2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of active 3D shape reconstruction method from non-perspective cameras
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18K19824
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
川崎 洋 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (80361393)
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2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | ライトフィールドカメラ / アクティブ3次元計測 / SLAM / 水中ROV |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、(Ａ) 光線空間計測カメラを用いて、水中シーンを撮影して得られた光線空間を再構成することで中心投影画像の合成を実現する。また、水中でもレーザは直進することから、レーザ平面も平面のままであることを利用して、(Ｂ)共面生に基づくアクティブ・ステレオ３次元復元アルゴリズムを開発する。最終的に、前記（Ａ）と（Ｂ）を組み合わせて、(Ｃ) ＳＬＡＭによる水中での形状計測および運動する人物や魚などの計測・運動解析の実現を目指す。
平成30年度は、このうち、（Ａ）と（Ｂ）の実現を目指して、具体的には、(Ａ)においては、水中のシーンを光線空間カメラで計測し、光線を補間することで単純な近似を上回る品質とコントラストを持った中心投影画像アルゴリズムを開発し、効果を検証・確認した。(Ｂ)においては、ラインレーザを複数投影し、共面性条件が保存されることを利用して、アクティブ方式の３次元復元アルゴリズムを開発し、正しく形状復元されることを確認した。さらに、外部機関と共同で実データ実験を行い、成果を査読付き会議や論文誌へ投稿を行った。
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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
本年度は、大きく2つのテーマで研究開発を行った。
(Ａ) 光線空間計測カメラによる水中シーンの中心投影画像の合成：
水中で計測をするためには、屈折の影響を解決する必要があるため、本研究では、水中シーンを光線空間カメラで計測し、必要な視線方向の光線を再構成することで、中心投影画像を合成した。実際には光線空間カメラの解像度が高くなく、視線方向の拡がり角もあまり広くないことから、光線を補間するアルゴリズムを開発した。その結果、単純な近似手法に比べてて高い品質とコントラストが得られることを確認した。これら成果を、国際会議に投稿し採択され、翌年度に発表予定である。
(Ｂ)共面性に基づくアクティブ・ステレオ３次元復元アルゴリズムの開発：
ラインレーザを複数投影する場合、中心投影では無くなるが、水中であっても平面投影されたレーザは平らなままのため、共面性条件は保存される。そこで、この共面性条件を利用したアクティブ３次元復元アルゴリズムを開発した。これは、応募者らが以前空中で開発したものを水中に適用したものであり、実験の結果、水中でも安定した3次元復元が実現できることを確認した。これらの成果は、国際会議に投稿し採択され、翌年度に発表予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、初年度の成果である、水中における光線の再構成による中心投影画像の合成手法と、水中でレーザを用いたアクティブ３次元計測を組み合わせて、水中3次元計測システムを開発する。さらに、そのようなたデバイスを用いたSLAMによる広範囲の水中地形の計測への応用や解析手法を研究する。具体的な目標は以下の通りである。
●ＳＬＡＭによる水中での形状計測アルゴリズムの開発：
カメラとレーザを固定してハウジングに入れて水中に沈め、これを動かしながら水中の形状を計測する手法を開発する。その実現のため、前年度に開発した中心投影画像の合成手法と、共面性条件を用いたアクティブ3次元形状計測手法を組み合わせて、SLAMにより形状計測を実現するアルゴリズムを開発する。
●水中で運動する人物や魚などの計測：
上記３次元計測システムは、ワンショット計測が実現できるため、運動する人物や魚などの計測に好適である。そこで、実際に水中シーンでの実データ計測実験を行う。
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| Causes of Carryover |
次年度に実施する実データ実験用の機材や、そのための人件費に回すため。
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