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2009年07月08日

画像処理関連

モッパーです。
調べたこと忘れてしまいそうなので、私の分かる範囲の画像処理関連についてまとめておきます。
技術的・費用的にあまりに高度すぎて、最強ファイターズの今シーズンの挑戦は難しいと思いますので、単に私の興味で調べています。
  • PC による画像処理
OpenCV 等の画像処理ライブラリにより PC で画像処理を行う。振動による PC の破損防止対策や電源のアイソレーション等、今までロボカップジュニアサッカーでは行われてこなかった対策が必要になってくるように思います。既にいくつかのチームはトライをされているようですし、「キワモノ」好きの私の興味対象にならず(笑)、あまり調査はしていません。
当面、私の興味は以下のような非力なマイコンで簡単に制御できるカメラモジュールに向いています。費用的に安くそのようなものがあれば、非力な8bitマイコンを中心として使用してきたチームの方々が画像処理に一歩進むトリガになると思います。
  • Treva
京セラの PHS に搭載されていたカメラです。生産終了していますが、オークションサイトで今でもたまに出品されるようです。非常に安く、シリアルインターフェースで接続できるため、ロボット用途で多数の解析とトライアルが過去されてきましたので、画像処理の方法も含めて web 上にかなりの情報があります。難点は高速な CPU 使っても1画面の転送に 0.5 秒程度はかかるため、ロボットが移動中に画像転送するのは無理であろうこと。
  • NXTcam
mindsensors.com の製品。I2C で接続出来るので、多分 NXT でなくとも使えるはず。カメラ側で画像処理するので、画像処理の知識がなくとも対象物のトラッキングが出来そうです。こいつだけは、技術的にはうちのメンバーでもなんとかなりそう。でも価格高すぎます。問題は画像処理がブラックボックスになるので、買ってやっててダメだったら即サヨナラ!!! なこと。どなたかやってみて !!! (笑)
  •  CMUcam
オープンソースのカメラモジュール。NXTcam と同レベルの価格。カメラ側での画像処理に手を入れられるようです。シリアルインターフェースです。まだまだ調査が足りません...
  • SRV-1 Blackfin Camera
DSP の知識ないと無理? $400 以上する。という時点で対象外なので調査してません。
特に非力な 8bit マイコンで制御できそうなカメラについて、他にご存知の方がしらっしゃれば、是非コメント頂ければと思います。
posted by モッパー at 22:00| Comment(16) | TrackBack(0) | 画像処理・カラーセンサ
この記事へのコメント
モッパーさん、こんにちは。
GRA父です。

mindsensors.comのNXTcamですが、GRA母から個人ボーナスもらえた(勝ち取った!!)ので、購入予定です。
(2台分は無理ですけど。)

GRA・CHAN!に使わせるかは現時点、別扱いとし、私の個人趣味としてですが・・・。

9月に入ってしまうと思いますが、当方のblogにレビューする予定です。
Posted by GRA父 at 2009年07月09日 00:53
モッパー様

union12の父です

画像処理私も興味があり調べていましたが、とても手が届きません。(まず値段が)

昔(10年以上前)ちょっとだけ画像処理に絡んだときはコグネックスのシステムを使っていましたが、あの速度で処理できたら無敵でしょう。(ファントムに搭載されているものと同じスペックだと代理店はよくたとえていました。懐かしい。今はもっとすごいでしょう)
今はずいぶん安くなったとはいえ、ロボカップジュニアに使える値段ではないともいます。

そこで、ある程度の視野のなかの色を判別するぐらいを実行できるものを模索しています。これ、union1号の依頼でもあります。画像認識という言葉とパターン認識をどっかで調べてきたらしいのですが、それをロボットにどう付けたらいいのかわからず、色がわかればいいジャンと簡単に言って、それをできるパーツが欲しいとのたまっています。

ダイセンに、色認識のためのパーツがあるのを見たらしいのですが、手元にないので評価のしようもありません。レスキュウ用の近距離用のパーツと思い込んでいますが、この辺の情報ご存知でしたらご教授ください。

まあ、結局はエリア内の検出=画像処理となる可能性が大きいですが。

そうなると、今年の画像処理搭載はありえませんが、先行的に調べておかないとメンターとして存在意義がなくなるので、勉強中ですが、モッパーさんの情報は大変参考になりますので引き続き調査お願いします。(他力本願です。1号と同じだ、これじゃ)


Posted by union12の父 at 2009年07月09日 01:34
こんにちは、ぽよこまだんなです。

>ダイセンに、色認識のためのパーツがあるのを見たらしいのですが
ダイセンのカラーセンサはレスキュー用の緑を見つけるセンサです。
緑しか見つけることが出来ませんので、サッカーコートのエリア検出は無理です。
Posted by ぽよこまだんな at 2009年07月09日 08:33
ぽよこまだんな さん はじめまして
union12の父です

ダイセンのセンサの件、レスありがとうございます。

そうですか、残念。
カタログにカラーバーみたいなのが出ていたので、少なくともその色ぐらいは識別可能かと期待していました。

フィルターなどで工夫するしかないのかな。

GRA・CHANさん
うらやましい限りです。
是非いじり倒して、結果UPしてください。
unionは買えそうもないので、ただいいなと指をくわえてみるだけですが(^^)
Posted by union12の父 at 2009年07月09日 12:19
モッパーです。


GRA父さんへ、

さすが!!! 他力本願で申し訳ありませんが、結果を気長にお待ちします。

union12の父さんへ、

既にご覧になられたかも知れませんが、カラーセンサを一種類テストしてみたことがあります。
http://moparlab.sblo.jp/article/26623045.html

他にも以下のようなものがあるようですが、基本的にICチップの受光部分がむき出しなので無指向です。ロボカップジュニアサッカー用途では光学的構造の作成が必須と思われます。レンズなしの「筒」一発でいければ随分楽になりますし最強ファイターズの射程範囲にも入りそうな感じがしていますが、そんなんで出来るのかよく分かりません。
http://strawberry-linux.com/catalog/items?code=14101
http://eleshop.jp/shop/g/g33A134/
http://www.switch-science.com/products/detail.php?product_id=52

照明のためのLEDや光学的構造を持ったものもあるようですが、以下のように高価ですし焦点距離が用途に合ってないとダメですから、自作のほうが良いんでしょうね。
http://www.microbot-ed.com/j_tcs230.html

確か使い捨てカメラのレンズ被せて実験しているサイト見た記憶があります。Team Takahama さんだっけな ?

では、他力本願だけではいけないので、GRA 父さんに続いて私はカラーセンサーの評価に立候補します。(安いものばかり評価してすみません)
いつ出来るか分からないし、出来なくても許して下さい...
Posted by モッパー at 2009年07月09日 21:23
モッパーさんへ


カラーセンサの件まかせました
(^^)他力本願v

そうなると、unionは何をやればいいかな?
ちょっと、寝ないで考えて見ます。

役に立つことを考えないと・・・
Posted by union12の父 at 2009年07月09日 21:35
モッパーです。

union12の父さん、

寝ずに考えないで下さい(汗)。

ロボカップジュニアの新ルールに関連する課題について、「有志のメンター達が指導するチームの活動とは全く関連無く、自らの好奇心に基づいて何らの責務なく考える」スレッドと理解しています。私の発言も良くなかったかもしれません。何らの責務も感じずに自由勝手にやりましょう。
Posted by モッパー at 2009年07月09日 23:36
暁Kメンターです。

スレタイが「画像処理関連」なので少しスレ違いかも。

うちの暁K用PCの中でダイセンカラーセンサーの資料(.txt)を見た記憶があるのですが…いまは見つからなくなってしまった。
記憶が頼りですが、ぽよこまだんなさんの情報に補足させていただきます。

・読み取るカラー(ターゲット)は各色から設定が可能だが、1色のみ。
・ターゲットのカラーを見つけるとステータスが変化?だったか、ターゲットのカラーを見失うとステータスが変化?だったか、まぁいづれにしてもそんな感じかと。
・反応速度の情報は無かったと思われ。
・センサー部分の対角線上にある白い部分が発光し、強烈に明るいらしい。
・読み取りの距離は数ミリの範囲だったような…。

頼りない情報で申し訳ない。

発光が許されるのならカーペットの白線読み程度なら使えそうですが、ゴール色はNGと思います。

----別の角度から考察----

暁Kとは↓こんな話をしました。

Q:本当にゴール色の読み取りは必要か?
A:京セラドームではボールと間違えてゴールに突進するロボットが多かった、自分たちは調整が上手くできて回避したけど、逆に利用できそうな気がする。 → 検証は手付かず。

Q:自分たちと同じように、ロボ本体をスイングしてシュートをするくるミラ号が、世界大会で大量得点ができるのはなぜか?
A1:(暁K案)キック機構の装備 → その後ブログにてキック機構は実装していないと書いてあるので、不正解か?
A2:(メンター案)プッシングのルールが採用されていない?、国内大会と同じようにコーナーへ詰めてからゴールへ寄せてスイングシュートをしたのか? → つまりゴールの場所は読み取っていない。

ずいぶん話題がそれてしまいましたが、グラーツ参戦組みの経験が大きな手がかりになりますよね。
Posted by 暁Kメンター at 2009年07月10日 00:19
こんにちは、ぽよこまだんなです。

暁Kメンターさん、補足説明有り難うございます。
なるほど、ターゲットの1色を見つけるセンサだったのですね。
緑しか見つけないのになぜ、カラーセンサなのか
ちょっと不思議に思っていました。

ちなみにこのカラーセンサで使われているICは
上で紹介されているTAOSのTCS230Dです。
Posted by ぽよこまだんな at 2009年07月10日 08:04
union12の父です

暁Kメンターさん
情報ありがとうございます。
納得できました。
想像(妄想?)スペックとほぼ同じ内容のようです。1号にはその旨説明して、使いたい(使えると思っている)なら支給しようと思います。まあ、だめでも許せそうな範囲の値段ですし、レスキュー転向の時には無駄になりませんし。
(〜〜)

モッパーさんへ

お気遣い大丈夫です。
主旨はおなじです。
ちょっと、暇を見て自己満足のためにいじくり倒して、それが、今後役に立てばなお結構ぐらいで考えています。
それと、寝ないで考えているのではなく、蒸し暑くて寝むれないので暇つぶししているだけです。(T T)

以下蛇足
エコにうるさい1・2号と我が家の大臣がエアコンSWをONさせてくれません。また、2台のうち1台はエアコン故障中です。

地球環境の将来と我が家の家計を守れということだそうです。

Posted by union12の父 at 2009年07月10日 12:38
皆様こんにちは。
私のところはこのTAOSのTCS230Dで自作カラーセンサーを作ってレスキュー競技に参加しています。
こいつはかなり感度も良く、検出精度も
いいのですが、難点として赤外線領域も検出してしまうのでバカ高い赤外線遮断ガラスを別途用意する必要があります。(それ故、赤外線センサーとしての用途に使えるかも知れませんね)また、検出精度を上げるためにはある程度の読み取り時間が必要なため瞬時に色を読み取らなくてはならないサッカー競技には多少不利かも知れません。
ダイセン製品の読み取り方法が解らないのですが素子自体や私の自作センサーは緑以外の色も検出できます、ただし黄色の読み取りはかなり難しいかと思います。(逆に青は楽勝なんですが・・・)
Posted by an at 2009年07月10日 14:09
モッパーです。

ダイセンカラーセンサーですが、M&Yの履歴さんの「TJ3ねた その17 カラーセンサー」という記事に書かれています。検知したい色に向けて「スイッチポチッ」すると色を覚え、その色に近い対象物かどうかアナログ値が出るようです。ならば...実は一番近道かも ? IC むき出しである点では他のセンサと同じなので光学系で指向性を持たせなきゃいけない点は同じですし(LEDの意味なし)。ゴールの色が変わる度に「ポチッ」しないといけないのが難点か ?

私も使ったことないので、TAOS TCS230D のご経験のある an さんのご指摘通り困難かも知れません。
Posted by モッパー at 2009年07月10日 20:36
こんばんは。元?チーム高浜のHikaruです。
はじめまして。

>>PCによる画像認識
>>既にいくつかのチームはトライをされているようですし、

自分が対象の様な気がしたので書き込みします。
気のせいならすいません。

>>「キワモノ」好きの私の興味対象にならず(笑)
ですよね・・・・。
しかし、2009で画像認識をした経験としては、専用画像処理ユニットでは調整が難しいのでは無いかと思います。
今回のGrazでは、僕はスペインチームとして参加したのですが、スペインのチームはCMUcamを使っていました。
結局、うまく動かないらしく常にレンズにキャップがついていました。


PCでの開発の利点としては、標準で画面がついているので開発しやすい事。OpenCV等のライブラリで簡単に複雑な処理が出来る事でしょうか。対して値段もOSを除けば専用モジュールと引けを取らないと思います。
ちなみに僕が使っていたボードはAXIOMTEK製のPICO-820というボードです。値段はCMUCamより安いです。最近はNetBookも安くなってきているのでそれらをそのまま、もしくは分解して使うとローコストで出来るかもしれません。
逆に、不利な点はけっこう重たい(重量が)事です。これは専用モジュールのが絶対軽いと思われます。また、消費電力も専用モジュールのが少ないかと思います。

僕個人としては、今後のIntel系NetBook用のCPUの性能発展と低消費電力化に興味があります。

来年からは画像認識を積んだチームが増える事を期待しています。
Posted by Hikaru at 2009年07月13日 23:08
モッパーです。

Hikaru さん、はじめまして。

スペインチームで参戦されたんですね。知りませんでした。世界大会での入賞おめでとう御座います!!! これだけ世界で活躍するチームが続いているのはチーム高浜さんの先駆者としての実績があってのことだと思います。

>自分が対象の様な気がしたので書き込みします。
>気のせいならすいません。
もちろん、Hikaru さんはトライされているチームの筆頭と認識しております。ともかく、あのチーム高浜の Hikaru さんにコメント頂けるなんて大変光栄です。

ブログは拝見させて頂いておりましたが、PICO-820 がそんなに安いとは驚きです(また物欲がムクムクと...)。
確かに専用画像処理ユニットが「優秀なブラックボックス」だとあまり画像処理の知識がなくとも使いやすいものになりそうですが、画像処理ロジックに手を入れるとなったとたん、GUI がないと話にならないかも知れませんね。

実体験を踏まえた貴重なご意見ありがとう御座います。

CMUcam は今回のフィールド B では、C-PALB も使っていたようですね。こちらは使い物になっていたのでしょうか ?
http://www.springerlink.com/content/u67274350u363p47/
もし、何かご存知であれば、教えて頂ければと思います。

今後ともよろしくお願いします
Posted by モッパー at 2009年07月15日 00:59
あー・・・。
すいません。誤解があるかもしれません。
スペインチームが使っていたのはCMUcam3で、4万円程ですが、それよりもPICO-820が安いと言う事です。
3万円強の位の所でしょうか。
Posted by Hikaru at 2009年07月15日 02:34
モッパーです。

Hikaru さん、それくらいのお値段なら、すでに PC を使いこなせている人であれば NXT と専用カメラを新調するより PICO-820 等の PC ベースでいきなり初めたほうが安くて早いのかも知れませんね。
世の中動きが速すぎてオヤジにはついていけないです...
Posted by モッパー at 2009年07月15日 19:53
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