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光学的アプローチに基づく現実世界のモデル化手法

光学的アプローチに基づく現実世界のモデル化手法. 宮崎大輔 Robby T. Tan 原 健二 池内克史. 光学情報. 環境情報. 幾何情報. 現実世界のモデリング. これら３つの情報を一度に取得する手法を提案. 関連研究. 2. rendered image. real image. Minimize. K s , σ. 処理の流れ. 1. 反射成分の分離. 2. 拡散反射光の 偏光解析による形状復元. 3. ピーク位置検出 による光源推定. 4. 最小二乗法による 反射パラメータ推定. 1. 反射成分の分離.

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光学的アプローチに基づく現実世界のモデル化手法

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Presentation Transcript

  1. 光学的アプローチに基づく現実世界のモデル化手法光学的アプローチに基づく現実世界のモデル化手法 宮崎大輔 Robby T. Tan 原 健二 池内克史 3月CVIM研究会

  2. 光学情報 環境情報 幾何情報 現実世界のモデリング これら３つの情報を一度に取得する手法を提案 3月CVIM研究会

  3. 関連研究 3月CVIM研究会

  4. 2 rendered image real image Minimize Ks, σ 処理の流れ 1. 反射成分の分離 2. 拡散反射光の 偏光解析による形状復元 3. ピーク位置検出 による光源推定 4. 最小二乗法による 反射パラメータ推定 3月CVIM研究会

  5. 1. 反射成分の分離 3月CVIM研究会

  6. ２色性反射モデル 入射光 鏡面反射 拡散反射 3月CVIM研究会

  7. 関連研究 • 偏光と複数枚画像: • Wolff et al. (1991): from gray-level images • Nayar et al. (1996): color and polarization • 複数枚画像: • Sato et al. (1994): temporal color space • Lin et al. (2001): closed form of basis function • 一枚の画像: • Shafer (1984): dichromatic model and parallelogram • Klinker et al. (1988): T-shape in RGB space • Bajcsy et al. (1996): S space and segmentation 3月CVIM研究会

  8. 表面反射成分 内部色 表面色 green blue red 内部反射成分 色空間 Klinker/Shafer/Kanade 88 • 色ベクトルの線形和 aS + bB 3月CVIM研究会

  9. specular diffuse 拡散反射画像 鏡面反射画像 入力画像 反射成分分離[Tanら2002] 3月CVIM研究会

  10. 2. 偏光による形状推定 3月CVIM研究会

  11. 関連研究 3月CVIM研究会

  12. 法線 入射角 反射角 反射光 入射光 q q 空気 光源 偏光板 物体 透過光 偏光 偏光度: 光がどれだけ偏光しているかを表す尺度 部分偏光 (偏光度ρ 0~1) 非偏光 (偏光度ρ 0) 完全偏光(偏光度ρ 1) 3月CVIM研究会

  13. カメラ 偏光板 法線 天頂角 q  方位角 物体 偏光による法線の決定 3月CVIM研究会

  14. -曖昧性 輝度の変化と方位角φ 255 Imax ※偏光板は１８０° の周期性を持つ 輝度 0 360 1 2 偏光板の回転角 方位角  方位角  の決定 occluding boundary から物体領域内部へ、決定されたφを伝播していく (滑らかな曲面を仮定) 3月CVIM研究会

  15. 1 (n=1.7) 偏光度ρ 0 天頂角θ 90° 天頂角θと偏光度ρの関係 3月CVIM研究会

  16. を最小化 ただし、 高さ H 法線 勾配 次式を反復計算する 高さを求める • 緩和法[Horn1986,池内1984] 3月CVIM研究会

  17. 3. ピーク位置検出による光源推定 3月CVIM研究会

  18. 光源半球 光源を半球上の点として表す 3月CVIM研究会

  19. 2.しきい値処理 3.ピーク位置検出 1.半球に投影 光源推定 ピーク位置を検出し、それを無限遠点光源の方向とする 3月CVIM研究会

  20. 4. 反復計算による反射パラメータ推定 3月CVIM研究会

  21. Torrance-Sparrow反射モデル 拡散反射 鏡面反射 3月CVIM研究会

  22. 2 rendered image real image Minimize Ks, σ 反射パラメータの推定 以下の最小二乗問題を最急降下法に基づく反復計算によって解く 3月CVIM研究会

  23. 実験結果 3月CVIM研究会

  24. 入力データ 方位角φ 偏光度ρ 輝度I 3月CVIM研究会

  25. 形状推定結果 3月CVIM研究会

  26. 光源推定結果 推定された光源環境 実際の光源環境 3月CVIM研究会

  27. レンダリング結果 入力画像 別の光源・視線の下で レンダリングした画像 合成画像 3月CVIM研究会

  28. 別の物体の結果 推定された形状 入力画像 別の光源・視線の下での レンダリング結果 合成画像 3月CVIM研究会

  29. まとめ • 単一視点から幾何情報、光学情報、環境情報を一度に推定する手法を提案した • 幾何情報は偏光を用いて求めた • 光学情報は反復計算によって求めた • 環境情報は鏡面反射画像のピーク位置から求めた 3月CVIM研究会

  30. 精度の評価 精度の向上 部屋全体のモデル化 今後の課題 3月CVIM研究会

  31. (c) Daisuke Miyazaki 2003All rights reserved. http://www.cvl.iis.u-tokyo.ac.jp/ 宮崎 大輔, Robby T. Tan, 原 健二, 池内 克史, "光学的アプローチに基づく現実世界のモデル化手法," 情報処理学会コンピュータビジョンとイメージメディア研究会, 2003-CVIM-137, pp.19-26, 東京, 2003年3月 3月CVIM研究会

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