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媒質による光の吸収特性を利用した形状推定および状態認識に関する研究

利用介质光吸收特性的形状估计与状态识别研究

基本信息

批准号：
18J15114
负责人：
淺野祐太
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18J15114/
关键词：
コンピュータビジョン分光吸収特性形状推定水蛍光

项目摘要

本研究では、水による光の吸収特性を活用した物体の三次元形状推定手法を開発した。従来の形状推定手法は、光や電波、音波などを対象に照射し、物体表面の反射情報を利用するため、半透明な素材や鏡面反射を起こす素材など反射特性が特殊な対象の三次元形状を取得できないという問題点があった。そこで、反射情報を利用せずに、水による近赤外線の吸収量を形状推定のための特徴量として扱うことを検討した。複数波長が撮影された分光画像を画像処理することにより、異なる波長間の光の吸収量比を抽出し、媒質中の光路長を算出することで、物体の三次元形状を復元する手法を考案した。近赤外線領域の3つの波長領域において、反射スペクトルを線形近似することで、対象の反射スペクトルに依存しない深度推定を実現している。そして、リアルタイムに深度を推定するために、活用する3波長が等間隔となる制約を加えることで、計算コストを大幅に削減し、高速に計算可能なアルゴリズムを開発した。これにより、従来は推定することが困難であった特殊な反射特性を有する対象をリアルタイムかつ高い精度での三次元形状データの取得を可能にした。また、対象の反射スペクトルを線形近似できない例外的な反射特性を有する物体の推定、そしてより簡易なイメージングシステムを用いた推定を実現するために、近赤外線の1つの波長を撮影した分光ステレオ画像間における水による光の吸収量差を特徴量として活用するステレオマッチング手法を開発した。従来手法では、対応点を確立するために画像上に局所特徴量が不可欠であり、対象物体表面にテクスチャが必要だったが、水による光の吸収量のみを特徴量として扱う本提案手法は、テクスチャのない対象にも適用することが可能である。

In this study, we developed a method to estimate the three-dimensional shape of objects by using the absorption characteristics of light and water. The shape estimation method of light, electric wave, sound wave, image irradiation, reflection information of object surface, semi-transparent material, specular reflection, reflection characteristics of material, special object, three-dimensional shape acquisition, problem point The shape estimation of near-infrared absorption and reflection information are discussed. The spectral image processing of multiple wavelengths can extract the absorbance of light between different wavelengths, calculate the optical path length in the medium, and reconstruct the three-dimensional shape of the object. 3 wavelength regions in the near-infrared region, linear approximation of reflection, and depth estimation of image dependence For example, if you want to estimate the depth of the light, you can use the three wavelengths to increase the distance between the light and the light. If you want to calculate the depth of the light, you can use the three wavelengths to increase the distance between the light and the light. If you want to calculate the depth of the light, you can use the three wavelengths to increase the distance between the light and the light. It is difficult to estimate the three-dimensional shape of the object with high precision. The estimation of the object's reflection characteristics by linear approximation of the image's reflection characteristics and the realization of the estimation of the object's reflection characteristics by simple calculation of the wavelength of the near-infrared ray and the development of the characteristic amount of the absorption difference of the light between the image and the spectrum. The proposed method is applicable to the surface of an object.