球面レンズ式マクロステレオフォトグラフィによる微小物体の三次元形状・反射特性計測
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22K17914
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 61010:Perceptual information processing-related
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
川原 僚 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 助教 (80911263)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 3次元形状復元 / コンピュテーショナルフォトグラフィ / カメラキャリブレーション / 多視点ステレオ / 偏光 / コンピュータビジョン / ３次元形状復元 / マクロフォトグラフィー |
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| Outline of Research at the Start |
広視野な視覚情報処理をミクロな世界で実現することを目指すにあたり，本研究では計算機視覚として接眼レンズを用いず，球面レンズを利用した接写撮影によって，広範囲に合焦した拡大撮影が可能であることに着目する．そしてこれを鏡の利用により多視点へと拡張した，球面レンズ式マクロステレオフォトグラフィーによる微小物体の三次元形状・反射率計測という研究課題に取り組む．本研究課題の遂行は，ミクロな世界での対象表面の形状だけでなく，反射率を得る手法として，精密機器の検査，内視鏡をはじめとした医療への応用，受精卵の解析による生命情報学および養殖業への貢献など，多分野への波及効果が期待される．
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究目的：
本研究の目的は，球面レンズを用いたマクロステレオフォトグラフィの光線解析による微小物体の三次元形状・反射特性計測である．対象表面の視覚的情報を広範囲に捉える光学系として球面レンズおよび鏡を用いた撮像系を考える．撮像系が捉える光線空間を，その物理的なモデル化によって観測情報から獲得し，得られた光線空間の幾何学的・光学的解析によって不透明物体の表面形状および反射特性の復元手法までを明らかにする．よって具体的には，実際の内視鏡を設計して撮影・解析を行うのではなく，等価な環境として光源，球面レンズ，鏡，カメラを準備し，被写体を接写撮影できる環境を構築して手法の有効性の実証に注力する．
令和5年度の実施内容：
まず計画の通り，対象表面の密な法線の復元，および光線空間の解析による三次元形状・反射特性計測に着手した．具体的には１センチ以下の非拡散反射物体を対象とし，能動光源の向きを多様に制御しながら，対象表面の形状に加えて反射特性の獲得に取り組んだ．なお，能動光源は鏡の内部を通過する設計ではなく，本研究のシステムが接写撮影を可能とすることを利用して撮像系の外部に設置している．さらに，能動光源として偏光光源を利用することによる研究の拡張に着想を得て，①鏡によって反射される偏光の幾何的なモデル化と解析の理論的検討および予備実験，および②偏光を利用した微小物体の形状復元の理論的検討および評価実験ついても研究を進めている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前年度に計画した通り，対象表面の密な法線の復元，および光線空間の解析による三次元形状・反射特性計測に着手し，さらに偏光の利用に着想を得て同時に研究を発展させている．
なお，これらは設備を含めて同時に実施可能であり，順調に進展しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は，計画通りに着手している対象表面の密な法線の復元，および光線空間の解析による三次元形状・反射特性計測についての有効性の実証を行う．具体的には既知の反射特性の物体を利用し，獲得した形状および反射特性の定量的評価を行う．
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Report
(2 results)
Research Products
(7 results)
