三次元計測

がらっくです。

三次元の画像処理を始めました(ﾟ_ﾟ;)
今日はセッティングと操作の簡単な説明を受けました。
それにしても、3次元の画像処理は奥が深い。

簡単な概要から説明すると。
まず二次元の画像処理から。
写真ですと、ある特定の点の位置は(x,y)で表現することができます。
特定の点は、色があります。
色は、数値で表すことができます。
白黒の写真ですと0から255までの256階調で表すことができます。

つまり8ビット。
カラーですと、16ビットや32ビットを用います。
よくwindowsの背景とか変更する時に見かける例のあれです。


もちろんCameraは1台のみつかいます。





さて、三次元になると、人間の目と同じで2つ（以上）で計測を行います。
（以上）と書いたところがミソでして、増やせば増やすほど精度は上がります。
もちろん複数台のうち1台が故障しても冗長性は保たれます(@@;)

今回は、ネットワーク対応カメラ2台を用いて三次元の画像処理を行いました。
ネットワーク対応カメラは、LANポートを持ったカメラです。
よく量販店で見かけるようなモノではありません。
産業用のちょっと高価なカメラです。

さてz軸の導出の仕方が難しいのがこの三次元の画像処理の大きな特徴。

考え方は、(x,y,z)を見つけるのですが。。
(x,y)については、簡単です。
zについては次のように考えます。

あくまでも考え方の概略です。

1. 片方のCameraの画像内に仮想的に線の導出
特徴有る物体の端から伸びる線を複数作成いたします。
キューブ状のエッジを延長するような仮想的な線を作成いたします。
いわゆる奥行きを強制的に計算により求めます。


2. 残りの片方のCameraも同様
1と同じ物体が写っていますので（ここでは1と全く同じではなくちょっと見え方が変わっている点がミソです。）同様に仮想的な線を作成いたします。

3. 交差する点
両方の仮想線が交わる点がでてきます。
これがｚ点になります。

これにより(x,y,z)が導出されることにより、三次元を求めることができます。



話は脱線して、たとえば今いる世界が四次元とかいいますよね。
(z,y,z)+時間とかいう例えがあると思いますが。

数学では、いろいろあります。
0次元:点
1次元:線,一次関数
2次元:平面,二次関数
3次元:立体,三次関数
4次元:ハイパーキューブ（三次元にいる人間には認知できない）,四次関数
5次元:(￣｡￣;)？,五次関数

四次元を扱った映画もありましたね。
キューブ？だった記憶が。ハイパーキューブ内に閉じ込められて脱出を試みる映画だった記憶があります。

たとえば、蟻は立体を認知することができません。（できないと考えられています。）
なぜなら、蟻の高さ方向はごく微少であるため高さを無視できると考えることもできます。
実際は、蟻の巣とか立体的ではありますが。。。
同様に人間は、四次元を認知することができません。

もし四次元の何かがいれば、人間は蟻のように写っているのかもしれませんね。

物理のある分野では11次元とか、もう次元が多すぎてよく分からない事になっています。
重力が二つのモノに作用するのは、ニュートンが万有引力を見つけたことから導き出されました。ニュートンの頭の上にリンゴが落ちる有名な話です。（実際かどうかは不明ですが。）
その二つのモノを無限遠にまで引き離したときに、はたして二つのモノに働く重力はどうなるのか？といった疑問が出てきます。
今でも決着がついていない（卒業後、このあたりは勉強していないので、もしかしたら答えはでているのかも。）この疑問の根本的な要因を数学を使って考えようとする人たちが居ます。無限遠まで作用する力の根源が不明な事を数学で表現しようとしているときに、先ほどちらっと出てきた11次元のお話が出てきます。
数学的に11次元の関数を扱うので、11次元ってどんな形なんだろう？とかあまり関係がありません。

まぁ、人間が認知できるのは、3次元までですので次元が多いとよく分かりません。
しかし、何かに投影すると1次元減るので良いかもしれません。

たとえば、立方体を投影すると、面の部分がでますよね。
面は2次元ですから、立方体の三次元から二次元へ次元を下げることになります。
いろいろと模索するとおもしろいかも。

さて、明日は説明員(;ﾟロﾟ)
がんばりまする( ^o^)ﾉ


参考
コニカミノルタ

よく美術の人が使っているのを見たことがあります。