高速可変焦点光学系を用いた高速三次元ビジョンの拡張

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本研究の目的は，高速三次元形状計測の計測距離範囲拡大と高精度・高精細化であり，高速可変焦点光学系を用いたフィードバックシステムを構築することでこれを実現する．そのためには，高速三次元計測システムの計測アルゴリズムの拡張と可変焦点光学系との融合が必要となる．そこで本年度は小型高速三次元スキャナの開発と，可変焦点光学系を用いたフィードバックアルゴリズム及びキャリブレーション用マーカの基礎検討を行った．まず，計測対象を適切にとらえスキャンを行うには対象を安定してトラッキングする必要がある．そこで，これまでに開発してきた高速形状計測と高速運動計測に加え，新たにリアルタイムのモデル生成とドリフト補正アルゴリズムを導入し，高速にスキャンする手法を提案した．また，提案手法を小型ユニットで実現し，小型高速三次元スキャナとして実現した．10cm角の立方体に収まるサイズのユニットを手に持って操作し，1,000fpsの計測によってリアルタイムに計測対象のスキャンを達成した．また，可変焦点光学系においては制御によって合焦距離が変化する．そのため，キャリブレーションを安定して行うためには，適切な距離制御やピンボケに対してロバストなマーカを用いることが望ましい．そのため，計測時の距離制御方法と安定性と高精度性を満たすマーカの基礎検討を進めている．これらの開発及び基礎検討は，いずれも主目的に不可欠な要素技術であり，現段階ではそれぞれの要素を実現してきている．