水中における劣悪環境下での形状計測手法の開発

• 研究課題/領域番号: 18H03263
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分61010:知覚情報処理関連
• 研究機関: 滋賀大学 (2021); 京都大学
• 研究代表者: 飯山 将晃 滋賀大学, データサイエンス学部, 教授 (70362415)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円); 2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2019年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2018年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
• キーワード: 散乱現象 / 形状計測 / 画像復元 / 深層学習 / コンピュータビジョン / ３次元計測 / 散乱 / 3次元計測

研究成果の概要

濁った水中や霧が濃い環境など，視認が困難な程度まで劣化した環境でも物体の形状や被写体までの奥行きを計測することができる手法を研究した．計測手法として広く用いられている3つの手法（照度差ステレオ・ToF・多視点ステレオ）それぞれに対して，散乱現象を数理的にモデル化し，そのモデルに基づき散乱の度合いと物体の形状とを観測データから推定する方法を開発した．また，深層学習による計測手法についても開発を行いその有効性を検証した．

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は，光の散乱によって肉眼ではよく分からない程度にまで劣化した環境でも被写体の形状や被写体までの距離を計測する技術を開発した．本プロジェクトで開発した技術は将来的には水中ロボットでの利用や災害時のレスキューロボットなどに応用できる技術であり，水中での安価かつ安定した計測技術の確立に向けて重要な一歩となった．

研究成果

• [雑誌論文] Simultaneous Estimation of Object Region and Depth in Participating Media Using a ToF Camera (2020)
  • 著者名/発表者名: FUJIMURA Yuki、SONOGASHIRA Motoharu、IIYAMA Masaaki
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Information and Systems 巻: E103.D 号: 3 ページ: 660-673
  • DOI: 10.1587/transinf.2019EDP7219
  • NAID: 130007804154
  • ISSN: 0916-8532, 1745-1361
  • 年月日: 2020-03-01
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photometric Stereo in Participating Media Using an Analytical Solution for Shape-Dependent Forward Scatter (2020)
  • 著者名/発表者名: Fujimura Yuki、Iiyama Masaaki、Hashimoto Atsushi、Minoh Michihiko
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence 巻: 42 号: 3 ページ: 708-719
  • DOI: 10.1109/tpami.2018.2889088
  • 査読あり
• [学会発表] Dehazing Cost Volume for Deep Multi-view Stereo in Scattering Media (2020)
  • 著者名/発表者名: Yuki Fujimura, Motoharu Sonogashira, Masaaki Iiyama
  • 学会等名: Asian Conference on Computer Vision
  • 国際学会
• [学会発表] 未知散乱条件下での深層学習によるMulti-view Stereo (2020)
  • 著者名/発表者名: 藤村 友貴, 薗頭 元春, 飯山 将晃
  • 学会等名: 情報処理学会CVIM研究会
• [学会発表] Dehazing Cost Volume for Deep Multi-view Stereo in Scattering Media (2020)
  • 著者名/発表者名: Yuki Fujimura, Motoharu Sonogashira, Masaaki Iiyama
  • 学会等名: 画像の認識・理解シンポジウム(MIRU)2020
• [学会発表] 散乱媒体下でのMulti-view StereoのためのDehazing Cost Volumeの提案 (2019)
  • 著者名/発表者名: 藤村 友貴, 薗頭 元春, 飯山 将晃
  • 学会等名: 情報処理学会コンピュータビジョンとイメージメディア研究会
• [学会発表] Defogging Kinect: Simultaneous Estimation of Object Region and Depth in Foggy Scenes (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuki Fujimura, Motoharu Sonogashira, Masaaki Iiyama
  • 学会等名: 画像の認識・理解シンポジウム
• [学会発表] 近接光源下で撮影された画像からの散乱除去と深度推定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 喜島 大揮, 藤村 友貴, 薗頭 元春, 飯山 将晃
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会
• [学会発表] Photometric Stereo in Participating Media Considering Shape-Dependent Forward Scatter (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuki Fujimura, Masaaki Iiyama, Atsushi Hashimoto, Michihiko Minoh
  • 学会等名: IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR)
  • 国際学会