高度センシングのための能動光学カメラ

用于高级传感的主动光学相机

基本信息

批准号：
20650023
负责人：
長原一
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Kyushu University (2010)Osaka University (2008-2009)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は,試作した能動光学カメラのハードウェアや光学系の問題点を考察し,それらの解決を図った.具体的には,カメラセンサのSN比不足やカメラ内部の光学系から生じる光学収差による光学特性の劣化や不均一性を課題とし,その改善を図った.カメラのSN比の問題に対しては,より高感度で高SN比のCCDセンサを用いることで解決を図った.センサの交換に伴い,カメラへの搭載部品の設計や同期回路の再設計などハードウェアの改変を行った.また,センサの変更に伴い,画像取り込みソフトウェアの改変を行った.提案する能動光学カメラは,主レンズを交換可能とするため,内部にリレーレンズ系を持つ設計であるが,従来の試作ではリレーレンズに単純な単レンズ2枚をもちいているため,球面収差や像面湾曲などの収差を生じていた.本研究が想定する画像復元問題においては,画像中のボケは均一であることを仮定するため,この収差はこれら応用において都合が悪い.また,像面湾曲は,画像の像高において合焦点位置が異なる現象で,奥行き復元の際に画像の推定奥行きが画像の位置によって異なるという問題を生じていた.すなわち,従来の試作では,これらの問題を無視するために,実際に撮像した画像の中心付近の一部しか用いることができず,画像の視野や解像度を犠牲にしてきた.本年度ではこの収差問題を解決するため,従来の試作光学系の解析を行い,どの素子でどのように収差が生じているかを特定した.これを基に収差を低減する最適設計を行い,このカメラ光学系の収差問題を解決した.本挑戦的萌芽研究課題は本年度で終了であるが,このプロジェクトで達成された能動光学カメラを用いた実際の応用研究や画像復元アルゴリズムに関しては,本研究の拡張テーマである若手研究(A)"高度画像センシング"にて引き継ぐ.

今年，我们考虑了原型主动光学相机的硬件和光学系统问题，并试图解决它们。具体来说，我们研究了相机传感器信噪比不足带来的问题以及光学系统带来的光学像差问题。我们解决了光学特性恶化和不均匀的问题，并尝试改进它们。我们尝试通过使用更高灵敏度和更高的CCD传感器来解决相机的信噪比问题。由于更换，安装在相机上的部件和同步电路的设计将发生变化。我们对硬件进行了更改，包括重新设计。此外，随着传感器的变化，我们对图像捕获软件进行了更改。所提出的主动光学相机具有内部中继镜头系统，使主镜头可更换设计。然而，由于传统原型使用两个简单的单透镜作为中继透镜，因此会出现球面像差和场曲等像差。在本研究假设的图像恢复问题中，假设模糊是均匀的。该像差对于这些应用来说是不方便的。此外，场曲是焦点位置根据图像高度而不同的现象，并且当恢复深度时，图像的估计深度根据图像位置而不同。为了忽略这些问题，传统原型机只能使用实际拍摄到的中心附近的一部分图像，牺牲了图像的视野和分辨率。今年，我们将解决这个像差问题。因此，我们分析了一个传统的原型光学系统，以确定像差是由哪些元件以及如何发生的。在此基础上，我们创建了减少像差的优化设计，并解决了该相机光学系统的像差问题。这一具有挑战性的探索性研究项目即将完成。今年。然而，在该项目中实现的使用主动光学相机和图像恢复算法的实际应用研究将在青年研究员（A）“高级图像传感”中继续，这是该研究的扩展主题。