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散乱パラメータとBRDFパラメータの分離によるチンダル現象を用いた物体の三次元形状及びBRDF推定

物体の形状と反射特性を計測し物体モデルを構築する技術は,多くの研究がなされている重要な研究テーマのひとつである.これまでに提案された手法の多くは,カメラと光源を用い,光源が物体表面上で反射する様子をカメラで撮影した画像を用いて計測を行っている.物体表面での光の反射モデルは非常に複雑であり一般的に画像からそれらを計測することは不良設定問題となる. チンダル現象を用いてこの問題を解決する従来研究がある.この研究では,チンダル現象を利用することにより物体表面上のある1点に光が照射され,その光がさまざまな方向に反射する様子を1枚の画像で観測することができる.従来研究ではこの様子を光の散乱モデルと反射モデルを用いて表現し,観測画像と最も合致する各モデルのパラメータを非線形最適化手法を用いて推定している.しかしながら,この解法では依然不良設定問題のままであり,解の一意性を確保することができなかった.また,非線形最適化を行う際の計算量が膨大になるという問題もあった. このように解の一意性を得られない原因として,2つのモデルのパラメータと同時に推定する点,および,物体の反射率に対してスケールの不定性があると考え,散乱モデルと反射モデルのパラメータを別個に推定し,さらに参照物体を用いることでスケール不定性を解消することで,解の一意性を確保する手法を提案する.また,同時に推定するパラメータ数を減らすことにより,計算量の削減も実現する. 実物体を用いた実験により,安定して散乱パラメータを推定することができ,また,反射モデルのパラメータについても一定の精度で推定できることが確認された.また,計算量についても市販レベルのコンピュータで数秒で計算できる量まで削減することができた.