球面レンズ式マクロステレオフォトグラフィによる微小物体の三次元形状・反射特性計測

利用球面透镜宏观立体摄影测量微小物体的三维形状和反射特性

• 批准号: 22K17914
• 负责人: 川原 僚
• 金额: $ 1.91万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K17914/
• 关键词: 3次元形状復元; コンピュテーショナルフォトグラフィ; カメラキャリブレーション; 多視点ステレオ; コンピュータビジョン; ３次元形状復元; マクロフォトグラフィー

研究目的：本研究の目的は，球面レンズを用いたマクロステレオフォトグラフィの光線解析による微小物体の三次元形状・反射特性計測である．対象表面の視覚的情報を広範囲に捉える光学系として球面レンズおよび鏡を用いた撮像系を考える．撮像系が捉える光線空間を，その物理的なモデル化によって観測情報から獲得し，得られた光線空間の幾何学的・光学的解析によって不透明物体の表面形状および反射特性の復元手法までを明らかにする．よって具体的には，実際の内視鏡を設計して撮影・解析を行うのではなく，等価な環境として光源，球面レンズ，鏡，カメラを準備し，被写体を接写撮影できる環境を構築して手法の有効性の実証に注力する．令和4年度の実施計画及び内容：- プロジェクタ，球面レンズ，表面反射鏡，カメラからなる接写撮像系において，撮像系が捉える光線空間をモデル化するにあたり，まずはプロジェクタの各画素から照射されカメラで観測される光線についての物理的な変換関係を記述した．そして撮像系の具体的な配置の設計，光線空間の記述とその幾何学的解析方法を明らかにするとともに，撮像系のキャリブレーション法を確立した．- 計測環境を実際に構築して撮像系のキャリブレーションを行い，不透明物体として1センチ以下の拡散反射物体を対象とし撮影を行った．そして観測情報から得られる光線空間の解析によって形状計測を行い，得られた形状の評価によって手法の有効性を実証し，これらの成果をとりまとめた．

研究目的：本研究的目的是通过使用球面透镜的宏观立体摄影的光线分析来测量微小物体的三维形状和反射特性。我们考虑使用球面透镜和镜子作为光学系统的成像系统，该系统可以在大范围内捕获目标表面上的视觉信息。通过物理建模从观测信息中获得成像系统捕获的光线空间，并通过对获得的光线空间进行几何和光学分析，揭示了恢复不透明物体的表面形状和反射特性的方法。因此，我们没有设计实际的内窥镜并进行拍摄和分析，而是准备了一个包含光源、球面透镜、镜子和相机的等效环境，并创建了一个可以对被摄体进行特写拍摄的环境，重点展示了被摄体。该方法的有效性。 2021财年的实施计划和内容： - 在由投影仪、球面透镜、表面反射器和相机组成的特写成像系统中，在对成像系统捕获的光线空间进行建模时，首先，从每个像素发出的光线我们描述了观察到的光线的物理变换关系。明确了成像系统具体布置的设计、光线空间的描述及其几何分析方法，并建立了成像系统的标定方法。 - 我们实际构建了测量环境，校准了成像系统，并将尺寸小于1厘米的漫反射物体作为不透明物体拍摄图像。然后，我们通过分析从观测信息获得的光线空间来测量形状，通过评估获得的形状来验证该方法的有效性，并对这些结果进行总结。

项目成果

ミネソタ大学(米国)

明尼苏达大学（美国）

Teleidoscopic Imaging System for Microscale 3D Shape Reconstruction

用于微尺度 3D 形状重建的望远成像系统

• 发表时间: 2023
• 作者: R Kawahara;MYJ Kuo;S Nobuhara
• 通讯作者: S Nobuhara