三次元形状計測は、先進的な製造、航空宇宙、生物医学などの分野で重要な役割を果たしています。高精度、全視野、非接触の利点により、ストライププロジェクション輪郭法は現時点で最も広く使用されている光学的三次元測定手法の一つです。物体の全体的な三次元情報を取得するために、通常、被測定物を回転台に置き、連続的なスキャンとスティッチングを通じて物体の全体情報を取得します。しかし、従来のスキャンとスティッチングはオフラインで行われるため、全三次元モデルの再構築速度が遅くなります。既存のリアルタイム点群登録方法は、点群のスキャンとスティッチングの速度を効果的に向上させることができますが、リアルタイム点群スティッチングの精度は被測定物の運動状態に依存しています。本稿では、これらの問題に対処するために、全体最適化に基づくリアルタイム高精度モデル再構築手法を提案しました。まず、粗登録から精密登録への高速点群登録アルゴリズムと、点群法線ベクトル制約に基づく点群初期化アルゴリズムを紹介し、粗登録過程での点群初期姿勢計算の安定性と精度を向上させました。次に、精密登録段階でグラフ最適化アルゴリズムを導入し、全体的な点群姿勢の最適解を得ることで、全体点群登録の精度をさらに向上させました。実験結果から、提案手法は既存のリアルタイムモデル再構築法に比べ、より高精度で安定した全体点群登録を実現できることが示されました。特に、動的シーンにおいて揺れなどによる被測定物速度の急変があっても、本手法は堅牢に三次元モデル再構築を完遂でき、全方位モデル再構築の精度は84μmに達します。

ストライププロジェクション輪郭法;グラフ最適化;リアルタイム;3D再構築;点群登録