Passive system for sensing object motion in 3D

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K04516
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21030:Measurement engineering-related
• Research Institution: Utsunomiya University
• Principal Investigator: Hagen Nathan 宇都宮大学, 工学部, 教授 (50781506)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 3d profilometry / geometric phase

Outline of Final Research Achievements

In this project, we have succeeded in adapting conventional fringe profilometry measurements to use wavelength-encoded fringe data, allowing for simultaneous detection of many fringe profiles simultaneously. This opens the way for capturing 3D measurements of dynamic objects, increasing the dynamic range of 3D measurement, and simultaneously measuring the object reflectance spectrum together with its 3D profile. An unexpected outcome of this project has also been a breakthrough in understanding geometric phase. As a result of this project, we have published 10 peer-reviewed journal articles, 3 conference papers, and 12 conference presentations --- all supported in part or fully by this research project.

Free Research Field

spectral imaging

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

一般的な3D計測は静止した物体を対象としますが、本アプローチは動く物体の3D計測を可能にし、自律走行などのアプリケーションで重要な利点となります。既存の方法では、ダイナミックレンジが狭く、色の強い物体の測定に問題があるなどの弱点がありました。幾何学的位相は、約70年前から知られている光学特性です。研究者たちは、幾何学的位相の計算方法を研究し、その利用方法について議論してきましたが、私たちがこのプロジェクトに取り組むまで、幾何学的位相の物理的モデルはこれまで存在しませんでした。現在、そのようなモデルが存在し、それを使用して機器と測定を改善する方法を理解するのに役立ちます。