曲面における光反射特性の計測手法の確立と文化財アーカイブへの応用

曲面光反射特性测量方法的建立及其在文化财产档案中的应用

基本信息

批准号：
21K11954
负责人：
井上信一
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokyo Polytechnic University (2022)Chiba University (2021)
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

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K11954/
关键词：
BRDF 光反射特性曲面光沢光沢ムラ質感測定文化財アーカイブ

项目摘要

本研究では，曲面を有する形状の物体においても計測可能な光反射特性の新たな計測手法の確立とその文化財アーカイブへの応用を目的としている．前期（令和３年度、１年目），曲面の形状と光反射特性（BRDF）を同時に計測できる計測原理を確立した（後記）．今期（令和４年度、２年目）は，これに基づき文化財アーカイブに向けた仕様検討と計測試作機開発を行った．実績として計測試作機を計２台開発し研究を進めた．研究成果として国際学会論文２報，国際学会発表１件，国内学会発表２件を行った．１台目の計測試作機は，前期に開発した測定原理を計測装置としたものである．パラボラアンテナとして知られるパラボロイド（放物面）の反射特性を応用した計測原理で，測定対象の曲面を局所的にはパラボロイドと考え，凸側からパラボロイドの焦点に向けて集光する光を当てると，反射光は平行光として反射する特性を応用したものである．この平行光となるはずの反射光からの反射角度のズレの分布がBRDFである．平行光からのズレの計測技術は既に確立しているため，この照射光を集光とする集光照明法を，曲面のBRDF計測原理とし，計測試作機を開発した．実験によりこれが機能することを確認し学会で発表、国際学会論文として掲載された．パラボロイドの曲面を球体の一部と考えると，この計測原理では曲面の形状を曲率Rとして測定できる．この新しい計測装置で，光反射特性（BRDF）と物体の形状（曲率R）が同時に計測できることを証明した．研究成果の一部は，「日本文化財科学会」でも発表し，文化財アーカイブへの応用として，関係者と論議した．本技術は特許申請していたが，今期審査の結果特許権が付与された．文化財を含めた計測対象は均一な面を持つことが少ないため，微細なエリアの光沢情報を計測する技術にも着目し，光沢ムラの計測試作機をさらに今期１台開発し光沢ムラの計測技術にも着手した．

本研究的目的是建立一种即使在曲面物体上也能测量光反射特性的新测量方法，并将其应用于文化财产档案。上半年（2021财年第一年），我们建立了可以同时测量曲面形状及其光反射特性（BRDF）的测量原理（见下文）。本学期（2020年度第2年），我们研究了规格，并以此为基础开发了文化财产档案的测量原型。结果，我们总共开发了两台测量原型机并进行了研究。研究成果包括国际会议论文2篇、国际会议报告1篇、国内会议报告2篇。第一个测量样机是基于前期开发的测量原理的测量装置。测量原理应用抛物面（paraboloid）的反射特性，称为抛物面天线。待测曲面局部视为抛物面，当光线从抛物面的凸侧聚焦到抛物面的焦点时，反射光是被反射为平行光的特性的应用。反射光（假定为平行光）的反射角偏差的分布就是 BRDF。由于测量平行光偏差的技术已经建立，因此我们使用会聚该照射光的聚光照明方法作为测量曲面 BRDF 的原理，并开发了测量原型。我们通过实验证实了这一点，并在学术会议上进行了展示，并作为国际学术论文发表。如果我们将抛物面的曲面视为球体的一部分，则利用该测量原理可以将曲面的形状测量为曲率R。我们已经证明，这种新型测量装置可以同时测量光反射特性（BRDF）和物体的形状（曲率R）。部分研究成果也在“日本文化财产学会”上发表，并与相关人士就其在文化财产档案中的应用进行了讨论。该技术已申请专利，本期审查结果已获得专利权。由于包括文化财产在内的测量目标很少有均匀的表面，因此我们专注于测量微小区域的光泽信息的技术，并开发了一种额外的原型设备来测量光泽不均匀性，我们还开始研究技术。