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インダイレクトビジョンで見えてきたシーンの深層情報奈良先端科学技術大学院大学 久保 尋之

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 画像処理分野では,物体に照射した光はすべてその表面で反射して直接カメラに到達するものとし,このような直接光成分だけを扱うごく単純化されたモデルを用いることが多い。もちろん,カメラで観測される光の大部分は直接光成分であり,物体の位置や形状などシーンの表層的な情報はこの直接光成分から推定でき,これを私たちは,ダイレクトビジョンと呼んでいる。しかし,現実のシーンでは,直接光成分だけでなく,物体間の相互反射や屈折,表面下での散乱など様々な経路をたどる間接光成分と呼ばれる要素から構成されている。私たちは,このような間接光成分は直接光成分と比較して強度は小さいものの,シーンの様々な経路を経由しているために,シーンの深層的な情報を潜在的に含んでいることに気がついた。そこで私たちは間接光成分に着目した研究を,インダイレクトビジョンと名づけ,旧来のダイレクトビジョンでは外乱として扱われていた間接光成分から,人の役に立つ深層情報を見つけて可視化する,まったく新しいイメージング技術としてその確立を目指している。
 そのひとつとして,私たちは平行化された時間同期式のプロジェクター・カメラシステムを用いて,シーンの間接光成分を効率的に観測するシステム(図1)を考案し,奈良先端科学技術大学院大学,カーネギーメロン大学,およびアリゾナ州立大学の国際共著論文を発表した1)。
 本システムでは,様々な性質の間接光が選択的に計測可能であり,ごく短距離で生じる間接光成分を取り出すことで,人の肌の内部にある血管の様子を鮮明に可視化することが可能となった(図2,3)。また,本システムは可視光を使うためX線被爆などの心配もなく,さらにリアルタイムに映像を表示することが可能であるため,穿刺の補助など臨床現場への応用が可能であると考えている。
 インダイレクトビジョンの応用先は幅広い。今後も,医用画像,ロボットビジョン,自動運転など様々な分野での活用を目指して開発を続けていく予定である。

参考文献
1)H. Kubo, S. Jayasuriya, T. Iwaguchi, T. Funatomi, Y. Mukaigawa and S. G. Narasimhan: “Acquiring and Characterizing Plane-to-Ray Indirect Light Transport”, 2018 IEEE International Conference on Computational Photography(ICCP), pp. 1-10(2018)

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