多波長遠赤外計測による革新的な測距技術の確立

建立利用多波长远红外测量的创新测距技术

• 批准号: 22K18420
• 负责人: 田中 賢一郎
• 金额: $ 16.64万
• 依托单位: Ritsumeikan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2028-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18420/
• 关键词: コンピュテーショナルフォトグラフィ

カメラから物体までの距離を計測する方法の確立は、コンピュータビジョンの最も大きな目的の一つである。従来より、様々な測距方法が提案されてきたが、物体表面のテクスチャを必要とせず、かつ、パッシブに測距を行う方法はいまだ確立されていない。そこで本研究では、遠赤外放射を測距に利用するという斬新なアプローチで、物体のテクスチャが観測されていることを必要としない、新たな測距モダリティの確立に挑戦する。本研究では、遠赤外放射の大気での減衰の波長依存性のモデル化、計測デバイスの設計、深層学習による距離推定、といった要素を統合した、新たな測距システムを構築することを目指す。この研究は、機械にとって最適な視覚は人間を模倣する（カメラである）必要はないという考えのもと、計測と計算処理を高度に融合させることでコンピュータビジョン技術の大幅な性能向上を図ろうという、次世代のコンピュータビジョン技術の確立への第一歩となる挑戦である。本年度においては、遠赤外カメラと、多波長バンドパスフィルタ、冷却装置、切り替え装置を組み合わせた計測装置を作成した。また、この装置を用いたフィージビリティテストを行い、表面温度を自由に設定できる黒体炉を任意の距離に置いた時に、観測値が減少すること及びその値を用いて物体までの距離が推定できることの基礎的な確認を行った。また、観測過程をヴィーン近似することで、推定パラメータと観測値の関係性を線形に説明できるモデルを確立し、それをもとに、線形演算のみで距離を推定する手法を開発し、その基礎的な評価を行った。この成果は、現在査読を受けており、今後一般に公開する予定である。

建立一种测量从相机到对象的距离的方法是计算机视觉的最大目的之一。尽管过去曾提出过各种距离测量方法，但尚未建立一种用于被动测量距离的方法，而无需在物体表面上纹理。因此，在这项研究中，我们将尝试建立一种新的范围测量方式，该方式不需要使用新方法观察到对象纹理，并使用远红外辐射进行距离测量。这项研究旨在建立一个新的范围系统，该系统集成了诸如对远红外辐射的大气衰减，设计测量设备的大气衰减的波长依赖性以及使用深度学习的距离估算的依赖。这项研究是建立下一代计算机视觉技术的第一步，在该技术中，对机器的最佳视野不需要模仿人类（作为相机），并旨在通过以高度集成的方式结合测量和计算处理来显着提高计算机视觉技术的性能。今年，我们创建了一个测量设备，将远红外摄像机与多波长带通滤波器，冷却设备和开关设备相结合。此外，使用该设备进行了可行性测试，以确认当将其自由表面温度放置在任何距离处时，可观察到的值降低，并且可以使用该值估算到对象的距离。此外，通过近似观察过程，我们建立了一个模型，该模型可以线性解释估计参数和观察值之间的关系，并基于此，我们开发了一种仅使用线性计算估算距离的方法，并进行了基本评估。目前，这项成就正在接受同行评审，并将在将来公开。