5. 鉛 直 方 向 の 法 線 ベ ク ト ル を 用 い た

路 面 上 の 平 面 領 域 の 検 出

5.1. 法 線 ベクトルを用 いた平 面 領 域 の検 出

取 得 し た 法 線 ベ ク ト ル を 用 い て ， 平 面 領 域 を 検 出 す る ．本 手 法 で は A.Trevor[7]の 手 法 を 用 い る ．こ の 手 法 は ，3 次 元 点 群 の 各 点 の 法 線 ベ ク ト ル を 順 に ス キ ャ ン す る ． 注 目 し て い る 法 線 ベ ク ト ル の 左 側 と 上 側 で 隣 接 し て い る 法 線 ベ ク ト ル と の 距 離 の 差 と 方 向 の 差 が 閾 値 以 下 で あ れ ば ， 同 じ 平 面 上 の 点 と し ， 同 じ ラ ベ ル を 付 け る ．3 次 元 点 群 中 の 全 点 群 に 対 し ， ラ ベ ル を 付 け ， 同 じ ラ ベ ル の 集 合 を 平 面 と す る ． 図3 に ， 加 速 度 セ ン サ を 用 い な い 場 合 （ 図 3 左 ） と 用 い た 場 合 （ 図 3 右 ） の 床 と 扉 に 対 す る 検 出 結 果 を 示 す ． 今 回 は ， 法 線 ベ ク ト ル の 方 向 が 45 度 以 内 の 法 線 ベ ク ト ル の み を 用 い て 平 面 領 域 を 検 出 し た ．検 出 し た 平 面 領 域 を 赤 線 で 囲 む ． 結 果 を 見 る と ， 加 速 度 セ ン サ を 用 い な い 場 合 で は ， 床 と 扉 両 方 を 検 出 し て し ま っ て い る が ， 加 速 度 セ ン サ を 用 い る こ と で ， 床 面 の み を 検 出 で き て い る こ と が 分 か る ．

5.2. 路 面 上 の平 面 領 域 の検 出

5.1 で 水 平 面 領 域 の 検 出 を 行 っ た が ， 水 平 方 向 だ け で は ， 路 面 上 だ け で な く ， 机 や 車 の フ ロ ン ト な ど も 検 出 す る 可 能 性 が あ る ． そ の た め ， 路 面 上 の 水 平 面 領 域 の み を 検 出 す る た め ， 一 度 検 出 し た 平 面 の 方 程 式 を 用 い て ， 点 群 の 座 標 系 の 原 点 で あ る ， デ プ ス カ メ ラ か ら 平 面 ま で の 距 離 を 算 出 す る ． ま た デ プ ス カ メ ラ は タ ブ レ ッ ト 端 末 に 固 定 さ れ て い る た め ， デ プ ス カ メ ラ の 高 さ は タ ブ レ ッ ト 端 末 の 高 さ と 同 じ で あ る ． そ の た め ， そ の 高 さ を 基 準 と し ， そ の 高 さ か ら 閾 値 以 内 の 距 離 に あ る 平 面 の み を 検 出 す る こ と で ， 路 面 上 の 水 平 面 の み を 検 出 す る ． 図 4 に ， 机 と 床 を 含 む 場 合 の 平 面 領 域 の 検 出 結 果 を 示 す ．検 出 さ れ た 平 面 領 域 は ，赤 線 で 囲 む ． 図 4 左 で は ， 机 と 床 の 2 箇 所 を 平 面 領 域 と し て 検 出 し て い る が ， 平 面 か ら の 距 離 に 対 し ， 閾 値 処 理 す る こ と で ， 図 4 右 の よ う に ， 床 の み を 平 面 領 域 と し て 検 出 し て い る こ と が 分 か る ．

図

4 路面 上 の みの 平 面領 域 の 検出

図

3 床面 の み の平 面 領域 の 検 出

図

2 フィ ル タ の適 用

6. 評 価 実 験

6.1. 実 験 概 要

本 実 験 で は ，1 章 で も 述 べ た よ う に ， デ プ ス カ メ ラ と し て ，Intel 社 の 3D カ メ ラ R200 を 使 用 す る ． R200 の デ プ ス デ ー タ 取 得 範 囲 は 0.5m~4.0m で あ り ，屋 外 で の 使 用 も サ ポ ー ト さ れ て い る ．R200 は 赤 外 線 を 照 射 し ， ス テ レ オ 計 測 に よ り ， デ プ ス デ ー タ を 取 得 し て い る ． ま た 屋 外 で は ， 赤 外 線 の 照 射 を 止 め ， 太 陽 か ら の 赤 外 線 を 利 用 す る ．今 回 の 評 価 実 験 で は ，R200 を タ ブ レ ッ ト 端 末 に 固 定 し ， 屋 内 外 の 複 数 の 路 面 環 境 に お い て 本 手 法 を 適 用 す る ． 本 手 法 を 適 用 し ， 白 杖 が 届 く 範 囲 よ り 広 範 囲 に 平 面 領 域 を 検 出 で き て い る か ， ま た 実 際 は 平 面 で な い が ， 平 面 領 域 と 検 出 さ れ る 原 因 に つ い て 考 察 を 行 う ． 今 回 適 用 す る 箇 所 は ， 屋 内 外 そ れ ぞ れ に お い て ，白 杖 で の 検 出 が 困 難 で あ る 下 り 段 差 ，上 り 段 差 ， 障 害 物 が 前 方 に 存 在 す る 箇 所 で あ る ． 今 回 ， 階 段 に つ い て の 検 証 は ， 段 差 と 同 じ 扱 い と し た ． ま た 実 行 環 境 はCPU:Intel Core i7 2.20GHz で ，シ ス テ ム 実 行 時 の fps は1.5 で あ る ．

6.2. 実 験 結 果

実 験 結 果 を 図 5 に 示 す ． 1 つ の 箇 所 に つ い て 4 枚 の 画 像 で 構 成 し て あ り ， 左 上 が ， カ ラ ー デ ー タ ， 右 上 が デ プ ス デ ー タ ，左 下 が ，作 成 し た 3 次 元 点 群 ，右 下 が ， 3 次 元 点 群 で 検 出 し た 平 面 領 域 を 赤 線 で 囲 ん だ 画 像 で あ る ． 屋 外 で の 実 験 時 ， 天 候 は 快 晴 ， ま た 全 箇 所 に お い て ，カ メ ラ の 位 置 は 路 面 か ら 約 100cm の 高 さ か ら 撮 影 し た ． 以 降 ， 各 箇 所 に お け る 結 果 の 検 証 を 行 う ． ・ 下 り 段 差 （ 屋 外 ）（ 図 5 左 上 ） 本 箇 所 で は ，前 方 約 2m に 約 10cm の 下 り の 段 差 が 存 在 す る が ， 本 手 法 を 適 用 し た と き ， 段 差 前 の 路 面 と 奥 の 路 面 を 別 の 平 面 領 域 と し て 検 出 し て い る ． こ れ は ， 白 杖 よ り も 広 範 囲 に 平 面 領 域 を 検 出 で き て い る と い え る ． ま た ， 取 得 し た デ プ ス デ ー タ に つ い て ， 屋 内 で 取 得 し た デ プ ス デ ー タ よ り も ， 欠 損 が 少 な い ． こ れ は ， 太 陽 に よ る 赤 外 線 の 量 が ，R200 の 照 射 よ り も 多 い た め ， 安 定 す る た め だ と 考 え ら れ る ． ・ 上 り 段 差 （ 屋 外 ）（ 図 5 左 中 ） 本 箇 所 で は ， 前 方 約 2m に 約 7cm の 上 り 段 差 が 存 在 す る が ， 本 手 法 を 適 用 し た と き ， 段 差 手 前 の 平 面 領 域 の み を 検 出 し て い る ． 段 差 奥 の 平 面 領 域 が 検 出 さ れ て い な い の は ，段 差 奥 の 路 面 が ，タ イ ル 状 と な っ て お り ， 赤 外 線 が 他 の 方 向 に 反 射 し て し ま い ， デ プ ス デ ー タ の 欠 損 が 多 く な っ て し ま う た め で あ る ． ・ 障 害 物 （ 屋 外 ）（ 図 5 右 下 ） 本 箇 所 で は ，前 方 約1.5m に 障 害 物 が 存 在 す る ．本 手 法 を 適 用 し た と き ， 障 害 物 を 避 け て ， 路 面 上 の 平 面 領 域 を 検 出 し て い る ． ま た 今 回 ， 約 3m と 白 杖 よ り も 広 範 囲 に 平 面 領 域 を 検 出 で き て い る ． 障 害 物 の 影 と な っ て い る 部 分 は ， 赤 外 線 が ， 障 害 物 に 遮 ら れ て し ま う た め ， デ プ ス デ ー タ が 取 得 で き ず ， 欠 損 が 生 じ て し ま う ． そ の た め ， 平 面 領 域 と し て も 検 出 さ れ て い な い ． ・ 下 り 段 差 （ 屋 内 ）（ 図 5 右 上 ） 本 箇 所 で は ， 前 方 約2m に 約 6cm の 下 り の 段 差 が 存 在 す る が ， 本 手 法 を 適 用 し た と き ， 段 差 前 の 床 面 の 平 面 領 域 の み を 検 出 し て い る ． 段 差 後 の 床 面 で は ， 材 質 の 鏡 面 性 が 強 く ，3 次 元 点 群 の 欠 損 が 多 い こ と が 確 認 で き る ． そ の た め ， こ う し た 床 面 に 対 し て ， 色 情 報 を 用 い て 補 間 し ， 床 面 後 の 平 面 領 域 の 検 出 を 目 指 す ． ・ 上 り 段 差 （ 屋 内 ）（ 図 5 右 中 ） 本 箇 所 で は ，前 方 約2m に 約 15cm の 上 り の 段 差 が 存 在 す る が ， 本 手 法 を 適 用 し た と き ， 段 差 前 の 床 面 の 平 面 領 域 の み を 検 出 し て い る ． 段 差 部 分 の 鉛 直 方 向 の 平 面 領 域 は ， 加 速 度 セ ン サ を 用 い た 手 法 に お い て ， 検 出 さ れ て い な い ． ・ 障 害 物 （ 屋 内 ）（ 図 5 右 下 ） 本 箇 所 で は ， 前 方 に2 つ の 障 害 物 が 存 在 す る ． 左 の 障 害 物 は 前 方 約 2.5m で 高 さ が 約 15cm． 右 の 障 害 物 は 前 方 約 2m で 高 さ が 約 5cm で あ る ． 本 手 法 を 適 用 し た と き ，左 の 障 害 物 付 近 ま で 平 面 領 域 の 検 出 で き て お り ， 白 杖 よ り も 広 範 囲 に 平 面 領 域 を 検 出 で き て い る と い え る ． 左 の 障 害 物 は 平 面 と し て 認 識 し て い な い が ， 右 の 障 害 物 は 床 面 と 同 じ 平 面 と し て 認 識 し て し ま っ て い る ． こ れ は ， 障 害 物 の 高 さ が 低 い た め で あ る ．3 次 元 点 群 の 法 線 ベ ク ト ル か ら 平 面 を 検 出 す る 際 の ， 閾 値 を 調 整 す る こ と で ， こ の 障 害 物 も 避 け る こ と が で き る ． し か し ， そ れ に よ り ， 平 面 で あ る 床 面 も 平 面 と し て 検 出 さ れ な く な る 可 能 性 も あ る た め ， ど れ ほ ど の 大 き さ の 障 害 物 ま で を 取 り 除 く 必 要 が あ る か ， 検 討 す る 必 要 が あ る ．

7. お わ り に

本 研 究 で は ， デ プ ス カ メ ラ と 加 速 度 セ ン サ を 用 い て ， 視 覚 障 が い 者 の 安 心 ， 安 全 な 単 独 歩 行 支 援 の シ ス テ ム を 提 案 し た ． デ プ ス カ メ ラ で 作 成 し た 3 次 元 点 群 と 加 速 度 セ ン サ と 組 み 合 わ せ る こ と で ， 路 面 上 の 平 面 領 域 の み の 検 出 を 実 現 し た ． 本 シ ス テ ム を 屋 内 外 の 複 数 の

路 面 環 境 で 実 証 実 験 を 行 い ， 本 手 法 の 有 効 性 を 確 認 し た ． 今 後 の 課 題 と し て ， シ ス テ ム の 高 速 化 ， 検 出 し た 平 面 領 域 の 精 度 の 向 上 ， そ し て 視 覚 障 が い 者 へ の フ ィ ー ド バ ッ ク の 方 法 の 検 討 が 挙 げ ら れ る ．1 つ 目 に 関 し て は ， 別 の 平 面 領 域 の 検 出 手 法 の 検 討 し ， 実 時 間 処 理 を 目 指 す ．2 つ 目 に 関 し て は ， デ プ ス カ メ ラ で 取 得 し た デ プ ス デ ー タ に か け る フ ィ ル タ の 大 き さ お よ び 種 類 の 変 更 な ど を 試 み る ．3 つ 目 に 関 し て は ， 視 覚 障 が い 者 の 進 行 方 向 が 平 面 で な け れ ば ， 音 に よ る 注 意 喚 起 を 行 う 予 定 で あ る ． 本 研 究 は JST-RISTEX の 助 成 を 受 け た ．

文

献

[1] 厚 生 労 働 省 ，“ 平 成 18 年 度 身 体 障 害 児・者 実 態 調 査 結 果 ”， 厚 生 労 働 省 ，2008. [2] 後 藤 伸 也 ， 渡 邊 謙 太 郎 ， 戸 田 英 樹 ， チ ャ ビ ・ ゲ ン ツ ィ ，“ 視 覚 障 碍 者 の た め の LRF を 用 い た 障 害 物 段 差 検 出 機 能 を 持 っ た 歩 行 支 援 シ ス テ ム ”， 信 学 技 報 ，Vol.111， No.57， pp35-38， 2011 [3] H.Takizawa，S.Yamaguchi，M.Aoyagi，N.Esaki，and S.Mizuno，“ Kinect cane:an assistive system for the visually impaired based on the concept of object recognition aid”，Personal and Ubiquitous Computing， Vol19， No.5， pp995-965， 2011. [4] 速 水 正 樹 ，MichaelHild，“ 視 覚 障 害 者 の 安 全 歩 行 を 目 的 と す る ス テ レ オ 画 像 を 用 い た 階 段 の 検 知 ”， 平 成 22 年 度 情 報 処 理 学 会 関 西 支 部 支 部 大 会 講 演 論 文 集 ，VoL2010， 2010． [5] 内 藤 康 太 ，鈴 木 寿 ，“ ス テ レ オ カ メ ラ を 用 い た 視 差 情 報 に よ る 屋 内 床 面 抽 出 の 研 究 ”， 研 究 報 告 知 能 シ ス テ ム ，Vol.163， No.5， pp1-6， 2011. [6] 関 晃 仁 ，奥 富 正 敏 ，“ 道 路 面 情 報 に 基 づ く ス テ レ オ 動 画 像 を 用 い た 車 両 の 前 方 環 境 認 識 ”， 情 報 処 理 学 会 ，VoL.1， No.1， pp1-19， 2008．

[7] A.Trevor, S.Gedikli, R.Rusu, and H.Christensen. “Efficient Organized Point Cloud Segmentation with Connected Components ”， In 3rd _{Workshop on}

Semantic Perception Mapping and Exploration (SPME),2013.

[8] S.Holzer, RB.Rusu, M.Dixon, S,Gedikli, and N.Navab. “ Adaptive neighborhood selection for real-time surface normal estimation from organized point cloud data using integral images ” , In Intelligent Robots and Systems (IROS), pp 2684–2689, 2012.