直射日光対応型ウエアラブル光学モーションキャプチャ装置新居英明、 Nyan Lin Htat 、稲見昌彦、 Adrian D Cheok
背景 1•ウエアラブル型光学キャプチャシステム
▫周りの風景を記録▫人の動作を記録
背景 2•USB カメラによるイメージキャプチャ
▫USB カメラは一般的で安価▫カメラによるマーカ計測は比較的簡単▫直射日光下で使用不能
直射日光下において、安定して使用可能な手法が望まれる
目的•特別のフィルタにより、 USB カメラでLED マーカのみを受光▫太陽光は阻止▫特定の LED の光を透過
Sun Light
LED Light
Special Filter
Camera
太陽エネルギー
From American Society for Testing and Materials (ASTM)
可視光線
フラウンホーファー線
•太陽スペクトル中の吸収線が存在•吸収線にあわせ、暗線として現れる
•暗線の波長のみを透過するフィルタの設計
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Fraunhofer_lines.svg
フラウンホーファー線
From American Society for Testing and Materials (ASTM)
フィルタの設計指針1. 製造可能なフィルタのバンド幅を決定2. 可視光における透過量最小となる波長
3. 但し、該当フィルタを透過できる LEDが手に入るか検討する必要あり。
メルスグリオ社: 1nm幅波長[nm]
W ・m-2 ・ nm-1 名称383.5 1.0 L 線 (Fe)393.5 1.0 K 線 (Ca)761.0 1.0 A 線 (O2)
試作した光学フィルタについて中心帯域 :393.4nm半値幅 :1nm 以下
光学フィルタ特性
13.5%
393nm
394nm
0.0%
実験方法•光学フィルタを以下の図のように付加
▫フィルタの入射条件を守るためテレセントリック光学系を構成
Pin Hole
Lens
Filter
CCD
SUN LightLED
実験セットアップ屋内実験•光学フィルタ(あり/なし)カメラ•405nm LED(22mW)•3W 蛍光灯ランプ屋外実験•太陽光下
実験の様子
実験結果1•405nmLED と蛍光灯とは完全に分離可能
図1:フィルタなし映像左:カメラ画像、右:二値化画像 図2:フィルタ付映像左:カメラ画像、右:二値化画像
実験結果2•フィルタを付けて撮像すると、太陽光も十分減衰し、 LED と同時に受光可能
図3:太陽のみの映像左:カメラ画像、右:二値化画像 図4: LED と太陽映像左:カメラ画像、右:二値化画像
まとめ•フィルタを用いて外乱光の影響を少なくすることに成功•狭帯域フィルタによる屋外モーションキャプチャの可能性を示すことができた
今後の課題•LED 光量の検討
▫現在の条件では強度が強い (22mW/sr)▫405nm ではなく 393nm の LED が市販されているので、検討する必要あり
•光学系の検討▫狭帯域フィルタでは入射条件が垂直である必要があり、光学系が特殊▫より簡易なフィルタにおける効果を検討する必要あり
実験の様子 ( 再掲 )
Thank you!
諸元•LED
▫メーカ: OptoSupply Limited▫型番: OSSV531▫中心波長: 405nm▫出力: 22mW/sr
•USB カメラ▫メーカ:サンワサプライ▫型番:CMS-010BK
•フィルタ▫メーカ:メルスグリオ▫型番: 010FC04-12.5/3934