分散協調視覚システムのためのハードウェア、ソフトウェア基盤

現在本プロジェクトでは、分散協調視覚システムのためのハードウェア、ソフ トウェア基盤として図４のようなシステムを設計、開発している。

観測ステーション：

本プロジェクトでは、多自由度カメラ雲台を備えた実時間３次元画像・映像処 理装置を１つの観測ステーションと考え、それらをネットワークで結合した ものを分散協調視覚システムのハードウェア基盤とする。観測ステーションの ハードウェア構成は次のようにする。

• カメラ：フォーカス、ズーム、アイリスが計算機制御可能な３CCDの計測用 TVカメラを基本とするが、後に述べる独自方式の実時間３次元距離計測カメラ の搭載も考える。
• 多自由度カメラ雲台：後に述べる独自方式のものを設計・開発する。
• 実時間ビデオ入力装置：フルカラーのビデオ信号を非圧縮で実時間入力できる ビデオキャプチャー・ボードを用いる。
• 計算機：PCやWSといった通常の計算機のほか、 DSPやSIMD型のLSIを用いた並列画像処理装置を利用し、実時間でのビデオ映像処理・ 生成を行う。

実時間映像伝送・処理用超高速ネットワーク：

広場や交差点などのように、限られた空間内を多数の対象が移動する状況 では、観測ステーション群を超高速ネットワークで密結合し、ビデオ映像の実 時間伝送およびその並列処理を行う、並列・分散ネットワークシステムが有効 であると考えられる。現在、そのためのネットワーク装置としては、Myrinet （1.28Gbps）を考えており、それによってPC（OSはUNIX）クラスタを形成し、 密結合観測ステーション群を実現する。PCクラスタおよび通 常のEther-Net LAN、移動ロボットとのコミュニケーション用無線LAN、さらに は遠隔地に置かれた観測ステーションをつなぐATM LANを合わせたシステムの 全体的ネットワーク構成は図４のようになる。

並列・分散処理用ソフトウェア：

上記のように、分散協調視覚システムのハードウェア・プラットフォームには、 多様な処理装置が含まれ、それらのためのソフトウェアをいかに作成するかが 大きな問題となる。

• まず、DSPやSIMD型のLSIを用いた並列画像処 理装置は比較的単純な画像・映像処理を行えばよく、各装置の持つソフトウェ ア開発環境を使って必要なプログラムを作成する。しかしながら、ビデオ映像 を実時間で処理できる並列処理アルゴリズムの考案・開発には、かなりの研究 が必要である。
• ソフトウェア開発上最も大きな問題となるのは、並列・分散処理用PCクラスタ のソフトウェアである。この点については、次のように考えている。我々のシ ステムとほぼ同じ構成を持ったPCクラスタが通産省のRWCプロジェクトでも設 置されており[5]、その上で動くMPC++[6]（C++に並列処理、 通信機能を加えたプログラミング言語）処理系が作られている。本プロジェク トでは、その処理系を用いて密結合観測ステーション群のソフトウェアを開発 することを計画している。また、必要であれば本プロジェクト独自の並列・分 散処理ソフトウェアの設計・開発を行う。

移動ロボットプラットフォーム：

本プロジェクトは、視覚に基づく観測ステーションと移動ロボット、移動ロボッ ト同士のコミュニケーション、協調行動機能を強化学習によって獲得すること を目指しており、そのための移動ロボットプラットフォームを作成する必要が ある。当初は，まず視覚に基づく協調行動学習のシミュレーションによってそ のアルゴリズムを考案する。次に、シミュレーションプログラムと実機ロボッ トの駆動プログラムを共通化し、プログラム開発者が容易に実環境とシミュレー ション環境で実験できる研究環境を整備する。

 
Figure 4: 分散協調視覚システムのハードウェア・ネットワーク構成