Monocular Vision

Monocular Visionを用いた 位置追跡およびポジショニング技術

Monocular Visionは、単一のカメラを活用して画像を取得・分析するコンピュータービジョン技術です。これに対比される技術としてステレオビジョン技術があり、ステレオビジョンでは2つのカメラを使用して奥行きを測定し、それをポジショニングに反映させます。

Monocular Visionとは何ですか?

Monocular Visionは、単眼カメラを用いて2次元の映像情報を取得する視覚技術です。この技術は非常にシンプルで、一般的な単眼カメラがあれば容易に実装できるため、多くの分野で使用されています。導入が容易なことから、多様な産業分野で広く活用されています。 Monocular Visionは、物体認識および追跡、自動運転、ロボット工学など、多様な分野で使用されています。例えば、物体認識分野ではディープラーニングアルゴリズムを活用し、単眼イメージシーケンス内の物体を認識・追跡する技術が一般的になっています。また、自動運転分野では、カメラを用いて道路上の車線、信号機、標識、歩行者などを認識し、周囲の車両の位置と速度を推定して安全に走行するために使用されます。

Monocular Visionを利用したRTLSの特長

Monocular Vision技術は単眼カメラを使用するため、システムの構築に必要なコストが比較的抑えられます。単眼カメラはステレオカメラと比較して単価が低いため、大規模な設置や広範囲な領域でRTLSを構築する場合、他の技術よりも安価に導入できます。また、機械学習技術と組み合わせることで、事前に学習されたデータに基づいた正確な位置推定を可能にします。これは高い精度を保証し、最新のディープラーニング技術を活用すれば少量のデータでも学習が可能なため、構築および運用コストが削減されます。 Monocular Visionを利用したRTLSはタグ(Tag)を必要としないため、従来のRTLSと比較して大幅なコスト削減効果をもたらします。別途タグ端末が不要であることは、設置や運用が簡素化され、既存の施設との互換性が高く導入が容易であることを意味します。また、タグの信号を受信するための装置(アンカー)を設置する必要がないため、空間の活用度が向上し、施設の効率性を高めることができます。

Monocular Visionを用いたポジショニングの仕組みは?

物体検知 (Object Detection)

VisionベースのRTLSでは、画像から対象を追跡するためにディープラーニングの物体認識技術を使用します。この技術は、画像内にある多様な物体を識別し、分類できるように学習された人工知能アルゴリズムです。現在は約80種類の物体を認識することができ、顧客の要望に応じて追加学習を行うことで、さらに多くの種類の物体を認識することが可能です。

透視投影変換 (Perspective Transform)

透視投影変換(Perspective transform)を利用して、2D画像上の特定の点を現実世界の座標に変換できます。このために、カメラの内部および外部パラメータを利用してカメラ行列を構成し、この行列を使用して2D画像上の点を現実空間上の点へと変換します。

Monocular Visionを利用したRTLSは、Stereo Visionを利用したRTLSとどう違いますか?

Monocular VisionとStereo Visionは、根本的に動作原理が異なります。Monocular Visionは1つのカメラのみを使用して物体の位置を追跡するのに対し、Stereo Visionは2つのカメラを使用し、2つのカメラからの視差情報を利用して位置を追跡します。Monocular Visionは比較的低コストで実装でき、設置やメンテナンスが容易です。しかし、カメラから提供される2D画像のみで位置を追跡するため、精度と信頼性が相対的に低くなる場合があります。 一方、Stereo Visionはハードウェア構成の複雑さにより、Monocular Visionよりも導入・設置を含む全体的なコストが高くなり、ソフトウェア処理も複雑になります。同じ画像を処理する場合でも、視差を計算する必要があるため、Stereo Vision RTLSはMonocular Vision RTLSよりも高いコンピューティングリソースが要求されます。したがって、どちらの技術を採用するかは、用途や予算などを考慮して決定されます。

Monocular Visionの主な長所

比較的安価

Monocular Visionは1つのカメラのみを使用するため、ハードウェアの構成コストが安価です。また、単一のイメージセンサーを使用するためソフトウェア処理も比較的単純で、コンピューティングパワーも抑えられるため、低スペックのハードウェアでも実装が可能です。

設置の制約が少ない

Monocular Visionはカメラをどこに設置しても、物体の位置と動きを追跡できます。これは適用可能な分野が非常に広いことを意味します。例えば、屋内位置追跡、自動運転車の歩行者検知、スポーツ競技での選手追跡など、様々な分野で活用できます。

多様な応用分野

この技術は1つのカメラだけで物体を追跡できるため、設置やメンテナンスが簡単でコストも抑えられます。そのため、日常生活で広く使用されるスマートホーム、ロボット、自動車などに適用可能です。

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