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局所構造の調和的情報統合手法に関する研究
(Consistent Information Integration of Local Structure)

平野 正浩

(指導教員:石川 正俊 教授/システム情報第六研究室

研究概要

知能情報処理システムを構築する上で,センサによって取得した空間局所的な情報に基づく空間調和的情報統合と,時間局所的な情報に基づく時間調和的情報統合を達成することが重要である.特にビジョンシステムにおいて,情報取得を担うカメラの視野は限られている上に,他のセンサ類に比べてサンプリングレートが低く,調和的情報統合を達成することは困難であるため,これを補うようにシステム全体を包括的に設計することが必要である. 知能視覚情報処理システムを構築するプロセスは,実世界情報の取得,表現,処理の3 つのプロセスに分解することが出来る.本論文では,それぞれのプロセスにおいて,空間・時間調和的情報統合することの重要性を指摘し,いずれかのプロセスにおいてこれが達成されていれば,高い性能を持つシステムを構成することが出来るというシステムの設計指針を示し,これを検証した. 空間・時間調和的情報統合を実現するネットワーク型高速ビジョンシステムを構築し,実世界情報取得プロセスにおいて,他の情報表現・情報処理プロセスを簡略化しつつも高いシステム性能が実現できることを示し,設計指針の有効性を確認する結果を得た.また,可展面を対象とした局所3次元構造に応じた最適な表現手法を提案し,空間調和的情報統合を実現することで,実世界情報表現プロセスにおいて,他の情報取得・情報処理プロセスを簡略化しつつも高いシステム性能が実現できることを示し,設計指針の有効性を確認する結果を得た.

Abstract

This thesis discusses a design concept of an intelligent information processing system. The way of intelligent information processing of real-world can be decomposed into three stages: Acquisition, Representation and Processing. At each stage, it is considered to be important to achieve both spatial and temporal consistent information integration based on local structure. This thesis suggested that if consistent information integration is achieved in either of these three stages, simpli cation of the subsequent stages still results in well-performing ingelligent information processing system. In order to verify the validity of the proposed design concept, I conducted researches corresponding to each of the rst two stages, responsible for understanding of the real-world, respectively. (a) Networked high-speed vision system realizes spatio-temporal consistent information integration at the acquisition stage. The system shows its potential when the target of the system moves around in a wide range quickly. As an instance of the intelligent information processing system, collision-avoidance maneuver of high-speed vehicle are addressed and experiments showed that consistent information integration at the acquisition stage based on the networked high-speed vision system yield simplication of subsequent stages, represetation and processing, and simultaneously achieve high-performance intelligent information processing system. These results advocate the design concept. (b) As for consistent information integration at the representation stage, this thesis proposes a new representation of developable surface, which is called ``Tiled Rectangle Fragments.'' As an instance of the intelligent information processing system that exploits the new represenatation of developable surface, document recti cation problem is addressed. Thanks to the model's consistency, recti cation algorithm, the processing stage of the system, can be simpli ed without sacri cing recti cation accuracy. Recti cation experiments on various types of deformation paper are conducted. They indicate the intelligent information processing system certainly achieves high-performance and advocate the effectivity of the proposed design concept.
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