光等位相面切断法による植物の3次元構造解析システムの開発

利用光学等相平面切割法开发植物3D结构分析系统

• 批准号: 17780199
• 负责人: 熊谷 正朗
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Tohoku Gakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17780199/
• 关键词: 距離計測; ステレオビジョン; アクティブステレオビジョン; 3次元距離計測; 光等位相面切断法; 植物構造; センシング; 画像処理; 3次元計測; アクティブステレオ; 距離画像; 構造解析; 植物; オクルージョン; 3次元形状計測; 三角測量; 同期検波; 高解像度; ビデオカメラ

本研究は、申請者が開発したカメラを用いた3次元距離計測手法を発展させ、それによって農業用ロボット等に応用可能な植物の構造センシングを目的としたものである。具体的には、カメラとともに、縞状の光パターンを投影するための光源を併用する。対象に移動する縞模様を投影したうえで映像として取得し、多数のコマ(100コマ程度)を一括して分析することによって、画素ごとに奥行きを検出する。この手法の特徴としては、画素ごとに距離がわかるため、単純なステレオビジョンなどに比べて横方向の密度が高く、また三角測量を利用するため光学系の組み方によってはミリ以下の分解能が得られる。ただし、計測には2秒程度の静止を必要とするため、主に静物の計測用である。これらの点から、植物の構造計測には使用可能であり、また従来のステレオビジョンなどが苦手とする単一色で複雑な奥行きを持った植物にも対応できる点が利点である。これが本課題の由来である。ただし、対象自身による光源の影はそのまま計測不能につながるため、より複雑な形状に対応しやすくするため、複数の光源を同時に使用する技術を開発した。これをうけて植物の解析を目指したが、現時点では当初目標に対しての十分な成果は得られていない。主な原因は研究に要する時間の見積もりの甘さである。本資金による必要機材の調達は行えたため、今後時間をかけて十分な成果を得て、一般に公表することでその責を果たす予定である。

这项研究旨在使用申请人开发的摄像机开发3D距离测量方法，并感知可应用于农业机器人等的植物的结构。具体而言，用于投射条纹光图案的光源与相机结合使用。将移动到目标的条纹投影并以图像的形式获取，并且通过一次分析大量帧（约100帧）来检测每个像素的深度。该技术的特征是每个像素都知道距离，这意味着横向密度高于简单的立体视觉，并且由于使用了三角剖分，因此它可以根据光学系统实现小于毫米的分辨率。但是，由于测量需要固定2秒，因此主要用于静物测量。从这些点来看，它可用于植物结构的测量，并且也有利，因为它可以容纳具有单个颜色复杂深度的植物，这些植物在常规的立体电视板上不好。这是这个主题的起源。但是，由于物体本身引起的光源的阴影直接导致无法测量，因此我们开发了一项技术，该技术同时使用多个光源，以使更容易适应更复杂的形状。遵循的目的是分析植物，但是在这一点上，我们还没有为初始目标取得足够的结果。主要原因是缺乏研究时间所需的时间。由于资金能够采购必要的设备，因此我们计划花时间取得足够的结果，并通过公开公开来公开它。