光源の相対的回転による物体形状と表面反射特性の推定

小俣　和子
斎藤　英雄
小沢　慎治

誌名
電子情報通信学会論文誌 D   Vol.J83-D2    No.3    pp.927-937
発行日: 2000/03/25
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Print ISSN: 0915-1923
論文種別: 論文
専門分野: 画像処理，画像パターン認識
キーワード: 
表面反射特性,  鏡面反射,  形状復元,  フォトメトリックステレオ,  多光源画像,  

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あらまし: 
仮想空間中で，照明条件等も考慮したリアルな物体描写を行うためには，物体形状と表面反射特性の入力が必要となる．このとき，実物体の形状，表面反射特性を得るためには，これらの情報を実画像から推定して得ることが有効である．本研究では，光源方向を変化させながら撮影した連続カラー画像の明度変化を画素ごとに解析することにより，対象物体の形状と表面反射特性を推定する手法を提案する．本手法では，対象物体の各画素から見た光源方向の仰角が一定で，物体の回転に伴って方位角のみが変化するような状態を作るために，物体をターンテーブルに載せて回転させる．このように相対的に光源を移動させると，物体表面が 完全拡散面である場合，光源の移動に対する同一画素の明度変化が表面の法線及び拡散反射係数によって定められる正弦波曲線となる．しかし，実際には鏡面反射や物体形状による影・多重反射の影響により正弦波曲線には当てはまらない明度データが多数存在することになる．そこで，この連続カラー画像の明度変化データから正弦波曲線に当てはまるデータのみを抽出することにより，表面法線と拡散反射係数を推定する．また，物体表面での反射がPhongのモデルに従うと仮定し，鏡面反射成分のみを取り出し，鏡面反射係数及びその鋭さを推定する．本手法の有効性を確認するため，プラスチックボールや，絵皿等を対象として実験を行った．その結果，形状，反射特性とも良好に推定できた．