可視光から近赤外光域における波長分散とBPF絞りを用いたアオリ撮像による距離推定

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K03974
• Research Institution: Fukuyama University
• Principal Investigator: 池岡 宏 福山大学, 工学部, 教授 (20579966)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 距離推定 / アオリ光学系 / BPF絞り

Outline of Annual Research Achievements

アオリ光学系を用いた距離推定方式において，RGBの各チャンネルで得意とする距離推定レンジが大きく異なることが分かっており，この性質を活用するため合焦面位置や被写界深度の深さが異なる各チャンネルのデモザイキング画像を利用し，各画素におけるチャンネル間鮮鋭度比から距離推定可能な方式を提案し，検討を行ってきた．その際，カラーフィルタにより構成した絞りを光学系に組み込むことで，各チャンネル間で被写界深度の分布の距離に応じた差違を大きくする設定を模索してきた．加えて，鮮鋭度の算出についても，これまでの単純なラプラシアンベースのものから，エッジ方向に依存せず安定的に鮮鋭度を算出可能な方法を採用し，距離推定精度の向上を図った．また，合焦面からの遠くなるに従い各画素の鮮鋭度の値は不安定になることも本推定精度の悪化の要因となっていた．これは，算出される鮮鋭度の値が小さい（ぼけが大きい）ことから，相対的に大きくなる雑音の影響を受け，最終出力結果である距離マップの劣化を招いていた．その点については，合焦面からの距離（画素数）に応じて，重み付けを行うことで対処した．加えて，鮮鋭度分布の形状（被写界深度における鮮鋭度の分布）が上下で対称でないにもかかわらず，DFD方式などで一般的に採用されているガウス関数による近似曲線で画素位置と鮮鋭度と距離との関係を示すモデルを利用していたが，これの性能が低かった．そこで新たなカラーフィルタ絞りの形状（左右分割型）を採用することで，各画素が前側DOFと後側DOFのどちらに所属するかを判定する処理を加えることができ，上下非対称の鮮鋭度モデルを採用することができ，大幅な距離推定精度の向上を図ることができた．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初は想定していなかった新たなカラーフィルタ絞りの形状を発想することで，そちらの実験の優先順位を上げたため，当初予定していたカラーフィルタ絞りの波長帯域の最適化については後回しにしたことが大きな理由である．

Strategy for Future Research Activity

新たに発想したカラーフィルタ絞りの形状（具体的には，左右分割型）の有用性の高いことが見込めることから，こちらの検討実験を先に進めつつ，当初想定していた絞り形状（同心円型）との比較を行い，どちらを採用するか決定し，研究資源をどちらかに集中する予定である．

Causes of Carryover

当初は想定していなかった新たなカラーフィルタ絞りの形状を発想することで，そちらの実験の優先順位を上げたため，当初予定していたカラーフィルタ絞りの波長帯域の最適化については後回しにしたことが大きな理由である．
なお，これまでの成果について，本年度中に学会発表する予定だったものを保留にし，その分実験内容を充実させて，次年度の夏に国際会議で発表する．その際の論文投稿費および旅費として支出を予定している．加えて，本方式の基礎研究に留まらず，応用分野に関する研究実験も充実させる予定である．