2016 Fiscal Year Research-status Report
空間平面の順次推定を利用した単視点画像による3次元復元と知的カメラへの応用
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16K00224
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
木村 彰男 岩手大学, 理工学部, 准教授 (00281949)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | コンピュータビジョン / 平面推定 / 射影幾何学 / 3次元復元 / 知的カメラ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は，単視点画像に写された基準平面を自動的に推定するための枠組み作りの一環として，画像から欠損楕円を検出する手法の開発に取り組んだ．我々の身の周りには円形物体が多数存在しており，その円は画像では楕円として写る．例えば，地面（基準平面）にマンホールの蓋（円形物体）があり，そのシーンを撮影した画像が一枚あったとしたら，その画像から楕円として写っているマンホールの蓋を検出し，さらにその楕円を円に戻すような変換を推定すると，画像に写された地面の（実3次元空間での）方向が分かり，結果として基準平面を抽出することができる．本研究では，画像からより高精度に欠損楕円を検出するため，はじめに各画素位置での接線方向を推定し，次にそれらの接線方向を利用して欠損楕円を検出する手法を新たに開発した．また，この手法が従来の手法よりも高い検出能力を有することを評価実験によって立証した．
さらに，抽出した基準平面に隣接する空間平面を順次，推定するための手法の開発にも取り組んだ．既に，先行研究によってシーン中の幾つかの手掛かりが有効であることを立証済みであったが，今年度は新たな手掛かりとして，(i) 推定したい平面上に円形物体があり，その円，及び円の中心点が両方とも画像に写っている場合，(ii) 推定したい平面またはその平行面上に，二つの円形物体が写っている場合（例えば，推定したい平面上に円柱缶が置かれていて，その上下面が両方とも画像に写っている場合），であれば，基準平面の情報と併せて空間平面パラメータが推定できることを見出した．新たに推定した空間平面を基準平面に再設定し直すと，同様の手掛かりによって順次，更なる隣接平面を推定できるので，階段や建物といった箱型形状の物体であれば大まかな構造を把握できることが理論的には立証された形となった．
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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
知的カメラ実現のために必要な核となる基盤技術を確立させる，という目的に対しては，現時点でも単視点画像から箱型物体の構造を3次元的に把握できるところまで来ているため，おおむね順調に進展していると評価している．本来の目的である「単眼のCCDカメラを向けただけで被写体の寸法や構造が把握できるようなシステムの実現」については，今後の多角的な評価実験実施や開発済手法の性能改善が不可欠であること，また統一的なシステム開発（例えば，アプリの実装）も必要であることから，まだまだ道半ばであると考えているが，研究１年目が終わった段階としてはまずまずの状況であると判断している．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度からは，今年度開発した各種アルゴリズムに対し，主として計算機実験に基づいた多角的な性能評価を実施し，その結果に基づいてさらなる手法の改善を図る計画である．また，今年度はカメラキャリブレーション手法に関する理論検討や評価実験が十分に実施できなかったこを踏まえ，次年度は特に，スマートフォンやタブレットPCに搭載されているジャイロ・加速度センサーからの情報を積極的に利用する形の手法について検討を進める予定である．さらに，3Dスキャナや3Dプリンタを導入して，3次元復元性能に関する詳細な検証実験も実施したいと考えている．
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Research Products
(4 results)
