Reconstruction of Shape and Material of Objects based on Photometric Analysis using Images

基于图像光度分析的物体形状和材质重建

• 批准号: 17J05602
• 负责人: 高谷 剛志
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: National Institute of Informatics (2019)Nara Institute of Science and Technology (2017-2018)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J05602/
• 关键词: 質感再現; 物体内部計測; 光学特性; デジタルファブリケーション

本研究の目的は，画像による光学解析手法によって計測された材質特性をデジタルファブリケーションを用いて物理的に再現することである．最終年度は，材質が持つ光沢度の計測および再現に取り組んだ．光沢度は物体表面における光の反射現象に起因し，鏡面反射成分が重要な役割を担う．そこで，反射光の偏光状態を用いて光沢度を定義し，偏光光源と偏光カメラを用いた光沢度計測システムを構築した．鏡面反射は面法線に対する入射光と出射光の角度に依存するが，光源とカメラを可能な限り接近させ，平面状物体を対象とすることで，定量化した．光沢度再現では，UVプリンタのクリアインクを用い，インク層の数および印刷パターンに対する光沢度の関係性を明らかにした．光沢を持つ平面状物体を対象として，光沢度の計測および再現を実施した．また，機械学習導入のためのシミュレーション合成に取り組んだ．偏光状態を保持できる物理ベースレンダラを用いて定義した半透明度および光沢度を仮想的に計測できるソフトウェアを開発した．3DプリンタやUVプリンタに用いられるインクの材質特性を計測し，ソフトウェアに導入することによって仮想的に印刷物体の外観を再現できた．研究期間全体として，半透明度の計測および再現はおおむね達成でき，光沢度の計測および再現は一定の成果を得ることができた．機械学習によるインバースレンダリングには取り組めていないが，様々な印刷条件において印刷される物体の外観を仮想的に合成できるようになったため，実施可能性を大きく高めることができた．

这项研究的目的是使用数字制造以物理方式再现通过基于图像的光学分析技术测量的材料特性。最后一年，我们致力于测量和再现材料的光泽度。光泽度是由光在物体表面反射的现象引起的，其中镜面反射成分起着重要作用。因此，我们使用反射光的偏振状态来定义光泽度，并使用偏振光源和偏振相机构建了光泽度测量系统。镜面反射取决于入射光和出射光相对于表面法线的角度，但我们通过将光源和相机尽可能靠近并瞄准平面物体来对其进行量化。为了再现光泽度，我们使用了UV打印机的透明墨水，并阐明了光泽度与墨水层数和打印图案之间的关系。我们测量并再现了闪亮平面物体的光泽度。我们还致力于引入机器学习的模拟综合。我们开发了软件，可以虚拟测量使用基于物理的渲染器定义的半透明度和光泽度，该渲染器可以保持偏振状态。通过测量 3D 打印机和 UV 打印机中使用的墨水的材料特性并将其整合到软件中，我们能够虚拟地再现印刷品的外观。在整个研究期间，我们能够很大程度上实现半透明度的测量和再现，并且在光泽度的测量和再现方面能够取得一定的成果。尽管我们还没有使用机器学习进行逆向渲染，但我们已经能够在各种打印条件下虚拟合成打印对象的外观，这大大增加了实现它的可行性。

项目成果

Examining Single Scattering Region in Concentration, Depth, and Wavelength on Diluted Media

检查稀释介质上单个散射区域的浓度、深度和波长

• 发表时间: 2017
• 作者: K. Tsubota;T. Takatani;T. Aoto;K. Tanaka;H. Kubo;T. Funatomi;Y. Mukaigawa
• 通讯作者: Y. Mukaigawa

熱伝導の経時特性に基づく成分分解を用いた遠赤外照度差ステレオ法

基于热传导时间特性的成分分解远红外光度立体法

• 发表时间: 2018
• 作者: 池谷信寛;田中賢一郎;高谷剛志;久保尋之;舩冨卓哉;向川康博
• 通讯作者: 向川康博

Thermal Non-Line-of-Sight Imaging from Specular and Diffuse Reflections

镜面反射和漫反射的热非视距成像

• DOI: 10.1186/s41074-019-0060-4
• 发表时间: 2019
• 期刊: IPSJ Trans. on Computer Vision and Applications
• 作者: M. Kaga;T. Kushida;T. Takatani;K. Tanaka;T. Funatomi;Y. Mukaigawa
• 通讯作者: Y. Mukaigawa

Decomposition of reflection and scattering by multiple-weighted measurements

• DOI: 10.1186/s41074-018-0049-4
• 发表时间: 2018-10
• 期刊: IPSJ Transactions on Computer Vision and Applications
• 作者: T. Takatani;Y. Mukaigawa;Y. Matsushita;Y. Yagi

Controlling translucency by UV printing on a translucent object

通过在半透明物体上进行 UV 打印来控制半透明度

• DOI: 10.1186/s41074-018-0043-x
• 发表时间: 2018
• 期刊: IPSJ Transactions on Computer Vision and Applications
• 作者: Takatani Tsuyoshi;Fujita Koki;Tanaka Kenichiro;Funatomi Takuya;Mukaigawa Yasuhiro
• 通讯作者: Mukaigawa Yasuhiro