2021 Fiscal Year Research-status Report
イベントカメラと波紋運動パタンを用いた屋内外で利用可能なアクティブステレオ
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20K19849
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
藤本 雄一郎 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (30755971)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | アクティブステレオ / プロジェクタ / イベントカメラ / 構造化光 / ３次元形状計測 / 拡張現実感 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，光量の微小時間中の変化の有無（方向）のみを観測できるイベントカメラをアクティブステレオに応用するための技術提案および開発を行うものである．当該年度においては以下の三つの項目に取り組んだ．
(a)前年度に構築した各要素を組み合わせ，イベントカメラとプロジェクタの外部パラメータを求めるキャリブレーション手法を構築した．さらに，それを通常のフレームベースのカメラとプロジェクタ（以下，一般的プロカム）にグレーコードパタンを適用したキャリブレーションと比較して，遜色ない精度を達成できていることを確認した．
(b)多様な光源環境において，提案プロカムでキャリブレーションと３次元形状計測を行い，その結果を一般的プロカムと比較した．その結果，一般的プロカムではキャリブレーションが行えなかったり，３次元形状計測に大きな欠損が生じるような非常に明るい環境（2500lux程度の投影面）でも，提案プロカムではキャリブレーションと3次元形状計測が問題なく行えることを示した．また，一般的プロカムでは，明るい環境で投影されたグレーコードパタンを撮影したカメラ画像を適切に２値化するためのパラメータ設定が困難となることがある．一方，本手法ではそのようなパラメータ調整は不要であり，その点でもユーザフレンドリーなシステムを提案できたと考えている．なお，(a),(b)の内容をまとめ，当該分野のトップ国際会議の一つで口頭発表を行った．
(c)パタン投影の動的拡張
キャリブレーション時とは異なる空間符号パタンを提案し，計測の大幅な高速化を試みた．現在ではシミュレーション環境で10fps程度の計測が行えることまで確認した．
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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
研究計画時と，構造化光のアイデアは大きく変更したものの，当初予定していた，プロジェクタ-イベントカメラ系の構築，明るい環境における3次元形状計測，一般的プロカムに対する優位性を示す評価，を全て遂行することができた．さらに，未だ対外発表は行っていないものの，動的環境への拡張への道筋も見えつつある．一方で，研究計画の段階で予定していた屋外日光下での計測は，現在のイベントカメラのコントラストセンシティビティの制約上，困難であることが判明し，イベントカメラのハードウェア自体の近い将来の発展を待つ他なくなった．上記を両方鑑み，当初の予定と照らして「（２）おおむね順調に推進している」と判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
上述の通り，動的環境への拡張も目途が立ちつつあるが，現在の実装では10fps程度と，応用によっては十分ではない．そのため，今後は，動的環境で使用する新たな構造化光と認識アルゴリズムを構築し，500fps程度で動作する高速プロカム系へと発展させる予定である．
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| Causes of Carryover |
昨年度と同様，当初参加を予定していた国際会議が，オンライン開催となったことにより，計上していた旅費が不要となり，参加費も大幅に減額したことが，次年度使用額が生じた理由である．これは，翌年度以降，追加の国際会議参加費および旅費，もしくは，今後の高速化に際して，新たなイベントカメラ，プロジェクタの購入費として使用する予定である．
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