群馬大、秒間１０００回超の物体計測を実現−車の自動衝突回避などに提案

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  破裂する風船の高速３次元計測、上段が計測結果、下段がカメラの映像（群馬大提供）

群馬大学大学院理工学府の奥寛雅准教授らは、照らすだけで３次元形状を１秒当たり１０００回以上測定できる技術を開発した。特殊な照明で照らしながら、高速カメラで撮影して立体形状を測る。計算負荷が小さく市販のパソコンで運用できる。走行中の自動車が飛び出してきた物体を把握して対応するなど、瞬時の判断が必要な自動運転技術などの用途に提案する。２年以内の実用化を目指す。

開発したのは、投影方向に３次元パターンを作る「構造化ライトフィールド照明」という光学技術。手前は縦じま、奥は横じまなど、距離によって投影パターンが変わる仕組み。投影パターンから距離を計測できるため、ステレオカメラのように画像処理で計測する手法に比べ、大幅に計算量を減らせる。車載機器など計算能力が限られる用途に向く。

計測範囲は、奥行き方向が１メートルの時に計測精度が約３センチメートルだった。照明の投影角度は約２０度。原理的には約５メートルの範囲が計測可能。実際に１０００分の３秒で風船が破裂する様子をリアルタイムに立体計測できた。

照明の３次元パターンは、プロジェクターを２台使って作製した。縦じまの投影光は焦点を手前に設定し、横じまの投影光は奥に設定する。この２種類の光を重ね合わせると、手前では横じま、奥では縦じまの光を投影できる。しま模様パターンとぼやけ方から距離を推計する。実用化に向けて２台の光源を一体化させ、赤外光計測にも対応させる。

一般に時速６０キロメートルで走行する自動車は１秒で約１７メートル進む。飛び込んできた物体の形や移動方向を把握するには、瞬時に何回も測る必要がある。１０００分の１秒で計測できれば、１００分の１秒で約１７センチメートルしか進まずに飛来する対象を１０回測定できる。