動く物体の3次元形状を高精度に計測する 「ニューラルインバースレンダリング手法」を開発~デジタルツインや映像制作などへの応用に期待~

2025-11-10 東京科学大学

東京科学大学の研究チームは、動く物体の3次元形状を高精度に再構成できる「ニューラルインバースレンダリング手法」を開発した。従来の構造化光法(位相シフト法)は静止物体しか計測できなかったが、本手法ではニューラルネットワークが物体の動きと形状を同時に最適化し、投影画像間のずれを補正。わずか3枚のパターン投影で高解像度な3D形状を再現できる。製造、医療、映像、デジタルツインなどへの応用が期待され、成果はICCV 2025で発表された。

動く物体の3次元形状を高精度に計測する 「ニューラルインバースレンダリング手法」を開発~デジタルツインや映像制作などへの応用に期待~
図1.従来の複数パターン投影による3次元計測(左)では、運動物体に対して形状誤差が発生していた(中央)。この問題を解決するため、高精度かつ高解像度な形状再構成を実現する手法を提案した(右)。

<関連情報>

位相シフトパターンの少ない移動物体の高精度3D計測を実現するニューラル逆レンダリング Neural Inverse Rendering for High-Accuracy 3D Measurement of Moving Objects with Fewer Phase-Shifting Patterns

Yuki Urakawa, Yoshihiro Watanabe
International Conference on Computer Vision 2025

Abstract

Among structured-light methods, the phase-shifting approach enables high-resolution and high-accuracy measurements using a minimum of three patterns. However, its performance is significantly affected when dynamic and complex-shaped objects are measured, as motion artifacts and phase inconsistencies can degrade accuracy. In this study, we propose an enhanced phase-shifting method that incorporates neural inverse rendering to enable the 3D measurement of moving objects. To effectively capture object motion, we introduce a displacement field into the rendering model, which accurately represents positional changes and mitigates motion-induced distortions. Additionally, to achieve high-precision reconstruction with fewer phase-shifting patterns, we design a multiview-rendering framework that utilizes multiple cameras in conjunction with a single projector. Comparisons with state-of-the-art methods and various ablation studies demonstrated that our method accurately reconstructs the shapes of moving objects, even with a small number of patterns, using only simple, well-known phase-shifting patterns.

0110情報・精密機器
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