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Automatic process for 3D environment modeling from acquired image sequences

松本 拓; 羽成 敏秀; 川端 邦明; 八代 大*; 中村 啓太*

Proceedings of 28th International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB 28th 2023) (Internet), p.768 - 773, 2023/01

This paper reports on an automatic process for 3D environmental modeling from acquired image sequences. We have studied methods of 3D environment modeling to understand unknown environments. However, 3D environment modeling using acquired image sequences is a time-consuming task. When 3D environment modeling is performed using image sequences acquired in an unknown environment, the generated models do not always produce the expected result. Therefore, we consider that the quality of the generated 3D environment models could be quickly verified by realizing the sequential presentation of the generated models. To verify the effectiveness of the automatic process, we implemented it under different execution environments. Consequently, the automatic process could generate a 3D environment model from acquired image sequences.


Image selection method from image sequence to improve computational efficiency of 3D reconstruction; Analysis of inter-image displacement based on optical flow for evaluating 3D reconstruction performance

羽成 敏秀; 川端 邦明; 中村 啓太

Proceedings of 2022 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII 2022) (Internet), p.1041 - 1045, 2022/01

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.52



3D reconstruction considering calculation time reduction for linear trajectory shooting

中村 啓太; 羽成 敏秀; 川端 邦明

Proceedings of 27th International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB 27th 2022) (Internet), p.771 - 775, 2022/01



An Image selection method from image sequence collected by remotely operated robot for efficient 3D reconstruction

羽成 敏秀; 川端 邦明; 中村 啓太*; 成瀬 継太郎*

Proceedings of International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP 2020) (Internet), p.242 - 245, 2020/02



Fast in-situ mesh generation using Orb-SLAM2 and OpenMVS

Wright, T.*; 羽成 敏秀; 川端 邦明; Lennox, B.*

Proceedings of 17th International Conference on Ubiquitous Robots (UR 2020) (Internet), p.315 - 321, 2020/00

In exploratory robotics for nuclear decommissioning, environmental understanding is key. Sites such as Fukushima Daiichi Power Station and Sellafield often use manually controlled or semi-autonomous vehicles for exploration and monitoring of assets. In many cases, robots have limited sensing capabilities such as a single camera to provide video to the operators. These limitations can cause issues, where a lack of data about the environment and limited understanding of depth within the image can lead to a mis-understanding of asset state or potential damage being caused to the robot or environment. This work aims to aid operators by using the limited sensors provided i.e. a single monocular camera, to allow estimates of the robot's surrounding environments to be generated in situ without having to off load large amounts of data for processing. This information can then be displayed as a mesh and manipulated in 3D to improve the operator awareness. Due to the target environment for operation being radioactive, speed is prioritised over accuracy, due to the damaging effects radiation can cause to electronics. In well lit environments images can be overlaid onto the meshes to improve the operators understanding and add detail to the mesh. From the results it has been found that 3D meshes of an environment/object can be generated in an acceptable time frame, less than 5 minutes. This differs from many current methods which require offline processing due to heavy computational requirement of Photogrammetry, or are far less informative giving data as raw point clouds, which can be hard to interpret. The proposed technique allows for lower resolution meshes good enough for avoiding collisions within an environment to be generated during a mission due to it's speed of generation, however there are still several issues which need to be solved before such a technique is ready for deployment.


Development of a laser chipping technique combined with water jet for retrieval of fuel debris at Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

山田 知典; 武部 俊彦*; 石塚 一平*; 大道 博行*; 羽成 敏秀; 柴田 卓弥; 大森 信哉*; 黒澤 孝一*; 佐々木 豪*; 中田 正宏*; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 56(12), p.1171 - 1179, 2019/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:14.17(Nuclear Science & Technology)



Development of a GUI-based operation system for building a 3D point cloud classifier

谷藤 祐太; 川端 邦明; 羽成 敏秀

Proceedings of 2019 IEEE Region Ten Conference (TENCON 2019) (Internet), p.36 - 40, 2019/10

This paper describes a Graphical User Interface (GUI) based operation system for building a classifier based on deep learning and verifying its categorization performance. Currently, we build a structure discrimination method based on deep learning with 3D point cloud to support status awareness of the operator of remotely controlled robot. For building a powerful classifier, the operations like "collection of learning data", "construction of architecture" and "creation of learning model "are done by trial and error. Therefore, we consider to develop a system to make such complicated operations easier and more efficiently. In this paper, we describe about required functions for helping such operations and explain developed a prototype system in detail.


3D environment reconstruction based on images obtained by reconnaissance task in Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

羽成 敏秀; 川端 邦明

E-Journal of Advanced Maintenance (Internet), 11(2), p.99 - 105, 2019/09

福島第一原子力発電所の廃炉作業において、作業を円滑に進めるために原子炉建屋内の状態を把握することは重要である。本発表では、廃炉作業の作業環境を認識するために時系列画像に基づいた環境の立体復元について報告する。立体復元手法であるStructure from Motion (SfM)を用いて、東京電力ホールディングスのHP上で公開されている原子炉格納容器(PCV)内の調査動画から得られた時系列画像に対して立体復元を試みた。視認性向上のため、SfMにより得られた3次元形状データに対してMulti-View Stereo (MVS)を用いた後処理も併せて行った。その結果、SfMにより時系列画像から構造物の部分的な立体復元が可能であること、MVSにより視認性の向上が可能であることが示された。


ロボットの実証試験; 楢葉遠隔技術開発センター

羽成 敏秀; 川端 邦明

金属, 89(7), p.582 - 588, 2019/07



3D structural reconstruction based on images obtained by survey task for decommissioning

羽成 敏秀; 川端 邦明

Proceedings of International Topical Workshop on Fukushima Decommissioning Research (FDR 2019) (Internet), 4 Pages, 2019/05

福島第一原子力発電所の廃炉作業において、作業を円滑に進めるために原子炉建屋内の状態を把握することは重要である。本発表では、福島第一原子力発電所で撮影された画像から復元された立体モデルの視認性を改善する方法について報告する。提案手法は、画像の品質を改善する前処理、立体復元を行うStructure from Motion (SfM)、視認性を向上させた立体モデルを生成する後処理の3つのプロセスから構成されている。提案手法を用いて、東京電力ホールディングスのHP上で公開されている水中ROVによる原子炉格納容器(PCV)内の調査動画から得られた時系列画像に対して立体復元を試みた。その結果から、時系列画像から構造物の大まかな立体復元が可能であることが確認できた。


Towards enhancement of test facilities for supporting nuclear decommissioning by remote technology

川端 邦明; 毛利 文昭*; 白崎 令人; 谷藤 祐太; 羽成 敏秀

Proceedings of 2017 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII 2017), p.450 - 455, 2018/02



Demonstration of laser processing technique combined with water jet technique for retrieval of fuel debris at Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

羽成 敏秀; 武部 俊彦*; 山田 知典; 大道 博行; 石塚 一平*; 大森 信哉*; 黒澤 孝一*; 佐々木 豪*; 中田 正宏*; 酒井 英明*

Proceedings of 2017 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2017) (CD-ROM), 3 Pages, 2017/04



レーザー光を用いた燃料デブリ・炉内構造物取出しに向けた研究(II); 平成25年度研究成果

村松 壽晴; 山田 知典; 羽成 敏秀; 武部 俊彦; Nguyen, P. L.; 松永 幸大

JAEA-Research 2014-018, 41 Pages, 2014/09




レーザー光を用いた燃料デブリ・炉内構造物取出しに向けた研究(I); 研究計画および平成24年度研究成果

村松 壽晴; 山田 知典; 羽成 敏秀; 武部 俊彦; 松永 幸大

JAEA-Research 2013-024, 49 Pages, 2013/08




レーザー切断技術の標準化に向けた研究開発,5; 狭隘部内アシストガスの流動特性評価

羽成 敏秀; 杉原 健太; 小川 剛充; 村松 壽晴

no journal, , 



レーザー切断技術の標準化に向けた研究開発,7; 切断溝幅がアシストガス流入量に及ぼす影響の評価

羽成 敏秀; 杉原 健太; 村松 壽晴; 山下 真範*; 榊原 潤*

no journal, , 



レーザー切断技術の標準化に向けた研究開発,6; 厚板金属のレーザー切断における照射熱量に対する切断可能板厚の評価

杉原 健太; 羽成 敏秀; 村松 壽晴

no journal, , 

厚板鋼材に対するレーザー切断条件の適切化・制御に向けて、これまでに原子炉廃止措置に向けたレーザー切断の適用性確認試験を実施し、さまざまな加工パラメータにおける切断の可否を評価してきた。切断が失敗したほとんどのケースでは、切断溝内部で溶融金属が凝固し、溶融金属の排出経路が塞がれていた。切断可能板厚評価において、レーザー照射条件と溶融金属挙動の影響を切り分けるために、本報告では溶融金属が切断溝に詰まらない条件で試験を実施して切断可能板厚のレーザー照射熱量依存性を評価した。レーザー出力3ケース(1.84, 3.73, 5.63kW)、加工速度5ケース(15$$sim$$360mm/min)で切断試験を実施し、切断深さを単位切断長さあたりのレーザー照射熱量をもとに評価した。照射熱量が多いほど深く溝が掘れていた。また、同じ熱量であってもレーザー出力が高い方が深く切断できており、低出力で加工する場合には熱伝導によるエネルギーロスが大きくなる。以上の結果から、切断可能板厚を大きくするためには熱伝導によるエネルギーロスを減らし、高出力のレーザーを用いて短時間に切断することが重要であると結論づけられる。


レーザー光を用いた福島燃料デブリ取出し技術に関する研究開発,1; 研究開発計画の概要

村松 壽晴; 山田 知典; 羽成 敏秀; 武部 俊彦; 松永 幸大; Nguyen, P. L.

no journal, , 

燃料と炉内構造物が溶融混合再凝固した燃料デブリの取出しに求められる工法に対しては、(1)任意形状を持つ燃料デブリに対応できること、(2)靭性の高い金属の溶断に加え、靭性の低い高硬度セラミックス(HV 1300)にも対応できること、(3)熱伝導過程を阻害するキャビティーを有するポーラス体燃料デブリにも対応できること、(4)核燃料物質、炉内構造物及びそれらの酸化物から成る多成分燃料デブリにも対応できることなどが要求される。原子力機構では、これらを可能とする取出し工法の一つとして、レーザー光を用いた溶断・破砕技術に着目し、工学的観点からこれを実現するための研究を進めている。本報では、研究開発目標及び計画の概要について紹介する。


レーザー光を用いた福島燃料デブリ取出し技術に関する研究開発,3; レーザー光パルス照射によるセラミックス破砕特性

松永 幸大; 羽成 敏秀; 山田 知典; 村松 壽晴

no journal, , 

原子力機構では、福島第一原子力発電所の炉容器下部に堆積していると考えられる燃料デブリ及び炉内構造物の取り出し技術の開発を行っている。本報告では、レーザーパルス照射による取り出しを想定し、照射時間などに対するセラミックスの破砕特性を実験的に確認した結果について紹介する。試験では、燃料デブリの主要成分であるジルコニア(1300HV)と、同程度の硬さを有するアルミナ(1550HV)のペレット(約$$phi$$8.7mm, 高さ10mm)を模擬体として用いた。この模擬体に対し、スポット径1.56mm, 入熱密度13W/cm$$^{2}$$, 26W/cm$$^{2}$$のレーザー光を垂直にパルス照射して、これによる破砕片数を整理した。


レーザー光を用いた福島燃料デブリ取出し技術に関する研究開発,4; x-y-z 3軸ロボットによる溶断・破砕にかかわる基礎特性

武部 俊彦; 松永 幸大; 羽成 敏秀; 山田 知典; 村松 壽晴

no journal, , 


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