高速変形物体のリアルタイム計測により医療支援システムの研究開発

内視鏡用の超小型固定パターン光源に利用可能な、光源のキャリブレーション手法の開発を行い、その開発に成功した。これまで、光源のキャリブレーションは、クロムボールなど特殊な器具を用意し、間接的に行うか、一様な平行光源を仮定することが主流であり精度も低いものであった。このため、通常、フォトメトリック・ステレオ(PS)では、大量の入力画像を必要とした。これに対して、提案手法では、複数回、光沢のない板（画材用の模造紙と簡易に入手可能）に光をあて、それをカメラで撮影するだけで、分布パラメータと、カメラと光源の位置を推定する手法となっており、利便性と性能を大幅に向上可能である。さらに、初年度に開発したキャリブレーション手法を用いて、当研究室で開発しているアクティブ・グリッド方式の3次元スキャナに、フォトメトリックステレオ（PS）方式の3次元復元アルゴリズムを組み合わせるシステムの開発を行った。これは、グリッド方式で投影するパターンが疎なため、その間を点光源で照らすことで、高密度な復元を実現することを目的とした手法である。加えて、PS方式では、法線は求まるが、実際の3次元座標は不安定になるという問題があるが、グリッド方式で得られる3次元座標を用いることで、これを解消できる。本研究成果は、その新規性が認められ、医療画像で世界最大規模の国際会議であるMICCAIにおける、内視鏡関連の併設ワークショップにおいて、ベストペーパーに選出された。さらに、本研究を通して得られた、プロジェクタに関する知見を生かして、複数のプロジェクタを同時投影することで得られる光の干渉により、複数平面に異なるパターンを同時に投影する手法を開発し、特許出願した。

内視鏡用の超小型固定パターン光源に利用可能な、光源のキャリブレーション手法の開発を行い、その開発に成功した。これまで、光源のキャリブレーションは、クロムボールなど特殊な器具を用意し、間接的に行うか、一様な平行光源を仮定することが主流であり精度も低いものであった。このため、通常、フォトメトリック・ステレオ(PS)では、大量の入力画像を必要とした。これに対して、提案手法では、複数回、光沢のない板（画材用の模造紙と簡易に入手可能）に光をあて、それをカメラで撮影するだけで、分布パラメータと、カメラと光源の位置を推定する手法となっており、利便性と性能を大幅に向上可能である。さらに、初年度に開発したキャリブレーション手法を用いて、当研究室で開発しているアクティブ・グリッド方式の3次元スキャナに、フォトメトリックステレオ（PS）方式の3次元復元アルゴリズムを組み合わせるシステムの開発を行った。これは、グリッド方式で投影するパターンが疎なため、その間を点光源で照らすことで、高密度な復元を実現することを目的とした手法である。加えて、PS方式では、法線は求まるが、実際の3次元座標は不安定になるという問題があるが、グリッド方式で得られる3次元座標を用いることで、これを解消できる。本研究成果は、その新規性が認められ、医療画像で世界最大規模の国際会議であるMICCAIにおける、内視鏡関連の併設ワークショップにおいて、ベストペーパーに選出された。さらに、本研究を通して得られた、プロジェクタに関する知見を生かして、複数のプロジェクタを同時投影することで得られる光の干渉により、複数平面に異なるパターンを同時に投影する手法を開発し、特許出願した。