2019 Fiscal Year Annual Research Report
Physical reproduction of material properties based on optical analysis of images
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17K19979
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
向川 康博 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (60294435)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | デジタルファブリケーション / プロジェクタ・カメラシステム / 半透明度 / 電子透かし |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，光学解析手法によって計測された材質の光学特性をデジタルファブリケーション技術で物理的に再現することである．当該年度は反射特性の計測と再現に注力した．金属などの光沢物体は複雑な反射特性を示すため，一般に外観計測が困難である．これに対し，プロジェクタ・カメラシステムにおける投影コード変調計測手法を開発し，相互反射現象の解析を通して，光沢物体の外観要因である形状の計測を行った．また，光沢物体上での反射光は見る角度によって変化するため，あらゆる方向からの計測によってその反射特性を取得するアプローチが取られてきたが，膨大な計測が必要となる．そこで，近年提案された軽量な反射特性モデルを活用し，少数の多視点画像から物体の反射特性と形状を計測する手法を開発した．さらに，半透明物体の光学特性をより詳細に解析するために散乱光の時間的応答を高分解能に計測するシステムを開発し，半透明物体の分類に応用できることを示した．光の空間的広がりに加えて，時間的応答にも着目することで，外観再現の評価指標になり得る．反射特性の再現に向け，熱溶解積層（FDM）方式3Dプリンタによる特殊な印刷方法を開発した．FDM方式では，フィラメントの積層パターンによって異なる反射特性を示す．様々な積層パターンによって，その外観が変化することを確認した．また，その応用技術として，3D印刷物に対する電子透かしを提案した．
研究期間全体を通して，計測と再現の両方を視野に入れ，異なる分野を連携するという観点で，本研究は大きな意義を有した．材質の光学特性を計測および再現するという試みに対し，一定の成果を得ることができた．光学現象を物体内部と表面に大別し，内部における光学特性の計測および再現は達成した．表面における光学特性の計測は概ね達成し，再現に向けた3Dプリンタの制御を可能にした．
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