半透明物体のインバースレンダリング

半透明物体的逆渲染

基本信息

批准号：
21680017
负责人：
向川康博
金额：
$ 15.81万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度の成果をさらに発展させ,実際に半透明物体の3次元形状推定に取り組んだ.我々の身の回りには,白濁したプラスチックなど,物体表面に入射した光が内部で強く散乱する半透明な物体が多く存在する.このような物体の形状計測は難しく,今まで,散乱光はノイズのように邪魔なものとして扱われてきたが,本研究では,逆に散乱光を手がかりとした新しい形状計測法を開発した.半透明な物体に光を当てると,物体内部で光が散乱する.まず,昨年度に開発した散乱成分の分離法を用いて,単一散乱成分と多重散乱成分に分離した.ここで,単一散乱は,入射光が物体中で一度だけ粒子と衝突することによって生じる現象であり,光源からカメラに至るまでの光路や,光路長に応じた減衰の解析が比較的容易である.そこで,単一散乱成分に,光の減衰モデルを当てはめることで形状を推定する方法を明らかにした.さらに,媒体の散乱特性と推定形状には曖昧性が生じるが,入射位置をずらして複数回計測することで,曖昧性が解決できることを明らかにした.実際に,白濁した半透明なプラスチックを対象として,3次元形状を推定する実験を行い,単一散乱が物体形状を推定するための手がかりとして有用であることを確認した.また,近赤外光を用いることで,人体内部における散乱光も解析できることを実験的に確かめた。以上のように,半透明物体を撮影した画像から形状や散乱パラメータを推定するという,インバースレンダリングの基本的な原理を確認した.

基于前一年的结果，我们实际上致力于估计半透明物体的三维形状。我们周围都是半透明物体，例如浑浊的塑料，入射到物体表面的光很难在内部发生强烈散射。测量此类物体的形状，到目前为止，散射光一直被视为像噪音一样的干扰物。然而，在这项研究中，我们开发了一种以散射光为线索的新形状测量方法。当光照射到半透明物体上时，光在该物体内部发生散射。首先，我们开发了一种利用散射光的新形状测量方法作为线索，分离方法用于分离单次散射分量和多次散射分量，这里，单次散射是由入射光与物体中的粒子仅碰撞一次而引起的。这是一种发生的现象，根据光路长度来分析从光源到相机的光路和衰减是相对容易的，因此，我们通过对单次散射应用光衰减模型来估计形状。此外，虽然介质的散射特性和估计的形状存在模糊性，但通过改变入射位置并多次测量，我们证明了这种模糊性是可以解决的。事实上，我们进行了一项实验来估计云状半透明塑料物体的三维形状，并证明单次散射可以作为估计物体形状的线索。还通过实验证实，利用近红外光可以分析人体内的散射光。如上所述，我们已经确认了逆向渲染的基本原理，即从半透明物体的图像中估计形状和散射参数。