電子図鑑のための小生物の三次元形状計測手法の開発

本研究では,専門家だけではなく素人でも簡単に利用できる,昆虫など小生物の形と動きを計測するための1〜2台のカメラと計測ステージおよび処理を行うコンピュータの組み合わせで,可搬可能なシステムを構築することを目指すものである.特に,内側を鏡にした円筒を魚眼レンズにより上下から観測し,ステレオ計測により三次元形状を計測する方法について,シミュレーションおよび計測装置を試作し検討を行った.平成17年度は,シミュレーションならびに試作に重点を置いて研究を行い,本提案システムにより三次元形状計測が可能であることを確認した.さらに平成18年度においては,まず計測精度向上のために,ステレオマッチング手法の検討を行った.その結果,SSDを用いたブロックマッチングによる対応点探索よりもDPマッチングを用いた探索の方が精度が良くなることが分かった.また,カメラと円筒鏡の位置関係をこれまでは理想的な配置になっていると仮定して,シミュレーションならびに試作システムでの実験を行っていたが,実際にシステムを使う場合,カメラと円筒鏡の位置関係を正確にキャリブレーションする必要がある.そのため,円筒鏡の底面に同心円を用いたパターンを配置し,観測される画像からキャリブレーションを行う手法の検討を行い,カメラの傾きや円筒鏡の中心とカメラの光軸のずれを補正できることが分かった.さらに,試作システムに光源システムとしてリングライトを取り付け,効率よく対象物体の細部まで計測が可能になった.

本研究では,専門家だけではなく素人でも簡単に利用できる,昆虫など小生物の形と動きを計測するための1〜2台のカメラと計測ステージおよび処理を行うコンピュータの組み合わせで,可搬可能なシステムを構築することを目指すものである.特に,内側を鏡にした円筒を魚眼レンズにより上下から観測し,ステレオ計測により三次元形状を計測する方法について,シミュレーションおよび計測装置を試作し検討を行った.平成17年度は,シミュレーションならびに試作に重点を置いて研究を行い,本提案システムにより三次元形状計測が可能であることを確認した.さらに平成18年度においては,まず計測精度向上のために,ステレオマッチング手法の検討を行った.その結果,SSDを用いたブロックマッチングによる対応点探索よりもDPマッチングを用いた探索の方が精度が良くなることが分かった.また,カメラと円筒鏡の位置関係をこれまでは理想的な配置になっていると仮定して,シミュレーションならびに試作システムでの実験を行っていたが,実際にシステムを使う場合,カメラと円筒鏡の位置関係を正確にキャリブレーションする必要がある.そのため,円筒鏡の底面に同心円を用いたパターンを配置し,観測される画像からキャリブレーションを行う手法の検討を行い,カメラの傾きや円筒鏡の中心とカメラの光軸のずれを補正できることが分かった.さらに,試作システムに光源システムとしてリングライトを取り付け,効率よく対象物体の細部まで計測が可能になった.