Spatio-temporal modulation imaging toward measurements of shape and physical properties

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本研究の主課題は，照明光を時空間的に変調する新しい枠組みである「時空間変調イメージング」の基盤確立である．これを実現するため，プロトタイプシステムの構築，キャリブレーション手法の開発，観測モデルの構築，形状・物性計測手法の開発という4つの項目に分けて研究を進めている．本年度は，時空間変調光源モジュールと間接Time-of-Flight方式用画像センサを用いたプロトタイプの開発を継続しつつ，新しい挑戦として，偏光計測を導入した．偏光計測は，光沢表面で発生する強い反射光を除去する際や水中計測において散乱を除去する際などに応用される．これは，それらの光学現象が偏光状態を保つことを利用している．すなわち，計測される偏光状態は，物体が持つ光学パラメータに依存する光学現象によって変化するため，偏光状態から物体材質についての物性情報が得られる．そこで，作製したプロトタイプに対し，光源とカメラのそれぞれに直線偏光板を設置し，時間変調計測と偏光計測を組み合わた新しい計測手法を提案した．時間変調によるTime-of-Flight計測は，一般に距離計測に用いられるが，材質の物性，特に半透明性の影響を強く受け，正確な距離計測を乱す．一方で，その乱れには，物性の情報が含まれる．つまり，計測されたTime-of-Flightと偏光状態には，材質物性に関する情報が含まれていることになる．これらのそれぞれは単体で材質分類として用いられてきたが，両者を同時に計測し用いることは未だされていなかった．本年度の成果では，両者を用いることによって，単体の場合よりも材質分類の性能が向上することを確認できた．