論文の概要: Rotational Motion-Induced Error Compensation for Phase-Shifting Profilometry-Based Eye Reconstruction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.14876v1
- Date: Thu, 16 Jul 2026 11:46:44 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-17 17:01:33.085446
- Title: Rotational Motion-Induced Error Compensation for Phase-Shifting Profilometry-Based Eye Reconstruction
- Title（参考訳）: 位相シフトプロファイロメトリーによる眼球再建のための回転運動誘発誤差補償
- Abstract要約: 本研究では,PSPを用いた動的3次元眼球再建のための回転運動補償フレームワークを提案する。
球面座標領域におけるユーザ固有の3次元眼モデルを用いて、画像に基づく動きキューから相対的な眼球回転を推定する。
非一様運動下で回転する偽眼を用いた実験により, 提案手法は運動誘起変形を著しく抑制し, 再現精度を向上することを示した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7933039558471408
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: With the proliferation of immersive Head-Mounted Displays (HMDs) for Virtual and Augmented Reality (VR/AR), reliable and high-precision eye tracking has become increasingly important. Conventional 2D image-based methods offer low system complexity but remain limited in stability, accuracy, and robustness. Three-dimensional ocular surface reconstruction can provide richer geomet-ric information, and structured light profilometry is particularly attractive because it enables dense and accurate surface measurement. However, Phase-Shifting Profilometry (PSP), which estimates phase from sequentially acquired fringe images, is highly susceptible to motion-induced errors when the eye rotates between frames. This study proposes a rotational motion compensation framework for PSP-based dynamic 3D eye reconstruction. Relative eye rotation is estimated from image-based motion cues using a user-specific 3D eye model in a spherical-coordinate domain. The estimated motion is then used to compensate for camera-pixel mismatch and phase-shift errors caused by inter-frame rotation. A region-wise optimization strategy is further introduced to reduce residual artifacts by inde-pendently refining the compensation strength in different ocular regions. Experiments with a rotating fake eye under non-uniform motion demonstrate that the proposed method substantially suppresses motion-induced deformation and improves reconstruction accuracy. An additional experiment with a non-spherical rigid object indicates that the compensation principle is not restricted to spherical eye geometry. These results establish a practical basis for stable PSP-based dynamic 3D eye reconstruction toward future high-precision eye tracking in immersive environments.
- Abstract（参考訳）: バーチャルおよび拡張現実(VR/AR)のための没入型ヘッドマウントディスプレイ(HMD)の普及に伴い、信頼性と高精度な視線追跡がますます重要になっている。
従来の2D画像ベースの手法はシステムの複雑さを低くするが、安定性、精度、堅牢性には制限がある。
3次元眼表面再構成は、よりリッチなジオメトリクス情報を提供することができ、特に高密度かつ正確な表面計測を可能にするため、構造化光プロファイロメトリーは魅力的である。
しかし、逐次的に取得されたフリンジ画像から位相を推定する位相シフトプロファイロメトリ(PSP)は、フレーム間で眼が回転するときに、動きによって引き起こされる誤差に非常に敏感である。
本研究では,PSPを用いた動的3次元眼球再建のための回転運動補償フレームワークを提案する。
球面座標領域におけるユーザ固有の3次元眼モデルを用いて、画像に基づく動きキューから相対的な眼球回転を推定する。
推定された動きは、フレーム間の回転に起因するカメラ・ピクセル・ミスマッチと位相シフト誤差の補正に使用される。
さらに、各眼領域の補償強度をインディーペンデントで精錬することにより、残留アーティファクトを低減するための地域最適化戦略が導入された。
非一様運動下で回転する偽眼を用いた実験により, 提案手法は運動誘起変形を著しく抑制し, 再現精度を向上することを示した。
非球面剛体物体による追加の実験は、補償原理が球面幾何学に制限されないことを示している。
これらの結果は,PSPをベースとした動的3次元視線再構成の実用的基盤を確立し,没入環境における将来の高精度視線追跡に向けたものである。
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