| 研究課題/領域番号 |
22K17930
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分61020:ヒューマンインタフェースおよびインタラクション関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
田畑 智志 東京大学, 情報基盤センター, 特任助教 (50855319)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2025年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 小型高速三次元スキャナ / 高速三次元ビジョン / 高速ビジョン / 高速可変焦点制御 / マーカー / 三次元計測 / 可変焦点光学系 / コンピュータビジョン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本課題では，物体の立体的な形状を高速に計測可能な高速三次元形状計測技術に対し，レンズの焦点距離を高速に制御可能な可変焦点光学系を組み合わせ，広範囲を動く物体の形状や表面のテクスチャを計測・追跡の実現を目指す．この技術によって幅広い対象の高速スキャンの実現や，その情報を用いたロボットによるハンドリングや運動や変形する物体に映像を投影するダイナミックプロジェクションマッピングやの更なる拡張へつながると考えられる．
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は，高速三次元形状計測の計測距離範囲拡大と高精度・高精細化であり，高速可変焦点光学系を用いたフィードバックシステムを構築することでこれを実現する．そのためには，高速三次元計測システムの計測アルゴリズムの拡張と可変焦点光学系との融合が必要となる．そこで本年度は小型高速三次元スキャナの開発と，可変焦点光学系を用いたフィードバックアルゴリズム及びキャリブレーション用マーカの基礎検討を行った．
まず，計測対象を適切にとらえスキャンを行うには対象を安定してトラッキングする必要がある．そこで，これまでに開発してきた高速形状計測と高速運動計測に加え，新たにリアルタイムのモデル生成とドリフト補正アルゴリズムを導入し，高速にスキャンする手法を提案した．また，提案手法を小型ユニットで実現し，小型高速三次元スキャナとして実現した．10cm角の立方体に収まるサイズのユニットを手に持って操作し，1,000fpsの計測によってリアルタイムに計測対象のスキャンを達成した．
また，可変焦点光学系においては制御によって合焦距離が変化する．そのため，キャリブレーションを安定して行うためには，適切な距離制御やピンボケに対してロバストなマーカを用いることが望ましい．そのため，計測時の距離制御方法と安定性と高精度性を満たすマーカの基礎検討を進めている．
これらの開発及び基礎検討は，いずれも主目的に不可欠な要素技術であり，現段階ではそれぞれの要素を実現してきている．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
基盤となる高速三次元計測技術を拡張し，計測対象の高速三次元スキャンを安定して実現できるようになったことに加え，高速可変焦点光学系の制御機構・キャリブレーション用のマーカの基礎検討が進み，高速三次元計測システム及び高速可変焦点光学系の統合に向けた要素技術の開発が進んでいる．また，類似する光学系の関連技術の調査も進行しており，システムのキャリブレーション及び制御に向けた下地が整いつつある．
一部使用予定の機材の調達が遅れている面はあるが，既存のデバイスを用いた基礎検討を進められており，現在までの進捗状況としてはおおむね順調に進展していると考えられる．
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| 今後の研究の推進方策 |
高速三次元スキャンの一層の安定化を進めるとともに，高速可変焦点光学系に適した制御機構・キャリブレーション方法の検討を継続し手法の実現を進める予定である．スキャンに関しては，トラッキングから外れた際の復帰等において可変焦点制御に大きく影響するため両者に適したアプローチを模索する．また，システム全体のキャリブレーションに関して検討を進め，制御と組み合わせ広い距離範囲で高効率かつ高精度に校正を実現する方法を探る．可変焦点光学系の制御においてもトラッキング中，トラッキング外によって適切なアプローチが変わってくる．そのため，異なる状態に対する対処法の検討を深めていく予定である．
また，調達が遅れている機材についても手配を進め，システムの構築を進める．
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