水中光線空間のモデル化による半透明物体の全周囲３次元形状復元

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これまで水中撮影環境における微小な物体を３次元形状復元の対象とし、屈折の影響を受ける計測系において照射・観測される水中光線を体系的に扱える水中光線空間のモデル化と、その変化を手掛かりとする３次元形状復元法の確立に取り組んできた。平成29年度は微視的環境への拡張に対し、新たに有望な着想を得て考案・構築を進めてきた計測システムによる形状復元法の有効性の実証と、さらなる発展を目的として研究に取り組んだ。具体的には、平成29年度の研究計画に基づき、プロジェクタ・カメラに加えて球面レンズと複合鏡を応用した計測システムについて、（1）実環境におけるシステムの構築、（2）実環境での撮影実験を含めた形状復元法の定量的評価に取り組んだ。（1）について、形状復元の手法を実環境へと適用するために、被写界深度についての理論的な検討をさらに進めてそのシミュレーションを行い、計測系がもつ光学的な性質をより明確にした上で球面レンズと複合鏡について再設計を行い、その結果をもとに計測システムを実環境で構築した。（2）について、まず計測モデルとその較正法が実環境においても有効であることを示すために、（1）で述べた計測システムを用いて、撮影実験によって計測モデルの較正を行った。そして較正に用いた被写体の復元精度を定量的に評価した。次に、形状復元の手法が実環境においても有効であることを示すために、微小な貝殻を被写体としてその３次元形状を復元した。また、研究目的の実現に関連して、計測系における光線の記述についての平成27年度までの着想をもとに効率的な順投影計算の手法を考案した。そしてこれらの手法を水中撮影環境へと拡張した場合についても議論を行い、その成果をとりまとめた。