A Study on the effects of photogrammetry by the camera angle of view using computer simulation

中村 啓太; 羽成 敏秀; 松本 拓; 川端 邦明; 八代 大*

Journal of Robotics and Mechatronics, 36(1), p.115 - 124, 2024/02

https://doi.org/10.20965/jrm.2024.p0115

During the decommissioning activities, a movie was shot inside the reactor building during the investigation of the primary containment vessel by applying photogrammetry, which is one of the methods for three-dimensional (3D) reconstruction from images, to the images from this movie, it is feasible to perform 3D reconstruction of the environment around the primary containment vessel. However, the images from this movie may not be suitable for 3D reconstruction because they were shot remotely by robots owing to limited illumination, high-dose environments, etc. Moreover, photogrammetry has the disadvantage of easily changing 3D reconstruction results by simply changing the shooting conditions. Therefore, this study investigated the accuracy of the 3D reconstruction results obtained by photogrammetry with changes in the camera angle of view under shooting conditions. In particular, we adopted 3D computer graphics software to simulate shooting target objects for 3D reconstruction in a dark environment while illuminating them with light for application in decommissioning activities. The experimental results obtained by applying artificial images generated by simulation to the photogrammetry method showed that more accurate 3D reconstruction results can be obtained when the camera angle of view is neither too wide nor too narrow when the target objects are shot and surrounded. However, the results showed that the accuracy of the obtained results is low during linear trajectory shooting when the camera angle of view is wide.

Automatic system for sequential reconstruction from image sequences acquired from a camera by SfM-MVS

松本 拓; 羽成 敏秀; 川端 邦明; 八代 大*; 中村 啓太*

Proceedings of 2023 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (IEEE ROBIO 2023) (Internet), 7 Pages, 2023/12

https://doi.org/10.1109/ROBIO58561.2023.10354841

This paper describes an automatic system that performs three-dimensional (3D) modeling from image sequences acquired from a camera during a survey to understand the state of the environment sequentially. The developed system sequentially generates local 3D models from image sequences acquired from a camera by the Structure from Motion and Multi-View Stereo (SfM-MVS) and integrates the models. This system, consisting of a camera, a computer, and storage, handles streaming, image acquisition, 3D modeling, and integration processes. The system is designed to perform each process in parallel while performing image acquisition. Local 3D models are integrated based on the similarity of camera trajectories, which correspond to overlapped images in each sequence, estimated from SfM. Our experiments verified the operation of the developed system from the image acquisition to the integration of local 3D models in two cases. Consequently, we confirmed that an integrated model could be generated by automatically executing each process in the system through experiments.

First observation of O

近藤 洋介*; Achouri, N. L.*; Al Falou, H.*; Atar, L.*; Aumann, T.*; 馬場 秀忠*; Boretzky, K.*; Caesar, C.*; Calvet, D.*; Chae, H.*; et al.

Nature, 620(7976), p.965 - 970, 2023/08

https://doi.org/10.1038/s41586-023-06352-6

非常に中性子が過剰な原子核Oは、陽子、中性子ともに魔法数であることから古くからその性質に興味が持たれていたが、酸素の最後の束縛核Oよりも中性子が4個も多いため、これまで観測されてこなかった。この論文では、理化学研究所RIBFにてFからの1陽子ノックアウト反応によってOを生成し、そこから放出される中性子を測定することによって初めてその観測に成功した。核構造の観点からは、Oでは二重閉殻が保たれているか興味が持たれていたが、実験で得られた分光学的因子が殻模型計算で予言されて程度の大きいことから、閉殻構造をもたない可能性が高いことがわかった。

Integration of 3D environment models generated from the sections of the image sequence based on the consistency of the estimated camera trajectories

松本 拓; 羽成 敏秀; 川端 邦明; 八代 大*; 中村 啓太*

Proceedings of 22nd World Congress of the International Federation of Automatic Control (IFAC 2023) (Internet), p.12107 - 12112, 2023/07

This paper describes a method that integrates Three-Dimensional (3D) environment models reconstructed from image sequences to reduce the computation time of 3D environment modeling that estimates camera poses and simultaneously reconstructs a 3D environment model from images based on photogrammetry. However, 3D environment modeling is time-consuming when using many images because it finds correspondence points between them by feature matching. Therefore, we assume that the computation time is reduced by reconstructing 3D environment models from image sequences divided from an image sequence because the number of images used in 3D environment modeling becomes less. However, it is difficult to integrate the 3D environment models because the scale between them may not be the same, and overlapping regions between 3D environment models are small for integrating the models. In this paper, we propose a method that integrates 3D environment models based on camera trajectories corresponding to overlapped images between image sequences used in 3D environment modeling. To integrate them, transformation parameters are calculated from poses of camera trajectories between 3D environment models. After that, the transformed camera trajectory is aligned using coarse and fine registration. Consequently, compared with 3D environment modeling that processes an image sequence in batch, the proposed method could reduce the computation time and reconstruct a comparable integrated model.

機械学習分子動力学法による核燃料物質の高温物性評価

小林 恵太; 中村 博樹; 板倉 充洋; 町田 昌彦; 奥村 雅彦

まてりあ, 62(3), p.175 - 181, 2023/03

https://doi.org/10.2320/materia.62.175

核燃料の研究開発において、原子炉運転時からシビアアクシデント時の融点付近に至る温度領域まで、核燃料物質の高温物性を把握することが必須となるが、その取扱いの困難さから、実験研究を行うことは容易ではない。一方、シミュレーション研究は安全に実施可能であるが、高温物性評価のために必要である、高精度な大規模構造の長時間シミュレーションは、従来のシミュレーション手法では、実施が難しかった。我々は、最近開発された機械学習技術を応用して高精度な大規模構造の長時間シミュレーションが実施可能な「機械学習分子動力学法」を用いて、酸化トリウムの高温熱物性評価に成功した。本稿は、機械学習分子動力学法と我々の研究成果について概説する。

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.

Machine learning molecular dynamics simulations toward exploration of high-temperature properties of nuclear fuel materials; Case study of thorium dioxide

小林 恵太; 奥村 雅彦; 中村 博樹; 板倉 充洋; 町田 昌彦; Cooper, M. W. D.*

Scientific Reports (Internet), 12(1), p.9808_1 - 9808_11, 2022/06

https://doi.org/10.1038/s41598-022-13869-9

核燃料の一つであるトリウム酸化物に対し、機械学習分子動力学法を用い、その高温物性を調査した。様々な交換汎関数により第一原理計算を実施し、ニューラルネットによりその結果を学習することにより機械学習力場を構築した。特にSCANと呼ばれる交換汎関数を用いた第一原理計算結果を学習することにより得られた機械学習力場は、ラムダ転移温度や融点を含め、比較可能な実験データの多くに対し高精度な結果を示した。

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

画像からの三次元復元において、画像枚数が少なくても、各画像が三次元復元の対象物の特徴を捉えていれば、短時間で高精度な三次元復元を実現できることが知られている。そこで、三次元復元に有効な画像を選択するために、シミュレーションによる仮想環境の構築と撮影条件の変更により、画像選択のためのテストデータを生成することが考えられる。本研究では、直線レール上をカメラが移動して画像を撮影する場合に着目し、この場合における、三次元復元にかかる計算時間短縮を考慮した有効な画像選択条件をシミュレーションにより調査・検証する。

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

本発表では、遠隔操作ロボットによって収集された時系列画像から効率的な立体復元を実現するための画像選定手法を提案する。提案手法は、画像間で求められるオプティカルフローに基づいて立体復元の計算に適した画像を選択する。この提案手法を用いて、移動と停止を繰り返す遠隔操作ロボットによって記録された時系列画像から立体復元に適切な画像を選択できることを確認した。その結果、提案手法で選択された比較的少数の画像で立体復元を効率的に実行できることを実証した。

花崗岩試料を用いた拡散試験環境の整備と間隙率測定および鉱物試験

山下 理代; 濱 克宏; 竹内 竜史; 森川 佳太*; 細谷 真一*; 中村 敏明*; 田中 由美子*

JAEA-Technology 2014-029, 118 Pages, 2014/09

JAEA-Technology-2014-029.pdf:25.16MB

物質移動に関する調査研究では、岩盤中の物質移動に関わる現象の理解を進めつつ、物質移動に関するパラメータ値の測定技術および物質移動に関わるモデル化・解析・評価技術を体系的に整備することを目標としている。岩石試料を用いた拡散試験は、本研究の一環として割れ目の地質学的特徴と物質移動に関するパラメータ値の関係の把握などを目的として計画したものである。本報告では、これらの拡散試験の開始に先立ち実施した岩石ブロックを用いた拡散試験環境の整備と透過拡散試験に用いる試料の作成について、そして数値解析に用いるパラメータ値の取得のために実施した間隙率測定結果およびX線回析分析結果を取りまとめたものである。