2020 Fiscal Year Annual Research Report
半透明／金属光沢物体のハンドリングと全品検査のための3.5D計測点群処理
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19H01096
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
橋本 浩一 東北大学, 情報科学研究科, 教授 (80228410)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 3次元計測 / マニピュレーション / 透明物体 / 光沢物体 / プロジェクタ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、食品、薬品、化粧品などの半透明または金属光沢を有する物体を対象とした、「3D形状プラスアルファ」の計測と点群処理を開発する。本研究ではこれを「3.5D計測点群処理」とよぶ。Light Transport Matrix（LT行列）のスパースセンシングを基盤技術とする。LT行列の要素数はプロジェクタのピクセル数とカメラのピクセル数の積である。LT行列のひとつの列は、プロジェクタのひとつのピクセルのみを光らせたときにカメラの各ピクセルが観測する輝度を表す。つや消しがなされた物体に光をあてると、部分的に明るくなる。つまり輝度はローカルに高くなる。一方で、半透明または金属光沢を有する物体に光をあてると、いくつかの反射や透過を繰り返し、物体表面だけではなく別な場所も輝度が高くなる。
このような対象は複雑な反射特性を持つため、表面形状を計測するためには高度な処理が必要となる。また、一点照射ではプロジェクタピクセル数の照射回数を繰り返さなければならないため、計測に時間を要する。したがって、照射パターンを効率的に制御する必要がある。
本研究では、このような物体のハンドリングと全品検査を同時に実用的な時間で実行するロボットシステムを実現する。2020年度は、つや消し物体の表面形状を計測し、プロジェクタ・カメラ系の構成について検討した。また、半透明物体や金属光沢物体の表面形状計測計測において、LTM行列とエピポーラ線の関係から、直接反射光ではない成分を除去することにより、良好な表面形状の取得が可能であることを示した。LTM行列成分におけるエピポーラ線において直接反射が得られる場合には、形状計測が可能であることを示すことができた。
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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
つや消し部品についてはロボットハンドリングが可能な精度で3次元計測が実施できている。半透明の物体でも透過度の低いものについては原理が確認できた。プロジェクタからの照射光の直接反射がカメラに戻らない角度の表面については、原理的に難しい。これらの事実が実験的に実証された。
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| Strategy for Future Research Activity |
光沢部品については、カメラで観測される輝度が高く、サチュレーションする。一方、反射面以外では黒つぶれしてしまう。反射の線形性を仮定した手法ではこれらの非線形領域に対応できないため、サチュレーションと黒つぶれに対応した手法の開発が必要である。
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