2013 Fiscal Year Research-status Report
全方位分光ＨＤＲ画像を用いたシーン光源情報の獲得と解析及び画像再現への応用
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25730104
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
平井 経太 千葉大学, 融合科学研究科(研究院), 助教 (30583405)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 全方位画像 / ハイダイナミックレンジ画像 / 分光画像 / 計測システム / 画像データベース |
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| Research Abstract |
現在の高度化した映像情報社会において，コンピュータビジョンやコンピュータグラフィックスなどの「色や物体の見え」を研究する分野で培われてきた技術は非常に大きな役割を占めている．このような色や物体の見えに関する研究分野において，物体を照明する「シーン中の光源情報」が重要となる．シーン光源は太陽や天空からの直接光及びシーン中の物体から反射した間接光から構成されるため，全周囲の情報を考慮する必要がある．また，自然シーンは明るい太陽から影のような暗い場所までの広い輝度レンジ(ハイダイナミックレンジ：HDR)を含み，それらの分光分布は多種多様にわたる．そのため，全方位分光HDR画像をシーン光源情報として扱う必要があるが，その獲得や解析，再現に関する研究はほとんど進んでいない．そこで本研究課題では，(1)全方位分光HDR画像の計測システムの開発，(2)様々なシーン光源情報の計測，(3)分光分布推定アルゴリズムの構築，(4)シーン光源の特性解析，(5)コンピュータグラフィックス技術を用いた色や物体の見えの再現への応用に着目し，その問題点を克服することで，シーン光源及び物体の見えの研究の基盤技術を構築していることを目的としている．
上記の課題のうち，(1)全方位分光HDR画像の計測システムの開発，(2)様々なシーン光源情報の計測，(3)分光分布推定アルゴリズムの構築を平成25年度の実施計画としていた．(1)全方位分光HDR画像の計測システムの開発は，既にシステム開発を終え平成25年度に学会済みである．(2)様々なシーン光源情報の計測は現在もデータ収集を現在も継続している状況ではあるが，平成25年度に途中経過を国際学会にて発表している．(3)分光分布推定アルゴリズムの構築についても，目標とするレベルの成果を得られたと考えており，現在，論文投稿の準備中である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成25年度当初の実施計画として，(1)全方位分光HDR画像の計測システムの開発，(2)様々なシーン光源情報の計測，(3)分光分布推定アルゴリズムの構築をあげたが，実施状況・達成度は以下の通りである．
H25－1．全方位分光HDR画像の計測システムの開発：我々がこれまでに提案した魚眼レンズ付きカメラと回転雲台からなる全方位画像計測システムをもとに，新たな計測システムを構築する．従来のシステムは手動制御の部分が多くあり，15～20分程度の長時間計測を要した．一方，構築した新システムでは計算機から制御可能な魚眼カメラと雲台を用いることで，1分程度がでの計測が可能となり，順調に研究を進めたと考えている．
H25－2．様々なシーン光源情報の計測：時間帯・季節・天候を考慮したシーン光源情報の計測は長期間を要するため，平成25年度～平成26年度の研究期間中，継続して取り組む．平成25年度中は従来の手動計測システムおよび上記で構築した計新測システムを用いて，様々な時間帯・季節・天候のシーンを計測でき，順調に研究が進んだと考えている．今後も，シーン光源情報の計測を継続して行うことで，様々な時間帯・季節・天候を含むシーン光源データベースを作成する．
H25－3．HDRシーンにおける高精度な分光分布推定アルゴリズムの開発：従来の分光分布推定手法は，室内のようなLDRシーンを対象としており，太陽から暗い影までを含むHDRシーンを対象としたとき，その推定精度が低下することが知られている．本研究では，カメラノイズ統計量や分光分布統計量に関するパラメータを最適に決定するアルゴリズム，及び最適パラメータを用いた高精度な分光分布推定アルゴリズムを開発した．この研究課題に対しても目標とするレベルの成果を得られたと考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の課題として，(1)全方位分光HDR画像の計測システムの開発，(2)時間帯・季節・天候を考慮したシーン光源情報の計測，(3)分光分布推定アルゴリズムの構築，(4)シーン光源の特性解析，(5)コンピュータグラフィックス技術を用いた色や物体の見えの画像再現があげられるが，(1)～(3)に関しては平成25年度におおむね完了しており，平成26年度は，(4)シーン光源の特性解析，(5)コンピュータグラフィックス技術を用いた色や物体の見えの画像再現を実施する予定である．
H26－1．時間帯・季節・天候毎のシーン光源の分光特性解析：平成25年度の研究成果をもとに，一日の時間帯・季節・天候毎のシーン光源の分光分布特性の解析を行う．自然シーンに対する従来の分光特性解析では，主成分分析により解析する方法が広く利用されている．本研究においても，主成分分析をもとにしたシーン光源の分光分布特性解析を行う．また，本研究では様々な時間帯・季節・天候におけるシーン光源データベースを作成するが，これらのデータを解析し，その特性を明確にすることで，自然シーンの分光特性に関する新たな知見を得るとともに，様々な自然環境下での光源データシミュレーションを可能とする．
H26－2．CGを用いた物体の見えの画像再現と主観評価実験による有効性確認：平成26年度中期から後期にかけて，上述の研究成果を，CGを用いた物体の見えの画像再現に応用するとともに，画像・映像の再現性がどれだけ向上したかを主観評価実験により確認する．CGレンダリングについては，我々がこれまでに構築したレンダリングシステムを応用することを予定している．
以上の研究計画の実施により得られた学術成果は，適宜，国内外の学会発表(2～3件予定)および論文誌への投稿(1～2件予定)と共に年次報告書として纏める．
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