研究開発内容
目次
理論研究：三次元画像計測の最適化
研究目的
高速かつ高精度な三次元画像計測を実現し、非静止物体にも適用可能な革新的三次元計測技術を創出する。
最終的には、一枚の画像から三次元情報を取得する手法を確立し、「三次元計測には複数台のカメラまたは複数回の撮影が必要である」という従来の常識を覆すことを目指す。
提案手法
強度変調モアレ（1996年）、強度変調パターン光投影法（1999年）、最適強度組合せパターン光投影法（2003年）、 パターン光投影制御アルゴリズム（2010年）を提案し、最適パターン光投影三次元画像計測の理論を固めた。
研究成果
論文数十篇、特許十数件を取得し、現在実用化を目指している。
詳細は研究開発業績のページをご覧ください。
3Dカメラの開発
概要
最適パターン光投影三次元画像計測の理論を実用化し、カメラ感覚で、シャッターを押すだけで、物体の３D形状（三次元世界座標）を取得する。
（左から3Dカメラ本体、計測のイメージ、計測結果の3DCG表現）
計測の流れ：
- 最適パターン光を計測対象物体に投影
- 反射パターン画像を撮影
- 画像解析により、物体表面の各点の三次元座標を算出
計測時間：
- 撮影時間：カメラの特性にもよるが、大体の場合は0.1秒以内
- 画像処理時間：計算機の性能にもよるが、大体１、２秒程度
計測精度：
- 要望により設定可能。大体の場合は0.05㎜～0.1㎜程度
機能説明動画：
顕微鏡3D画像計測
一般の光学顕微鏡には、焦点距離が狭く、ピントが合っているところしかはっきり見えない。
また、２次元計測は得意が３次元立体的な計測ができない。数百万円を上る高価な顕微鏡は3D計測機能を持っているが中小企業には不向きである。
本研究では、販売価額10万円以下の廉価な顕微鏡を用い、高価な顕微鏡にしか持たない全視野２次元画像の合成と高精度３時限計測機能を実現する。
計測の流れ：
- 小型顕微鏡をスタントに設置
- 計測対象物を顕微鏡レンズの下に設置
- 顕微鏡のピントを調節し撮影
- 画像処理を行い、２次元全視野クリア画像を生成
- 画像処理を行い、３次元画像を生成
- 必要に応じ、距離、角度、面積などを計測
計測時間：
- 撮影時間：カメラの特性や計測精度にもよるが、大体の場合は1分以内
- 画像処理時間：計算機の性能にもよるが、大体1分程度
計測精度：
- 要望により設定可能。大体の場合は0.01㎜～0.05㎜程度
機能説明動画：
自動車車体部品の品質の画像検査
自動車車体の品質検査として、幅が1㎜未満の微細なキズや、深さ1㎜未満の微小なヘコミの件さが要求されている。画像計測技術が様々な工業現場に実用化されているので、車体の品質検査にも期待されている。
しかし、自動車車体は光沢性あり、鏡面反射や周囲の映り込みにより、画像計測が困難になる。現時点では、世界中に成功した車体部品の品質の画像検査の例が乏しい。
本研究では、車体部品の鏡面反射問題や周囲の映り込みの問題を解決し、微細なキズとヘコミの画像計測を実現した。
技術：
- 間接照明技術
- ダブルフォーカス撮影技術
- AI解析技術
下の写真は計測結果の一例であり、写真から分かるように、鏡面反射や映り込みの問題が解決され、キズとヘコミが検出されたことがわかる。
1200℃超高温鍛造物表面形状の画像検査
研究の目的は、熱間鍛造物の素材成形中に、径寸法、断面形状、偏芯、曲がり、捻り、長さなどの形状データをリアルタイム取得することである。
現状では、国内外にもかかわらず目視や接触式方法が主流である。これは作業の危険性や、計測精度低い及び精度のバラつきなど問題がある。
三次元画像計測技術が考えられるが、高温物体周辺の空気揺らぎの影響、高温による熱膨張の影響に加え、10メートルにも超える大型鍛造物の計測精度の保証の困難性などの問題より、成功した画像計測技術が乏しい。
本研究では、上記の問題を解決し、大型高温鍛造物体の表面形状のリアルタイム画像計測を実現した。
技術：
- 独自な写真撮影技術
- 独自な画像処理技術
- システム高温対策技術
水面上撮影に基づくスマート陸上養殖システム
本プロジェクトは、陸上養殖向け3D画像計測システム「AQUA CAM」の開発・事業化を目的とする。独自の表面反射除去技術により水面上からの非接触計測を実現し、従来の水中カメラが抱えるコスト・設置面の課題を解決する。
市販カメラを用いた低コスト構成で、生け簀内の魚の尾数・体サイズ・健康状態を高精度かつ一括で計測・管理することを可能にする。
既存の高額システムでは導入が困難であった中小規模養殖事業者をターゲットとし、生産効率の向上と管理負担の軽減を通じて、スマート養殖の普及および持続可能な食料供給体制の構築に貢献する。
技術：
- 独自な水面上撮影による水中魚の計測技術：
水面の反射や映り込みを除去して水中を鮮明に可視化する。 - 相似特徴識別AI解析技術：
形や色が類似する魚にしても、重なりがあっても、生け簀にいる魚の数を計測できる。 - 魚のサイズを3D精密計測技術：
魚のサイズの計測は、既存のAI技術による推定ではなく、従来の三次元画像計測技術とAI技術を融合することより、mm単位で精密に計測する。