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コード化された光パターンを物体に投影し、その2値画像をCCDカメラで得ることを基本とした、簡易で安定高速な距離画像生成システムを研究した。光グレイコードパターン投影による方法、半開口光投影2値画像累積による方法の二種類のシステムを試作した。前者について、数少ない光投影で安定に精細な距離画像が得られ、計測時間が短縮できるという特徴を実証することができた。後者は、極めて簡易な装置で距離画像の計測が行なえることを確認できた。
この光パターン投影による距離画像生成法は、二次元的に広がった2値パターン光を投影する点に特徴がある。試作したパターンプロジェクタの場合、メカニカルな駆動部を有するため、マスクの切り替え時間や位置決め精度に問題が生じた。このためノンメカニカルな液晶素子による光パターン投影が期待され、その実現性について基礎実験を行なった。ドット型液晶表示器を用いて、投影実験を行なった結果、比較的良好な投影コントラストを得ることができ、電極パターンギャップの影響も無視できることが確認でき、将来の超高速距離画像生成システムの指針が得られた。
さらに、距離画像を用いた物体曲面形状の認識について研究を行なった。計測された三次元データを、最小二乗法により一般二次曲面に近似し、曲面を表す二次多項式の係数の特徴により、楕円面、円錐面、円筒面などと認識する手法を研究した。
三角測量法による位置計測で高い精度を得るためには、パラメータとしてカメラとプロジェクタ間の相対位置関係、姿勢関係を予め精密に知る必要がある。このため、カメラとプロジェクタを同次座標系を用いてマトリクスでモデル化する方法、それらのパラメータによる三次元位置算出の方法、及びそれらのパラメータの高精度なキャリブレーション法を新規に研究開発した。
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