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Reflectance Parameter Estimation in Large Outdoor Environments for Practical Graphics Production

Research Project

Project/Area Number 18K18075
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 61010:Perceptual information processing-related
Research InstitutionThe University of Tokyo (2019-2021)
Waseda University (2018)

Principal Investigator

Yatagawa Tatsuya  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (50817484)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords逆レンダリング / 多視点ステレオ法 / 双方反射分布関数 / 反射パラメータ / 実時間レンダリング / 形状データ補正 / 表面形状計測 / 形状補完 / ノイズ除去 / 点群位置揃え / 逆レンダリング法 / 双方向反射分布関数 / 反射パラメータ推定 / 三次元形状復元 / コンピュータ・ビジョン / コンピュータ・グラフィクス
Outline of Final Research Achievements

When the project started, we aimed to improve the accuracy of multi-view stereo methods for the 3D surface geometries of large-scale objects by jointly estimating surface reflection parameters. Due to the rapid change in research trends, we have achieved rather more results with respect to related research objectives, such as real-time rendering and shape restoration, although we were able to achieve certain results with respect to our initial goal. We have introduced efficient computation models for layered materials and self-illuminating participating media, which have been considered for processing in real-time. Furthermore, our learning-based shape restoration method using only a few training samples has achieved as high restoration performance as those using deep neural networks trained with a considerable amount of training samples.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

多視点ステレオと光学特性推定の組み合わせでは、一定の条件下で形状取得精度を向上させることが示唆された一方、深層学習器の訓練に用いるデータを適切に用意できない場合には、少数の訓練データに結果が大きく依存してしまい、未知の結果に対する測定精度が低下する、という機械学習に基づく手法に共通の問題も確認された。この知見は、深層学習に基づく多視点ステレオ法が、どのような指標に基づいて形状を与えるか、という点について、一定の示唆を与える一方、期待以上の結果が得られなかった点に残念さが残った。この知見と、その他の関連分野において得られた研究成果を元に、今後は、より広範な使用場面での精度向上を目指したい。

Report

(5 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (24 results)

All 2022 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results) Remarks (7 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Real-time Shading with Free-form Planar Area Lights using Linearly Transformed Cosines2022

    • Author(s)
      Takahiro Kuge, Tatsuya Yatagawa, Shigeo Morishima
    • Journal Title

      Journal of Computer Graphics Techniques

      Volume: 11 Pages: 1-16

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] LinSSS: linear decomposition of heterogeneous subsurface scattering for real-time screen-space rendering2020

    • Author(s)
      Yatagawa Tatsuya、Yamaguchi Yasushi、Morishima Shigeo
    • Journal Title

      The Visual Computer

      Volume: 36 Issue: 10-12 Pages: 1979-1992

    • DOI

      10.1007/s00371-020-01915-4

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Real-time Rendering of Layered Materials with Anisotropic Normal Distributions2020

    • Author(s)
      Yamaguchi Tomoya, Yatagawa Tatsuya, Tokuyoshi Yusuke, Morishima Shigeo
    • Journal Title

      Computational Visual Media

      Volume: 6 Issue: 1 Pages: 29-36

    • DOI

      10.1007/s41095-019-0154-z

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Real‐time Indirect Illumination of Emissive Inhomogeneous Volumes using Layered Polygonal Area Lights2019

    • Author(s)
      Kuge Takahiro、Yatagawa Tatsuya、Morishima Shigeo
    • Journal Title

      Computer Graphics Forum

      Volume: 38 Issue: 7 Pages: 449-460

    • DOI

      10.1111/cgf.13851

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Deep Mesh Prior: Unsupervised Mesh Restoration using Graph Convolutional Networks2021

    • Author(s)
      Shota Hattori, Tatsuya Yatagawa, Yutaka Ohtake, Hiromasa Suzuki
    • Organizer
      CVPR Workshop on Learning to Generate 3D Shapes and Scenes
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Extended Differentiable Marching Cubes by Manifold-Preserving Shape Inflation2021

    • Author(s)
      Kiichi Itoh, Tatsuya Yatagawa, Yutaka Ohtake, Hiromasa Suzuki
    • Organizer
      British Machine Vision Conference
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Light Source Selection in Primary-Sample-Space Neural Photon Sampling2021

    • Author(s)
      Yuta Tsuji, Tatsuya Yatagawa, Shigeo Morishima
    • Organizer
      SIGGRAPH Asia 2021 Posters
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] グラフ畳み込みニューラルネットワークを用いた教師なし学習によるノイズ除去法2021

    • Author(s)
      服部 翔大, 谷田川 達也, 大竹 豊, 鈴木 宏正
    • Organizer
      Visual Computing 2021
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 自由曲線を境界形状とする平面光源の実時間レンダリング法2021

    • Author(s)
      久家 隆宏, 谷田川 達也, 森島 繁生
    • Organizer
      Visual Computing 2021
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ベジエ曲線を境界形状とする面光源のコサイン空間における実時間レンダリング法2020

    • Author(s)
      久家 隆宏, 谷田川 達也, 森島 繁生
    • Organizer
      Visual Computing 2020
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Neural Progressive Photon Mapping: 深層学習による適応的フォトン散布を用いたフォトンマッピング法2020

    • Author(s)
      辻 雄太, 谷田川 達也, 森島 繁生
    • Organizer
      Visual Computing 2020
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Real-time Rendering of Layered Materials with Anisotropic Normal Distributions2019

    • Author(s)
      Yamaguchi Tomoya, Yatagawa Tatsuya, Tokuyoshi Yusuke, Morishima Shigeo
    • Organizer
      SIGGRAPH Asia 2019, Technical Brief
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 光沢反射面に映りこむ炎と煙の新表現 -層化仮想面光源を用いた自己発光ボリュームの実時間大域照明法2019

    • Author(s)
      久家 隆宏,谷田川 達也,森島 繁生
    • Organizer
      Computer Entertainment Developers Conference (CEDEC2019)
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 層状面光源を用いた自己発光ボリュームからの間接照明のリアルタイムレンダリング2019

    • Author(s)
      久家 隆宏,谷田川 達也,森島 繁生
    • Organizer
      Visual Computing 2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 分離型畳み込みカーネルを用いた非均一表面下散乱の効率的な計測と実時間レンダリング法2019

    • Author(s)
      谷田川 達也,山口 泰,森島 繁生
    • Organizer
      Visual Computing 2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 分離型畳み込みカーネルを用いた非均一表面下散乱の効率的推定法2019

    • Author(s)
      谷田川 達也,山口 泰,森島 繁生
    • Organizer
      第174回コンピュータグラフィクスとビジュアル情報学研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Remarks] コサイン関数の線形変換によるBRDFの近似を用いた自由形状平面面光源の実時間レンダリング法 (英語)

    • URL

      https://tatsy.github.io/projects/kuge2021bezlight

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Remarks] グラフ畳み込みニューラルネットワークによる教師なしメッシュ補正法 (英語)

    • URL

      https://tatsy.github.io/projects/hattori2021dmp

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Remarks] 多様体保存型メッシュ変形による微分可能マーチングキューブ法の拡張 (英語)

    • URL

      https://tatsy.github.io/projects/itoh2021ddmc

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Remarks] 原始標本空間におけるニューラルネットワークを用いたフォトンサンプリングのための光源選択法 (英語)

    • URL

      https://tatsy.github.io/projects/tsuji2021nppm

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Remarks] 非均質材質の実時間スクリーン空間レンダリングのための材質特性の線形分解法 (英語)

    • URL

      https://tatsy.github.io/projects/linsss20/

    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Remarks] 非等方法線分布関数を有する層状材質の実時間レンダリング (英語)

    • URL

      https://tatsy.github.io/projects/anisolayer19/

    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Remarks] 層状多面体面光源を用いた発光媒質からの実時間間接照明計算法 (英語)

    • URL

      https://tatsy.github.io/projects/lpal19/

    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 画像レンダリング方法、画像レンダリングシステム及びプログラム2019

    • Inventor(s)
      久家 隆宏, 谷田川 達也, 森島 繁生
    • Industrial Property Rights Holder
      久家 隆宏, 谷田川 達也, 森島 繁生
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2019-159051
    • Filing Date
      2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2023-01-30  

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