複屈折反射特性の計測に基づくあらゆる条件下における能動的材質認識

基于双折射反射特性测量的所有条件下的活性材料识别

基本信息

批准号：
22K12096
负责人：
日浦慎作
金额：
$ 2.58万
依托单位：
University of Hyogo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12096/
关键词：
偏光 LiDAR ミュラー行列偏光反射特性複屈折反射

项目摘要

偏光反射特性に基づく材質識別について，偏光カメラには多数の画素があるため，テクスチャ（模様）の撮影ができ，このテクスチャが識別精度の向上に寄与する．これに対し，１点ずつ撮影を行うLiDAR等に偏光デバイスを搭載して認識しようとしたときには解像度が下がる．この影響の評価を評価した．また，LiDARで偏光情報を得るときには，偏光制御デバイスへの入力を変化させて順次計測を行うため，完全な変更情報を得るためには時間を要する．さらに変更制御デバイスも複雑となるため，変調自由度を下げたほうが計測速度とコストの両面で有利になる．さらに，RGBカラー画像でなく１チャンネルだけで認識することも計測時間とコストの低減に寄与するが精度の低下が危惧される．これら３点について評価を行った．RGB3チャネルからモノクロ1チャネルへのチャネル数の削減，4x4ミュラー行列から3x3ミュラー行列へのチャネル数の削減（円偏光の計測の省略），解像度の低下（最大64x64画素の移動平均），これらを行ったときにはそれぞれ認識精度の低下は見られるものの，すべてを行った場合でも12ポイント程度の低下にとどまることがわかった．具体的には，RGB３チャネル・4x4ミュラー行列を用いた時の材質識別の正解率が89.2%であったのに対し，モノクロ１チャネル・3x3ミュラー行列を用い，さらにこの画像を64x64画素の移動平均を行った場合の正解率は77.4%であった．よって，特に解像度低下の影響は軽微であり，偏光を用いて材質識別する手法はLiDARでも有効なことがわかった．

对于基于偏光反射特性的物质识别，偏光相机具有大量像素，因此可以捕获纹理（图案），这有助于提高识别精度。另一方面，当尝试使用 LiDAR 等逐张拍摄图像的偏振设备来识别图像时，分辨率会降低。我们对这种影响进行了评价。此外，当利用LiDAR获取偏振信息时，通过改变偏振控制装置的输入来顺序执行测量，因此需要时间才能获得完整的变化信息。此外，由于改变控制装置变得复杂，因此降低调制自由度在测量速度和成本方面都是有利的。此外，仅使用一个通道而不是 RGB 彩色图像进行识别有助于减少测量时间和成本，但有人担心准确性可能会降低。我们评估了这三点。将通道数从 3 个 RGB 通道减少到 1 个单色通道，将通道数从 4x4 Mueller 矩阵减少到 3x3 Mueller 矩阵（省略圆偏振的测量），并降低分辨率（移动平均高达 64x64 像素）。每种情况下识别准确率都有所下降，结果发现即使使用所有方法，下降幅度也只有12个点左右。具体来说，当使用 RGB 3 通道和 4x4 Mueller 矩阵时，材料识别的准确率为 89.2%，而当使用单色 1 通道和 3x3 Mueller 矩阵时，使用 64x64 像素的移动平均值进一步处理该图像的正确答案率。为 77.4%。因此，分辨率降低的影响特别小，并且发现利用偏振光识别材料的方法对于LiDAR来说也是有效的。