セミナーレポート

マシンビジョンの未来を拓く ――コンピュテーショナルフォトグラフィ技術広島市立大学 日浦 慎作

本記事は、国際画像機器展2013にて開催された特別招待講演を記事化したものになります。

計算機による演算を前提に光の記録方法を再構成した,新たなカメラ

 最近,カメラ全体の設計を情報処理の観点から見直すことで,画像からブレやぼけを除去したり,被写界深度を広げることができるカメラの研究が盛んになっています。このように,計算機による演算を前提に光の記録方法を再構成することで,今までのカメラでは不可能だった機能を実現することをコンピュテーショナルフォトグラフィといいます。そのコンセプトは光線の記録による「計算機内での再撮影」と「光の積分」の制御によるブレ・ぼけの除去の2つです。
 デジタルカメラを含む従来のカメラでは,像を形成する主役は光学系で,光学像は出力像にほぼ等しいと考えます。それに対してコンピュテーショナルカメラでは,光学像は中間的な情報で,光学系は光分布の符号化装置であり,復号結果が出力像だと考えます。
 カメラとは,シーンの中の光の分布を記録する装置です。光の分布は,光線が通過する3次元座標(X,Y,Z),光線がその点を通過する方向(θ,φ),通過する光線の波長(λ),光線が通過する時刻(t)の7つの変数で表されます。そして,カメラは入射する光をこれら7変数の一定の範囲について積分しますが,X,Y,Zは1サンプルしか取れず,光線を記録するデバイスとしては不十分です。
 それを解決するのが,複数の位置について光の分布を計測する装置であるカメラアレイです。その用途には自由視点映像生成,立体テレビのためのカメラ,合成開口法によるぼけ生成などがあります。カメラアレイをより小さくしようと,メインレンズと撮像素子の間にマイクロレンズアレイを挟むことで,複数視点からの映像を得ることができるようにしたのがPlenoptic Cameraです。こうした研究は最近注目を浴びていて,例えば東芝では,撮影後でもピントが合うライトフィールドカメラとして,カメラアレイによる複眼タイプとマイクロアレイ内蔵単眼タイプを発表,商品化を目指しています。またドイツのメーカーからは,産業用のライトフィールドカメラが発売されています。

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広島市立大学 日浦 慎作

1993年大阪大学基礎工学部制御工学科飛び級中退,1997年同大大学院博士課程短期修了. 同年京都大学リサーチアソシエイト,1999年大阪大学大学院基礎工学研究科助手,2003年同助教授. 2008-2009年マサチューセッツ工科大学メディアラボ客員准教授. 2010年広島市立大学大学院情報科学研究科教授. 三次元画像計測,コンピュテーショナルフォトグラフィ等の研究に従事. 2000年画像センシングシンポジウム優秀論文賞,2010年情報処理学会山下記念研究賞,2012年MIRU優秀論文賞等受賞. 電子情報通信学会,情報処理学会,日本バーチャルリアリティ学会各会員.博士(工学).

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