輝度生成メカニズムの光学的解析に基づく単眼カメラからの3次元形状獲得

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16680010
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 牧 淳人 京都大学, 情報学研究科, 助教授 (60362414)
• Keywords: 3次元形状獲得 / 表面反射モデル / 鏡面反射 / 光源環境 / 参照物体 / セルフシャドウ

Research Abstract

初年度にあたる平成16年度に得られた主な研究実績は以下の通りである。
(1)鏡面反射の存在下での3次元形状獲得アルゴリズムの考案・実装
対象表面の輝度変化を手がかりとする3次元形状獲得の枠組みにおいて、対象の表面反射モデルの一般化(^*)を図り、従来は困難とされていた鏡面反射成分への対応を試みた。完全拡散反射表面(Lambertian表面)の仮定が成り立つ対象に関しては、4枚の入力画像の輝度間に一定の結合係数をした線形な関係が存在することを既に示してきたが、人物顔などを考慮する場合、対象表面には鏡面反射による非線形成分が含まれることが多い。このため、まず入力画像を5枚以上に増加させ、その中から鏡面反射成分の影響を強く受けている入力画像を対象表面の部分ごとに自動的に決定し、線形関係の保たれる画像を選択的に用いるアルゴリズムを開発した。非線形の成分を排除することにより鏡面反射の影響が大幅に軽減できることを実験で確認した。
(2)光源環境の推定
形状獲得に有効な情報源として光源環境の推定を陽に行う技術を検討し、セルフシャドウの解析に基づく手法を提案した。簡素なシステムでの実現を念頭に、特に参照物体として中空の立方体を用いることで、いかなる方向の光源に対してもセルフシャドウが生じる(自身の影が内壁に投影される)という性質により安定した推定が可能となることをシミュレーションにより確認した。
(^*)光源環境の一般化に先立って計画を前倒しで取り組んだものである。