植物の３次元形状モデリングのための基盤技術の開発

植物3D形状建模基础技术开发

基本信息

批准号：
19K12016
负责人：
清水郁子
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本申請では，植物の3次元形状モデリング手法を確立することを目的として研究をおこなっている．3次元形状の計測には非接触で高精度に対象の3次元形状が得られる能動的3次元センサを用いる．本年度は，局所的に剛体に近似できる領域に分割して高精度な3次元形状のモデリングを行う手法を開発するために，高精度な3次元モデリング実現に必要な，異なるセンサ位置で得たデータの統合アルゴリズムの開発と評価実験を行った．植物の3 次元形状をモデリングするためには複数の異なるセンサ位置で得たデータの統合することが不可欠であるため，複数のセンサ位置で得た3次元データを統合するアルゴリズムが必要不可欠である．また，植物は繰り返しパターンも多く，形状も細かく変化するため，類似した3次元的な形状がある場合にも高精度に位置姿勢が推定できる手法を目指している．本研究開発している手法の特徴は，センサの位置・姿勢変化を表す剛体変換を精度よく推定するために，パラメタ空間での整合性に着目することである．複数の仮説からカメラの位置姿勢を推定し，パラメタ空間での投票に基づき頑健に推定する手法を開発している．センサの位置・姿勢の推定は対象の同一の点を計測している点の対応づけに基づき推定するが，3次元形状が類似した部分が多く含まれる植物では誤った対応づけが完全には排除できない.この手法では，複数の仮説を整合するかを確認するため，類似した3次元形状を誤って対応づけいる場合にも高精度な推定を実現していることを確認するための実験を行なっている．

在此应用中，我们正在进行研究，旨在建立植物的 3D 形状建模方法。为了测量 3D 形状，我们使用主动 3D 传感器，无需接触即可高精度获取物体的 3D 形状。今年，为了开发一种通过将其划分为可以局部近似为刚体的区域来建模高精度 3D 形状的方法，我们将收集在不同传感器位置获得的数据，这是实现高精度 3D 建模所必需的。开发了集成算法并进行了评估实验。为了对植物的 3D 形状进行建模，必须集成从多个不同传感器位置获得的数据，因此集成从多个传感器位置获得的 3D 数据的算法至关重要。此外，由于植物有许多重复图案，并且其形状变化微小，因此我们的目标是找到一种即使存在相似的三维形状也能高精度估计位置和方向的方法。本研究中开发的方法的一个特点是它注重参数空间的一致性，以便准确估计代表传感器位置和方向变化的刚体变换。我们正在开发一种方法，根据多个假设来估计相机的位置和方向，并根据参数空间中的投票来稳健地估计它。传感器的位置和方向是根据测量目标上同一点的点之间的对应关系来估计的，但是对于包含许多具有相似三维形状的部分的植物来说，不能完全消除不正确的对应关系。为了确认多个假设是否一致，我们进行了一项实验，以确认即使相似的三维形状被错误关联，也能实现高度准确的估计。