高速高精度な三次元無拘束ダイナミック情報取得・提示システムに関する研究

高速高精度三维无约束动态信息采集与呈现系统研究

基本信息

批准号：
14J10261
负责人：
末石智大
金额：
$ 1.79万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は，適切な校正手法を用いた計測システムの高精度化ならびに安定的なトラッキングなどを実現し，それらの要素技術に基づく高速な情報の取得・提示システムを構築し，既存の物体や環境を動的対象でも高機能なインターフェースの道具として扱えるようにすることである．本年度は特に，安定的トラッキングによる投影技術の更なる評価と，各種カメラ校正技術の更なる開発・評価を行った．1つ目の研究成果としては，高速光軸制御系における再帰照明系（再帰性反射背景と同軸落射照明）を利用した照明変動に頑健なトラッキング手法による，ダイナミックプロジェクションマッピング（DPM）技術「るみぺん２」である．本年度は特に1,000fpsの高速プロジェクタ・カメラ系との対比として，対象の姿勢推定処理も含めた場合の投影性能を確認した．対象の姿勢・形状に合わせた投影において，プロジェクタのレイテンシが一番の課題であり，高速光軸制御系によるDPMにおいて低レイテンシであれば低フレームレート（60fpsなど）でも充分なことを示唆する結果を示した．2つ目は，運動物体の継続的高解像度三次元計測に必要な，高速光軸制御系・カメラ系の校正手法である．本年度はサブピクセルという充分な性能の達成，そしてステレオ系による高い三次元計測精度を評価・確認した．3つ目は，マルチカメラ系のカメラ校正に有用な，フラクタル校正パターンである．本年度は，撮影の継続性の更なる向上に向けた，望遠カメラを搭載した高速光軸制御系と広角カメラによる協調システムを例に挙げ，この大きくズーム倍率の異なるマルチカメラ系のカメラ校正が容易に達成できることを示した．以上の高速光軸制御系に関する様々な要素技術を開発・評価して有効性を確認し，高速な情報の取得・提示システムを実現した．

本研究的目的是利用适当的校准方法提高测量系统的精度并实现稳定的跟踪，基于这些基本技术构建高速信息采集和呈现系统，并使其能够处理动态的信息。对象和环境作为功能强大的界面的工具。特别是今年，我们进一步评估了使用稳定跟踪的投影技术，并进一步开发和评估了各种相机校准技术。第一个研究成果是动态投影映射（DPM）技术“Rumipen”，该技术使用逆向照明系统（逆向反射背景和同轴落射照明），在高光照条件下采用对照明波动具有鲁棒性的跟踪方法。 -速度光轴控制系统2”。今年，我们专门将投影性能与 1,000fps 高速投影仪/相机系统进行了比较，包括目标姿态估计处理。在与目标的姿势和形状匹配的投影中，投影仪的延迟是最重要的问题，结果表明，对于使用 DPM 的 DPM 来说，只要延迟较低，低帧率（例如 60fps）就足够了。展示了高速光轴控制系统。二是高速光轴控制系统和摄像系统的标定方法，这是对运动物体进行连续高分辨率三维测量所必需的。今年，我们评估并确认了立体系统实现了足够的亚像素性能和高三维测量精度。第三种是分形校准图案，可用于多相机系统的相机校准。今年，我们将推出采用配备长焦相机和广角相机的高速光轴控制系统的协作系统，进一步提高拍摄的连续性，使得在广泛使用的多相机系统中校准相机变得容易。我们证明这是可以实现的。我们开发并评估了与上述高速光轴控制系统相关的各种基本技术，确认了其有效性，并实现了高速信息采集和呈现系统。