【depth-from-defocus】

２次元画像から３次元奥行き情報を得る１つの方法が、画像ぼけと奥行き位置の関係を利用する depth-from-defocus です。下の図のように、対象物体を凸レンズでスクリーンに結像させる場合を考えると、レンズの結像公式を満足する位置では、対象物体のある１点からでた光はスクリーン上の１点に集まりますが、スクリーン位置がずれるとそのずれ量に相当する大きさの領域に光は広がります。これが画像ぼけとなります。逆にこの画像ぼけの大きさを画像処理で求めると、結像位置からのずれ量を得ることができます。そして、そのずれ量とその時のスクリーン位置とから結像位置がわかるので、レンズの結像公式からレンズ−対象物体間距離が求まります。

照明強度・粒子の散乱条件の不均一などのため、同じ画像ぼけを示しても同じ奥行き距離に対象物体が存在しないこともあります。そのため、焦点位置の異なる２台のカメラを用いて同じ対象物体を同時に観測し、照明強度のバラツキ等の影響を相殺して奥行き位置を求めるという手法が取られます。本研究グループでは、カメラ設定の簡便な単眼計測を行うために、下図に示す光学系と３板式CCDカメラを用いています。上の全反射鏡（１）を上方に移動させると緑と赤の経路の長さに違いが生じ、画像ぼけ程度の異なる像が観測されます。そして、それら焦点位置の異なる画像を赤画像および緑画像として記録し、それらの２枚の画像間で演算を行って粒子奥行き位置を求めます。

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