ビデオ・カメラとプロジェクタを用いた動的パターン投影による物体形状測定

本研究では、遺跡や出土物など、戸外での3次元物体の形状データ(物体上の各点の3次元座標値)の測定のため、小型ビデオ・プロジェクターを用いて、測定対象にパターンを投影し、それをビデオカメラで撮影し、投影されたパターン上の各点の3次元座標値を簡便に高速測量する方法を開発した。これまでの3次元物体形状測定と異なり、ビデオカメラと同期して、投影パターンを動的に高速に変化させる。本手法では、座標値とテクスチャの両方を高速に測定することができる。一般に、スリットなどのパターン光投影法は、パターンの各点がどの位置にある点かを同定する必要がある。このため、グレイコードやM系列符合を用いた方法がこれまで提案されているが、一定の枚数の画像をとる必要があった。本年度開発したパターン変化アルゴリズムは、密なパターンを最初に投影し、同定できなった部分を順次変化させ、誤差が決められた値以下になるまで繰り返す。このため、一定の誤差に収まった段階で、画像の取り込みを終わらせることができる。したがって、カメラが動いたとき、および物体が動いたときも、同じアルゴリズムで追随できる。本年度は、パターン投影用プロジェクタを用いて、これまでに開発したパターン変化アルゴリズムに従って、パターンを変化させ、これと同期したビデオにより、高速に形状データを測定する方法を開発した。また、カメラのキャリブレーション、CCDの飽和の補正およびプロジェクタの誤差の補正方法なども開発した。

本研究では、遺跡や出土物など、戸外での3次元物体の形状データ(物体上の各点の3次元座標値)の測定のため、小型ビデオ・プロジェクターを用いて、測定対象にパターンを投影し、それをビデオカメラで撮影し、投影されたパターン上の各点の3次元座標値を簡便に高速測量する方法を開発した。これまでの3次元物体形状測定と異なり、ビデオカメラと同期して、投影パターンを動的に高速に変化させる。本手法では、座標値とテクスチャの両方を高速に測定することができる。一般に、スリットなどのパターン光投影法は、パターンの各点がどの位置にある点かを同定する必要がある。このため、グレイコードやM系列符合を用いた方法がこれまで提案されているが、一定の枚数の画像をとる必要があった。本年度開発したパターン変化アルゴリズムは、密なパターンを最初に投影し、同定できなった部分を順次変化させ、誤差が決められた値以下になるまで繰り返す。このため、一定の誤差に収まった段階で、画像の取り込みを終わらせることができる。したがって、カメラが動いたとき、および物体が動いたときも、同じアルゴリズムで追随できる。本年度は、パターン投影用プロジェクタを用いて、これまでに開発したパターン変化アルゴリズムに従って、パターンを変化させ、これと同期したビデオにより、高速に形状データを測定する方法を開発した。また、カメラのキャリブレーション、CCDの飽和の補正およびプロジェクタの誤差の補正方法なども開発した。