千葉工業大学　プロジェクト研究年報　2015年版

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研究項目： 科研費採択者助成金(初年度) 研究期間： ２０１４／４／１ ～ ２０１５／３／３１ 研究課題名（和文）： 写真測量を導入した慣性測量の測位精度向上に関する研究 研究課題名（英文）： A Study on Inertial Measurement Unit Utilizing Camera Location Estimated by Photogrammetry 研究者： 小泉 俊雄 千葉工業大学 KOIZUMI Toshio 工学部 建築都市環境学科 教授 1．はじめに 本研究は慣性測量装置にカメラを搭載し写真測量技術から算出した写真撮影時のカメラの位置を、慣性測量の誤差を補正するカルマンフィルタの外部情報として取り入れて、慣性測量の測位精度を向上させるための手法を開発するものである。本研究では、近年開発が著しいSfM(Structure from Motion)によるカメラの自己位置推定情報を導入した慣性測量の手法を試みた。 2.全体構成 図1に本研究の全体構成を示す。この方法はIMUの計測とカメラによる撮影を同時に行い、SfMによって求められた撮影時のカメラの位置情報をカルマンフィルタの外部情報として使用する点に特徴がある。 図 1 研究の全体構成 3. SfMのカメラ自己位置推定情報を導入した有効性の実証 (1)実験場所 実験場所は千葉工業大学 津田沼キャンパスである。図2に撮影地点と被写体との位置関係を示す。 図2 実験場所平面図と間欠停止及び撮影地点 (2)実験及び使用機材 図2の1～19の点番号は装置の停止位置及び撮影地点であり、本実験では「停止点ID」と呼ぶ。撮影方向は低木、高木、7号館方向である。X軸は撮影方向、Y軸は進行方向と逆向き、Z軸は下向きが正である。実験は、図2の各点で止まりながら撮影し、最後に元の点に戻った。図3は装置の全体であり図中の(a)は本体部のIMUとカメラである。(b)は制御部であるパソコンとバッテリーである。使用カメラはCanon EOS-1Ds Mark2 DIGITALであり、IMUは多摩川精機製TA7431である。 (a) (b) 図3 慣性写真測量装置 4. 実験結果 (1)間欠停止カルマンフィルタの解析結果 解析結果を図4に示す。解析手法は、移動停止区間に加速度を0m/s2観測値として利用する間欠停止カルマンフィルタである。これによると停止点IDが進むにつれ3軸全てで、真値との差が大きくなることが分かる。 図4 間欠停止カルマンフィルタの解析結果 (2) SfMによる解析結果 SfMによって求められたカメラの自己位置にスケールを与えるには任意に抽出した特徴点または推定カメラ位置に3点以上の三次元座標を与える必要がある。 図5は最初の3点にIMUのデータを、図6は最初の3点に真値を入力したものである。実験場所は水平なためZ軸972015　千葉工業大学附属研究所　プロジェクト研究年報　　　　　　　　　　Project Report of Research Institute of C.I.T 2015　　　　

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