Quantification of visual texture of tangible cultural properties and development of 3DCG reproduction method

有形文化财产视觉质感的量化及3DCG再现方法的开发

基本信息

批准号：
21K12595
负责人：
田中法博
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Nagano University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

物体の視覚的質感は光反射計測に基づいて行うために，表面粗さ（ざらつき）を持っていたり，微細な粒状物体の材質の視覚的質感にも対応できるように光反射計測システムと光反射モデルを改良した．計測システムは画像計測系（カメラ）を追加することで，表面粗さにより拡散する光を，より詳細に計測できるようにした．次に，粗さ（粒度）の異なる試料を用意し，顕微鏡で表面の状態を観察し，その状態に応じて反射特性を仮定し，いくつかの数学モデルを試作した．その特性を本申請で試作している光反射計測システムを用いて計測し，試作モデルによる計算結果と比較した．本年度は，特に微細な材質（砂状・粒状の光輝材など）を対象にして，反射特性を計測できるようにした．たとえば，光輝材は様々な自然物（貝殻等）や金属などを細かく粒子状にしたものが使用される．このときの光輝材の色は主に何らかの方法で着色したものや構造色により表現される．この年度に行ったことは，対象の粗さ（粒度）に合わせた幾何モデルを構築したこと，そして，微細な材質の局所的な光反射のプロセスを計算できるようにモデルを改良したことである．まず，幾何モデルについては，砂のような粒状物体について，個々の粒状物体の大きさの変化をモデルに組み込んだことで，様々な粒径の材質に対応できるようにした．また，局所的な光反射の計算においては，構造色の表現を行うため数学モデルを構築した．これらの反射特性を計測システムで計測し，光反射モデルを用いて定量化し，その上で視覚実験により視覚的質感と対応させた．計測した質感を可視化するための視覚的質感の3DCG再現システムも併せて改良し，微細な光輝材と構造色に対応できるようにした．本年度は，詳細な精度検証まではできなかったが，粗さを持っていたり，微細な物体が集まってできたりしたような対象の視覚的質感を計測し3DCG再現できるようになった．

由于物体的视觉纹理是基于光反射测量来测量的，因此我们开发了光反射测量系统和光反射测量系统，可以处理具有表面粗糙度（粗糙度）或细粒状物体的视觉纹理模型。已得到改善。通过在测量系统中添加图像测量系统（相机），我们可以更详细地测量由于表面粗糙度而扩散的光。接下来，我们准备了不同粗糙度（晶粒尺寸）的样品，用显微镜观察表面状况，根据条件假设反射特性，并创建了几个数学模型。使用本应用中原型的光学反射测量系统测量特性，并与原型模型的计算结果进行比较。今年，我们已经可以测量特别精细的材料（沙质、颗粒状、有光泽的材料等）的反射特性。例如，闪亮材料是由各种天然材料（贝壳等）和金属的细颗粒制成的。此时，亮材料的颜色主要通过某种方式着色或通过结构色来表达。我们今年所做的是构建一个适合目标粗糙度（晶粒尺寸）的几何模型，并改进该模型，使其能够计算精细材料的局部光反射过程。首先，关于几何模型，对于沙子等粒状物体，我们将单个粒状物体的尺寸变化纳入模型中，使得处理各种粒径的物料成为可能。此外，在计算局部光反射时，构建了表达结构色的数学模型。这些反射特性通过测量系统进行测量，使用光反射模型进行量化，然后通过视觉实验与视觉纹理相关联。我们还改进了视觉纹理 3DCG 再现系统，用于可视化测量的纹理，使其与精细的闪光材料和结构颜色兼容。虽然今年无法进行详细的精度验证，但可以测量和再现具有粗糙度或由精细物体组成的物体的视觉纹理，并在 3DCG 中再现它们。