空中像を用いた広視域ライトフィールドカメラとリアルな３次元映像技術の開拓

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本研究課題の学術的「問い」は、ライトフィールド(LF)技術の進化により、光線情報が持つ3次元情報を効果的に活用して、新しい映像研究の流れを創造することである。本研究では、3次元物体を空中像として結像してレンズアレイを介して撮影することで、単一カメラによる撮影でも30度以上の角度範囲で光線情報を得ることができるLFカメラを開発する。また、その光線情報をもとに、3次元映像のリアルタイム撮影・表示や広視域表示、リアルな3Dモデル生成とAR/VR映像への応用など、高度な映像技術の実現を目指す。研究項目(A)「広視域ライトフィールドカメラの開発」では、提案する撮像方式の原理検証を実施した。実験では、被写体の空中像を再帰性反射光学素子により形成し、その像結像位置にレンズアレイを設置してカメラで要素映像を撮影した。実験により撮影可能な3次元映像の解像度特性や光線の取得角度を求め、想定通りに光線取得できることを実証した。また、空中像のゴースト光が光線取得の妨害となる課題については、再帰性反射光学素子への入射光線角度を光学フィルムで制限することで改善した。また、実験結果をもとに、30度以上の広角度の光線を取得できる専用の新規レンズアレイを設計して、年度内に試作を完了させた。研究項目（B）「3次元映像表示の高機能化」（B-1）「リアルタイム表示」については、撮像系とインテグラル3D表示系を試作して撮影・表示実験を実施した。その結果、インテグラル3D映像のリアルタイム撮影と表示に成功した。（B-2）「広視域化」については、実験で得られた要素映像を、積層型ディスプレイ用映像への変換方法の開発を進めた。研究項目（C）「3次元モデリングとAR/VRへの応用」では、実験で得られた映像データをもとに、必要となる映像処理技術を検討し、微小レンズに対応する要素映像の抽出や幾何補正技術などの開発を進めた。