三次元画像技術の一種として、レーザーラインスキャン技術は海底目標の検出や地形地物測量に広く応用されている。本稿では、水中レーザーラインスキャン実験装置を構築し、較正されたレーザーラインスキャン装置で取得した画像に対してレーザー光条抽出、特徴抽出およびマッチングなどの画像処理を行い、三次元再構築を実施した。光条抽出アルゴリズムに関しては、水中散乱粒子等の妨害に対処するため、単一チャネル閾値法と輝度重心法を組み合わせて光条抽出の精度を向上させ、他の光条中心抽出アルゴリズムに比べてより高いロバスト性を有する。特徴抽出マッチングに関しては、画像に基づく三角変位推定法を提案し、システムの位置推定および姿勢補正に用いた。本手法は線構造光の三角測量原理を利用してシーンの深度を推定し、特徴点マッチングでシステムの変位を計算し、その後点群データを融合して姿勢補正を完了する。自社開発のラインスキャンシステムを用いて実験室で標準球の精度試験を行い、800 mm～2,500 mmの作業距離内で誤差を1 mm以下に制御できた。2019年と2020年には、本装置を搭載した遠隔操作無人潜水機で深海海底地形の三次元イメージング試験を実施し、海底砂丘領域で本稿提案の三角変位法による姿勢補正法の有効性を検証し、さらには異なる条件下の海底地形のテストを行った。結果は、補正されたレーザーラインスキャン装置が迅速かつ正確にイメージングでき、高い形状再現性を有することを示している。

三次元画像;レーザーラインスキャン;姿勢補正;海底地形スキャン