高速ビジョンを用いた３次元形状計測と自由映像提示の統合

使用高速视觉集成 3D 形状测量和自由图像呈现

基本信息

批准号：
22K17931
负责人：
宮下令央
金额：
$ 2.83万
依托单位：
The University of Tokyo
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 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究ではプロジェクターとカメラからなるプロカムシステムにおいて，高速３次元形状計測と映像提示を連携させ，システム全体の性能を最大化する手法の開発を目指している．この研究目的に向けて，本年度は計測側の基盤技術となる高速３次元形状計測技術の確立を進めた．プロカムシステムを用いた従来の高速３次元計測手法では，計測に必要となる情報をいかにプロジェクタから投影する構造化光パターンに埋め込み，カメラによる単一の撮像のみから計測を実現するかというデータ取得の高速性に主眼が置かれており，撮像した画像から実際に３次元形状を算出するデコード処理の高速性や低遅延性については，システム構築やパターン設計の段階では考慮されていないことが多い．一方，本研究では計測システムの性能を最大化するために，プロジェクターとカメラの配置や，計算機のアーキテクチャに適したメモリアクセスや演算といった実問題として性能に直結する低レイヤー層から設計を行うとともに，特殊な配列を用いてパターンに埋め込む情報量密度を最大化するなど，理論面からも性能向上に向けたアプローチを行った．結果として，高速低遅延性や計測密度および計測精度において従来手法を上回る３次元形状計測が実現できることを確認し，国内外で発表を行った．３次元形状計測技術にはロボティクスやインターフェイス，デジタルアーカイブ等の様々な応用があるため，本成果は本研究の目的だけでなく，幅広い分野において活用できる重要なものである．

在这项研究中，我们的目标是开发一种方法，通过在由投影仪和相机组成的 procam 系统中链接高速 3D 形状测量和图像显示，最大限度地提高整个系统的性能。为了这个研究目标，今年我们致力于建立高速三维形状测量技术，作为测量方面的基础技术。在使用Procam系统的传统高速3D测量方法中，数据采集涉及如何将测量所需的信息嵌入到从投影仪投射的结构光图案中，并仅从相机拍摄的单个图像中实现测量。是高速的，并且在系统构建或图案设计阶段通常不考虑实际从捕获的图像计算三维形状的解码过程的高速和低延迟。另一方面，在本研究中，为了最大限度地发挥测量系统的性能，我们将从与性能直接相关的低层开始设计，作为一个实际问题，例如投影仪和相机的布置、内存访问和我们还从理论角度采取了适合计算机体系结构的计算来提高性能，例如通过使用特殊的排列来最大化嵌入在模式中的信息的密度。结果，我们确认可以实现在高速、低延迟、测量密度和测量精度方面超越传统方法的三维形状测量，并在国内外进行了演示。三维形状测量技术具有机器人、界面和数字档案等多种应用，因此这一成果很重要，不仅可以用于本研究的目的，而且可以用于广泛的领域。