水中光線空間のモデル化による半透明物体の全周囲３次元形状復元

通过水下射线空间建模对半透明物体进行全周度三维形状恢复

• 批准号: 15J07706
• 负责人: 川原 僚
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J07706/
• 关键词: ３次元形状復元; 反射屈折光学系; カメラキャリブレーション; 水中撮影; 多重反射; 光の屈折; アクティブステレオ; Underwater Vision; 3D Shape Measurement; 三次元形状計測; コンピュータビジョン; 水中; 鏡面反射

これまで水中撮影環境における微小な物体を３次元形状復元の対象とし、屈折の影響を受ける計測系において照射・観測される水中光線を体系的に扱える水中光線空間のモデル化と、その変化を手掛かりとする３次元形状復元法の確立に取り組んできた。平成29年度は微視的環境への拡張に対し、新たに有望な着想を得て考案・構築を進めてきた計測システムによる形状復元法の有効性の実証と、さらなる発展を目的として研究に取り組んだ。具体的には、平成29年度の研究計画に基づき、プロジェクタ・カメラに加えて球面レンズと複合鏡を応用した計測システムについて、（1）実環境におけるシステムの構築、（2）実環境での撮影実験を含めた形状復元法の定量的評価に取り組んだ。（1）について、形状復元の手法を実環境へと適用するために、被写界深度についての理論的な検討をさらに進めてそのシミュレーションを行い、計測系がもつ光学的な性質をより明確にした上で球面レンズと複合鏡について再設計を行い、その結果をもとに計測システムを実環境で構築した。（2）について、まず計測モデルとその較正法が実環境においても有効であることを示すために、（1）で述べた計測システムを用いて、撮影実験によって計測モデルの較正を行った。そして較正に用いた被写体の復元精度を定量的に評価した。次に、形状復元の手法が実環境においても有効であることを示すために、微小な貝殻を被写体としてその３次元形状を復元した。また、研究目的の実現に関連して、計測系における光線の記述についての平成27年度までの着想をもとに効率的な順投影計算の手法を考案した。そしてこれらの手法を水中撮影環境へと拡張した場合についても議論を行い、その成果をとりまとめた。

到目前为止，我们专注于水下摄影环境中微小物体的三维形状恢复，并开发了水下射线空间模型，可以系统地处理受折射影响的测量系统中照射和观察到的水下射线，并提供我们一直致力于建立三维形状重建方法。 2017财年，我们进行了研究，目的是使用我们基于新的有前途的想法设计和构建的测量系统来证明形状恢复方法的有效性，并进行进一步开发，目的是扩展到微观环境。 是。具体来说，根据2017年的研究计划，我们将开发一种测量系统，除了投影仪和相机之外，还使用球面透镜和复合镜，（1）在真实环境中构建系统，（2）在真实环境中进行拍摄。我们致力于包括实验在内的形状恢复方法的定量评估。关于（1），为了将形状恢复方法应用于真实环境，我们将进一步推进景深的理论研究并进行模拟以阐明测量系统的光学特性，之后我们重新设计了球面透镜并进行了测量。复合镜，并根据结果，我们在真实环境中构建了测量系统。关于（2），首先，为了表明测量模型及其校准方法在真实环境中是有效的，我们使用（1）中描述的测量系统通过摄影实验对测量模型进行校准。然后我们定量评估了用于校准的物体的重建精度。接下来，为了证明形状重建方法在真实环境中的有效性，我们重建了一个微小贝壳的三维形状。此外，为了实现研究目的，我们基于2015年之前关于测量系统中光线描述的想法，设计了一种高效的正向投影计算方法。我们还讨论了将这些方法扩展到水下摄影环境，并总结了结果。

项目成果

Interference-Free Epipole-Centered Structured Light Pattern for Mirror-Based Multi-view Active Stereo

• DOI: 10.1109/3dv.2015.25
• 发表时间: 2015-10
• 期刊: 2015 International Conference on 3D Vision
• 作者: Tomu Tahara;Ryo Kawahara;S. Nobuhara;T. Matsuyama

Dynamic 3D capture of swimming fish by underwater active stereo

• DOI: 10.1016/j.mio.2016.08.002
• 发表时间: 2016-12-01
• 期刊: Methods in Oceanography
• 作者: Kawahara, Ryo;Nobuhara, Shohei;Matsuyama, Takashi
• 通讯作者: Matsuyama, Takashi

鏡によるパターン光の多重照射を考慮した仮想多視点アクティブステレオ

考虑镜子多次照射图案光的虚拟多视主动立体

• 发表时间: 2015
• 作者: Shiori Sasaki;Yasushi Kiyoki;Ali Ridho Barakbah;Pracharat Sa-Ngadsup;Chawan Koopipat;小川 誠司;田原都夢，川原僚，延原章平，松山隆司
• 通讯作者: 田原都夢，川原僚，延原章平，松山隆司

Teleidoscopic-Imagingシステムによる微小物体の多視点撮影

使用远视镜成像系统对微小物体进行多视图成像

• 发表时间: 2017
• 作者: 川原僚;延原章平
• 通讯作者: 延原章平