リアリスティック計算機合成ホログラムの物体光計算アルゴリズムの基礎研究

真实计算机生成全息图的物光计算算法的基础研究

基本信息

批准号：
13875070
负责人：
坂本雄児
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

申請した研究では計算機合成ホログラムにおいて,リアリスティックな立体像の合成に欠かせない、レンダリング技法の研究・検討を行うことを目的とした.特に、レンダリング技法の導入により,表示される立体像に隠面消去や陰影付け,金属やプラスティックなどの物体表面の質感や光沢などを立体像に付与することを中心として研究を行った.平成13年度および14年度の研究によって,以下の成果をあげた.1.ポリンゴンモデルで表された物体表面に乱数を基本とした方法によって,光の反射特性を付与する計算法を提案した.この計算法によって鏡面から完全拡散面までの様々な物体表面の質感が表現でき,よりリアルな立体像表示が可能となった.2.ポリゴンモデルを対象として隠面消去法である「影伝搬法」を提案した.これにより,裏側が透けて見える現象を除去し,複数の物体が存在する複雑な情景の立体表示への道を開いた.3.モデリング手法としてポリゴンモデルだけではなく,ボリュームデータモデルを対象とし,計算機合成ホログラムでのボリュームレンダリングアルゴリズムを提案した.これを医療用の3次元データに適用し,頭部立体像の表示に成功した.これには,上記の計算法が導入され,陰影付けや隠面消去などのレンダリングが実現されている.4.上記の計算法により得られたデータをマイクロフィルムに印字し、ホログラムを製作する手法を確立した.これを用いて立体像表示の光学実験を行い,上記手法が原理的に有効であることを確認した.

本研究的目的是研究和检验计算机生成全息图中合成真实 3D 图像所必需的渲染技术。特别是，通过引入渲染技术，可以消除显示的 3D 图像中的隐藏对象。研究重点是表面擦除、着色以及向金属和塑料等物体的表面添加纹理和光泽以生成 3D 图像。通过2001年和2001年进行的研究，我们取得了以下成果： 1.我们提出了一种使用基于随机数的方法向多边形模型表示的物体表面赋予光反射特性的计算方法。可以表达各种物体表面的纹理，从镜面到完全漫射表面，并实现更逼真的立体图像显示。2．我们提出了“阴影传播法”，这是一种表面消除方法。该方法消除了背面被透视的现象，为存在多个物体的复杂场景的三维显示开辟了道路。3.建模我们提出了一种用于计算机生成全息图的体绘制算法，不仅针对多边形模型，还针对体数据模型。将上述计算方法应用到数据上，成功地显示了头部的3D图像。引入上述计算方法，实现了阴影和隐藏表面去除等渲染。4．建立了将获得的数据打印在缩微胶片上的方法。为了制作全息图，我们进行了显示立体图像的光学实验，并证实了上述方法在原理上是有效的。