Accurate 3D measurement of narrow and long structure based on speckle pattern

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本研究の目的は，配管やエンジンなどの長尺狭隘構造内部を高精度に3次元計測可能なシステムを構築することである．提案手法では，内視鏡，全周ラインレーザ，およびスポットレーザから構成される装置を計測対象に挿入し，内視鏡による取得画像を入力として計測を行う．全周ラインレーザから光切断法による断面形状を計測し，スポットレーザ照射により生成されるスペックルから時系列の運動を推定する．断面形状を運動情報に基づいて統合することにより大域的な3次元形状を得る．本研究では，運動推定に利用する特徴量として，表面の微視的な凹凸に応じて発生する干渉パターンであるスペックルを利用する．これにより，従来手法では推定が困難であった環境内部に特徴が乏しい条件においても断面統合が可能な計測システムを新規に提案する．前年度に提案したシステムでは，ラインパターンとスペックルの両方を同時に明瞭に観測することができないという問題に対して．光学的に条件の異なる2台のカメラを導入した．本年度は，計測装置に拡散板を導入することにより1台のカメラのみでこの問題を解決した．拡散板上で発生するスペックルを観測することにより，スペックルを明瞭に観測可能なピント位置を拡散板の配置から制御可能なシステムを新規に提案した．これにより，スペックルとラインパターンに同時に合焦することが可能になり，1台のカメラのみで効率的にデータ取得が可能なシステムを実現した．複数のレーザスペックル情報を同時に活用し，3次元計測のための運動推定に活用するという未開拓な領域の運動推定理論を新規に構築し，シミュレーション，および実実験においてその有用性を示した点が本研究の意義である．