ステレオ画像法による栽培果実の三次元位置計測に関する研究

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16580212
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: 高橋 照夫 弘前大学, 農学生命科学部, 教授 (70003522)
• Keywords: ステレオ視 / 三次元計測 / 果実 / 画像処理 / 視覚センサ / CCDカメラ / RGB濃度分散 / 合成画像鮮明さ

Research Abstract

新規購入のデジタルカメラ2台とパソコンについて,それらの動作と機能が本研究に適用可能なことを確認し,各カメラと制御・画像処理用パソコンを主要部とするステレオシステムを製作した.なお,カメラヘッド部の上下左右の動作制御は,各カメラに装備のパン・チルト機構を利用するものとした.また,画像の解像度の影響を調べるため,より高精細画像の撮影が可能なカメラ2台を用いてもう一組のカメラヘッドとして使用できるようにした.試作ステレオシステムのカメラキャリブレーションは,本研究の測定原理に基づき0.5mから4mまでの距離断面上の定点を左右カメラで同時撮影する方法で行った.
本研究手法による三次元位置計測に関する実験は,リンゴ園内における収穫期の果実群を対象にして行った.品種はふじと王林で,撮影条件は,カメラのズームを4段階,解像度を2段階に設定し,晴天又は曇天の順光下で距離1.5〜4mの範囲内にありステレオ視野に入る50個以上(焦点距離7.1mmの場合)の果実群とした.なお,撮影位置から各果実までの距離はレーザ距離計による測定値を基準にした.本研究のステレオ計測手法である左右画像合成方式により,各条件で撮影されたステレオ画像における果実像の三次元位置を測定した結果,距離測定誤差は,ふじと王林のいずれの場合もおおむね±2%以内に入ることが分かった.これは,筆者らの従来のアナログカメラを用いたステレオシステムの約2倍の測定精度であった.なお,画像処理過程の改善策として,カメラレンズの収差補正と合成像の鮮明さ指標であるRGB濃度分散算出の改良法について予備的な検討を行ったところ,おおむね期待通りの結果か得られたので,今後これらの進展を図る予定である.また,本年度は収穫期の果実を主な対象としたが,次年度は全栽培期間の果実群を対象として実験を行う予定である.