分光画像と多方向陰影画像の融合による紙と布の質感記録再現システムの開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15700173
• Research Institution: National Research Institute of Police Science
• Principal Investigator: 赤尾 佳則 科学警察研究所, 法科学第四部, 研究員 (30356159)
• Keywords: 分光画像 / 偏角測光 / 画像合成 / 紙 / 布

Research Abstract

今年度は,まず先行研究で測定した紙の光学的反射特性を解析し,そのモデル化をおこなった.測定試料は,8種類の板紙(洋紙4種類,和紙4種類)であり,測定のジオメトリは,光源の入射方向4種類,観察方向71種類の組み合わせによる284種類とした.紙の偏角反射特性を,Shaferの二色性反射モデルに基づいて表面反射成分と内部散乱成分の線形和として表現し,表面反射成分をTorrance-Sparrowモデル,内部反射成分をLambertモデルとした.本モデルにより,質感が異なる光沢紙から和紙までの幅広い範囲の紙が,誤差3.8%の精度で近似された.
次に提案した光学的反射モデルを用いることにより,少数のジオメトリでの測定から効率的に偏角反射特性を推定することを試みた.表面が粗く,光沢の少ない紙の場合,4種類のジオメトリでの測定により,284種類のジオメトリで測定した場合と同等の精度で偏角反射特性を推定することが可能であり,偏角計測を効率化できると考えられた.また相対的な分光分布は,ほぼ一定とみなすことができたため,単一のジオメトリで分光画像計測とその強度の変調により,効率的に偏角分光情報を記録できると考えられた.
以上の解析結果に基づき,和紙と布の偏角分光画像の測定をおこなった.ジオメトリ45/0で撮影した分光画像情報を,ジオメトリ81/0および87/0で撮影したモノクロ画像情報の強度で変調することにより,ジオメトリ81/0および87/0における分光画像を生成し,2種類の照明光源(D65,A)におけるカラー画像を再現した.分光画像と多方向モノクロ画像との融合により,分光画像情報に基づく正確な色情報とともに空間的に細かなテクスチャ情報が表現された.光学的反射特性のモデル化と効率的な測定により,従来法よりも少ないデータ量により,和紙と布の質感が精細に記録・再現された.

Research Products

• [Publications] Y.Akao, N.Tsumura, Y.Miyake, P.G.Herzog, B.Hill: "Gonio-spectral imaging of paper and cloth samples under oblique illumination conditions based on image fusion techniques"Journal of Imaging Science and Technology. 48・3(In press). (2004)
• [Publications] Y.Akao, N.Tsumura, Y.Miyake, P.G.Herzog, B.Hill: "Efficient Gonio-spectral Imaging for Diffuse Object Based on Optical Reflectance Properties"Proc.IS&T PICS Conference (May 2003, Rochester, NY, USA). 188-193 (2003)
• [Publications] Yoshinori Akao, Norimichi Tsumura, Yoichi Miyake: "Modeling Gonio-Spectral Reflection Properties of Paper Sheets for Efficient Gonio Imaging"Second European Conference on Color in Graphics, Imaging and Vision (CGIV 2004) (April 2004, Aachen, Germany). 414-417 (2004)
• [Publications] Yoshinori Akao, Norimichi Tsumura, Yoichi Miyake: "Measurement and modeling of gonio-spectral reflection properties of paper sheets"Proc.2004 International Conference Optics & Photonics in Technology Frontier (July 2004, Chiba, Japan). (In press). (2004)
• [Publications] 赤尾佳則, 津村徳道, 三宅洋一: "効率的な偏角分光画像計測を目的とした紙の光学的反射特性のモデル化"第51回応用物理学関係連合講演会講演要旨集(2004.3.28,八王子). 3. 1114 (2004)
• [Publications] 赤尾佳則, 菅原滋, 関陽子: "文書類の顕微偏角分光反射特性の測定"第9回日本鑑識科学技術学会講演要旨集. 8・Supplement. 185 (2003)
• [Publications] 吉岡和歌奈, 赤尾佳則, 津村徳道, 三宅洋一: "紙の光学的反射特性のモデル化とその文書鑑識への応用"日本写真学会2003年度年次大会講演要旨集(2003.5.22,東京). 29-30 (2003)
• [Publications] 赤尾佳則, 中口俊哉, 津村徳道, 三宅洋一: "光学的反射モデルに基づく紙の偏角反射特性計測の効率化"日本写真学会2004年度年次大会講演要旨集(2004.5.27,東京). (In press). (2004)