Spatio-temporal modulation imaging toward measurements of shape and physical properties

用于测量形状和物理特性的时空调制成像

基本信息

批准号：
20H04215
负责人：
高谷剛志
金额：
$ 11.32万
依托单位：
University of Tsukuba (2021-2023)National Institute of Informatics (2020)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究の主課題は，照明光を時空間的に変調する新しい枠組みである「時空間変調イメージング」の基盤確立である．これを実現するため，プロトタイプシステムの構築，キャリブレーション手法の開発，観測モデルの構築，形状・物性計測手法の開発という4つの項目に分けて研究を進めている．本年度は，時空間変調光源モジュールと間接Time-of-Flight方式用画像センサを用いたプロトタイプの開発を継続しつつ，新しい挑戦として，偏光計測を導入した．偏光計測は，光沢表面で発生する強い反射光を除去する際や水中計測において散乱を除去する際などに応用される．これは，それらの光学現象が偏光状態を保つことを利用している．すなわち，計測される偏光状態は，物体が持つ光学パラメータに依存する光学現象によって変化するため，偏光状態から物体材質についての物性情報が得られる．そこで，作製したプロトタイプに対し，光源とカメラのそれぞれに直線偏光板を設置し，時間変調計測と偏光計測を組み合わた新しい計測手法を提案した．時間変調によるTime-of-Flight計測は，一般に距離計測に用いられるが，材質の物性，特に半透明性の影響を強く受け，正確な距離計測を乱す．一方で，その乱れには，物性の情報が含まれる．つまり，計測されたTime-of-Flightと偏光状態には，材質物性に関する情報が含まれていることになる．これらのそれぞれは単体で材質分類として用いられてきたが，両者を同時に計測し用いることは未だされていなかった．本年度の成果では，両者を用いることによって，単体の場合よりも材質分類の性能が向上することを確認できた．

这项研究的主要目标是建立“时空调制成像”的基础，这是一种时空调制照明光的新框架。为了实现这一目标，我们正在四个领域进行研究：构建原型系统、开发校准方法、构建观测模型以及开发测量形状和物理特性的方法。今年，我们在继续开发使用时空调制光源模块和间接飞行时间图像传感器的原型的同时，引入了偏振测量作为新的挑战。偏振测量用于消除光滑表面产生的强反射光，并消除水下测量中的散射。这利用了这些光学现象保持其偏振态的事实。换句话说，测量的偏振态由于取决于物体光学参数的光学现象而发生变化，因此可以从偏振态获得有关物体材料的物理属性信息。因此，我们提出了一种新的测量方法，通过在我们创建的原型的每个光源和相机上安装线性偏振器，将时间调制测量和偏振测量结合起来。使用时间调制的飞行时间测量通常用于距离测量，但它受到材料物理特性的强烈影响，尤其是其半透明度，这会干扰精确的距离测量。另一方面，扰动包含物理特性的信息。换句话说，测量的飞行时间和偏振态包含有关材料物理特性的信息。其中每一种都被单独用作材料分类，但尚不可能同时测量和使用两者。今年的结果证实，与单独使用其中任何一个相比，同时使用这两种方法可以提高材料分类的性能。

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Event-guided Video Clip Generation from Blurry Images

DOI：
10.1145/3503161.3548142
发表时间：
2022-10
期刊：
Proceedings of the 30th ACM International Conference on Multimedia
影响因子：
0
作者：
Xin Ding;T. Takatani;Zhongyuan Wang;Ying Fu;Yinqiang Zheng
通讯作者：
Xin Ding;T. Takatani;Zhongyuan Wang;Ying Fu;Yinqiang Zheng

Time-Resolved Far Infrared Light Transport Decomposition for Thermal Photometric Stereo

热光度立体的时间分辨远红外光传输分解

DOI：
10.1109/tpami.2019.2959304
发表时间：
2021
期刊：
IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence
影响因子：
23.6
作者：
Tanaka, Kenichiro;Ikeya, Nobuhiro;Takatani, Tsuyoshi;Kubo, Hiroyuki;Funatomi, Takuya;Ravi, Vijay;Kadambi, Achuta;Mukaigawa, Yasuhiro
通讯作者：
Mukaigawa, Yasuhiro

二波長強度変調照明下におけるイベント情報に基づく光吸収差分の可視化

双波长强度调制照明下基于事件信息的光吸收差异可视化