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

在可见光到近红外光范围内使用波长色散和 BPF 孔径通过倾斜成像进行距离估计

基本信息

批准号：
21K03974
负责人：
池岡宏
金额：
$ 2.33万
依托单位：
Fukuyama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

アオリ光学系に赤色通過フィルタ絞りを設置した距離推定手法の精度向上について検討することで，「低コスト，実時間対応，外乱に頑健，広範囲推定」の４要件を備えた距離推定（３次元形状認識）システムを開発することが，本研究の目的である．なおその際，アオリ光学系の内部に赤色通過フィルタを追加設置することで，１回の撮影にて被写界深度の異なる２枚の画像を取得する方式を提案している．この方式における事前のぼけのモデル化において新たな工夫を加えることで，距離推定精度の向上を図った．具体的には，ぼけ情報を取得する際に，当該画素におけるエッジ勾配方向を考慮することで，より正確なぼけ情報の抽出ができるようにした．さらに，y座標に応じたぼけ量変化の様子をガウス関数でモデル化する際に，各y軸において既定閾値以上のエッジの画素数を重みとして利用した重み付き最小二乗法を用いることで，よりノイズに頑健な手法になるよう工夫を行った．従来手法と以上二つの改善を加えた提案手法それぞれについて，距離計測実験を行い，有効性について検討した．なお，本実験における撮影対象には，公道における車体を撮影・印刷したターゲットボードを用いることで，本実験を実施した．この結果をヒストグラムを使ったデータ比較によると，提案手法では正しい距離値に近い値が多くの画素位置で得られているのに対し，従来手法では距離値のばらつきが目立っていた．したがって，本研究の当初の目的である距離推定精度の向上を達成できたといえる．なお，これらの成果については，国際会議でも発表済みである．

通过研究如何提高使用安装在倾斜光学系统中的红通滤光片光阑的距离估计方法的准确性，我们开发了一种距离估计方法（3D形状）。这项研究的目的是开发一种识别系统。在这种情况下，我们提出了一种方法，通过在倾斜光学系统内部额外安装红通滤光片，在一次拍摄中获取两个不同景深的图像。通过在该方法中向先前的模糊建模添加新的想法，我们试图提高距离估计的准确性。具体来说，在获取模糊信息时，我们可以通过考虑相关像素处的边缘梯度方向来提取更准确的模糊信息。此外，当使用高斯函数根据 y 坐标对模糊量的变化进行建模时，我们可以使用加权最小二乘法，该方法使用大于预定阈值的边缘上的像素数作为每个 y 坐标的权重。我们设计了一种对噪声具有鲁棒性的方法。我们进行了距离测量实验，并检验了传统方法和具有上述两种改进的方法的有效性。另外，本次实验是以公共道路上的车身为拍摄对象拍摄并打印的目标板进行的。使用直方图对这些结果进行数据比较表明，所提出的方法在许多像素位置获得了接近正确距离值的值，而传统方法则显示出距离值的明显变化。因此，可以说达到了本研究最初的提高距离估计精度的目的。这些结果也在国际会议上发表。