眼震運動により摂動を補償する速度分布計測システムの研究

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眼震運動などの眼球運動が、高次視覚系における運動知覚において積極的な役割を果たし得る可能性は従来から示唆されている。本研究では計算論的視覚情報処理に基づく時空間微分法によるオプティカルフロー計測法において、速度の摂動成分を抽出するための手段として眼震運動に相当する運動を付加できる撮像光学系を利用することを提案し、これにより従来以上に正確で測定範囲の広い速度計測システムが実現できることを示す。輝度勾配の不変性に基づく時空間微分法では、画像上の像運動の速さが1〜2画素/フレーム程度までは対象パターンの速度がほぼ正確に測定できる。ところが、像速度がこれよりより大きい場合には、計算で得られる速度値は実際の速度よりも小さい不正確な値になる傾向が見られる。このように、時空間微分法には像速度が大きいと推定される速度が不正確になるという計算原理上の問題があり、従来から解決が望まれていた。本研究では眼震運動装置を用いて対象運動の大きな速度成分を制御された眼震運動により打ち消し、残った摂動成分だけを時空間微分法を用いて正確に推定し、得られた摂動速度値に既知の眼震運動量を加算することで対象運動速度が正確に推定できることを示した。この方式は今後速度分布計測システムを発展させる際に有用と考えられる。実験では眼震運動に類似した像流れを付加できる撮影装置を新たに開発し、様々な運動対象物の速度分布測定を行った。この装置は、光学系を構成するプリズム対が高速に1回転する問に360度すべての向きの像流れを実現でき、また、プリズム対の間隔を変化させることで像流れの速さも調整できるので、視野全体にわたって任意速度の像流れを短時間に周期的に加えることができるという特徴を有する。