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2016 Fiscal Year Research-status Report

画像解析に基づく表面下散乱の数理モデル化に関する研究

Research Project

Project/Area Number 15K16027
Research InstitutionNara Institute of Science and Technology

Principal Investigator

久保 尋之  奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 助教 (90613951)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Keywords表面下散乱 / 曲率に依存する反射関数 / インバースレンダリング / 画像解析 / コンピュータビジョン / コンピュータグラフィクス
Outline of Annual Research Achievements

本研究課題は,半透明物体の散乱パラメータや幾何情報を画像から取得するために,コンピュータビジョンによる画像解析に適した表面下散乱現象の新たな数理モデルの開発が目的である.
平成28年度は,形状が既知の任意の幾何形状の半透明物体に対してシミュレーションにより画像解析を試みた.さらに,形状が未知の場合についても挑戦を開始しており,画像から物体の法線方向を推定する手法として照度差ステレオ法が知られているが,被写体は不透明であることが前提であり,半透明物体に対して適用すると法線が空間方向に平滑化されたように誤った出力が得られる.そこで,従来の照度差ステレオ法により出力された法線を初期推定値として初期法線マップを生成する.次に初期法線マップをカメラ空間で微分して得られた曲率を使って,前年度の成果である表面下散乱のモデル式から散乱パラメータを推定する.さらに,前述のモデル式から新たな法線マップを推定することで,法線マップと散乱パラメータとを交互最適化により推定することが可能である.これにより,物体の散乱パラメータと法線情報がより精度良く求まることが確かめられた.本手法の交互最適化は,物体の形状や表面下散乱の程度にも依存するが,たかだか10回程度で収束することが実験的に確かめられ,現在はCPUによる実装であるが,GPUによるピクセルワイズの並列化を実装すれば,極めて短時間での処理が可能であることを示唆している.以上の成果をまとめたものが,査読付き国際会議NICOGRAPH Internationalおよび,画像ラボ(総論)に掲載された.

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28年度は,形状が既知の任意の幾何形状の半透明物体を扱うことを予定しており,これまでに達成した球体だけでなく,コンピュータビジョンやコンピュータグラフィクス分野でベンチマーク的に使用されるStanford Bunnyの形状や,データセットが広く公開されている牛型の形状での解析を行った.このとき,素材の形状や特性によっては,これまでに開発した物体の曲率に基づく解析法だけでは誤差が大きくなることも確認されているため,数理モデルをより発展させることが必要であると考えられる.

Strategy for Future Research Activity

平成29年度以降は,推定精度やロバスト性を考慮することが必要になると考えられ,数理モデルをより一層発展させることが必要である.CG分野で最近発表された,表面下散乱現象の新たな数理モデルであるDirectional Dipoleモデルの導入がその一案であり,すでに初期検討に取りかかっている.これを用いて,これまでの数理モデルとハイブリッドで使用していくことなどを予定している.

Causes of Carryover

光学機器の構成の一部を変更したため,差額分を次年度に繰り越すこととした.

Expenditure Plan for Carryover Budget

差額は比較的少額であるため,次年度の予算執行計画に大きな変更の必要は無い.

  • Research Products

    (7 results)

All 2017 2016 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Light Path Alignment for Computed Tomography of Scattering Material2016

    • Author(s)
      Takafumi Iwaguchi, Takuya Funatomi, Hiroyuki Kubo, Yasuhiro Mukaigawa
    • Journal Title

      Trans. on Computer Vision and Applications

      Volume: 8:2 Pages: -

    • DOI

      10.1186/s41074-016-0003-2

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 光学特性の異なる液体の混合による半透明物体の散乱特性再現2017

    • Author(s)
      伏下晋,久保尋之,舩冨卓哉,向川康博
    • Organizer
      映像表現・芸術科学フォーラム2017
    • Place of Presentation
      東京都文京区,お茶の水女子大学
    • Year and Date
      2017-03-14
  • [Presentation] Evaluating Inverse Rendering of Subsurface Scattering using Translucent Spherical Object2017

    • Author(s)
      X. Zeng, T. Iwaguchi, H. Kubo, T. Funatomi, Y. Mukaigawa
    • Organizer
      情報処理学会CGVI研究会
    • Place of Presentation
      東京都千代田区,株式会社GYAO
    • Year and Date
      2017-03-13
  • [Presentation] 半透明物体の散乱特性再現を目的とした液体の混合比率推定2016

    • Author(s)
      伏下晋,久保尋之, 舩冨卓哉, 向川康博
    • Organizer
      画像関連学会連合会 第3回秋季合同大会
    • Place of Presentation
      京都府京都市,京都工芸繊維大学
    • Year and Date
      2016-11-17 – 2016-11-18
  • [Presentation] Light Path Alignment for Computed Tomography of Scattering Material2016

    • Author(s)
      Takafumi Iwaguchi, Takuya Funatomi, Hiroyuki Kubo, Yasuhiro Mukaigawa
    • Organizer
      第19回画像の認識・理解シンポジウム
    • Place of Presentation
      静岡県浜松市,アクトシティ浜松
    • Year and Date
      2016-08-01 – 2016-08-04
  • [Presentation] Acquiring Curvature-Dependent Reflectance Function from Translucent Material2016

    • Author(s)
      M. Okamoto, H. Kubo, Y. Mukaigawa, T. Ozawa, K. Mochida, S. Morishima
    • Organizer
      NICOGRAPH International 2016
    • Place of Presentation
      China, Hangzhou
    • Year and Date
      2016-07-06 – 2016-07-08
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 提案する数理モデルを用いてCGでリアルタイムに可視化するデモプログラム

    • URL

      http://omilab.naist.jp/~hkubo/demo/cdrf/app/bunny_mcdrf.html

URL: 

Published: 2018-01-16  

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