2017 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
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15K16027
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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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)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 表面下散乱 / 画像解析 / Directional Dipole / 位相関数 / 光学的最短経路長 / コンピュータビジョン / コンピュータグラフィクス |
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| 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29年度は，コンピュータグラフィクス分野で近年急速に注目を集めているDirectional Dipoleモデルをコンピュータビジョン分野による画像解析に導入することで，散乱係数などの物理定数の推定を精度良く行うことが可能となった．また，散乱の方向依存性を示す「位相関数」と呼ばれるパラメータの推定を実物体から行うため，新たな数理モデルを提案した．位相関数は人が半透明物体の質感を認知する上で極めて重要な要素を担っている物理パラメータであることが知られており，これまではHG関数などよく知られたパラメトリックモデルへの当てはめで計測することが多かった．本研究では，単一の画像から位相関数をノンパラメトリックに計測することが可能であり，これまでの類似研究とは一線を画する．本研究はコンピュータグラフィクス分野のトップカンファレンスであるACM SIGGRAPH Asia 2017のTechnical Briefセッションに採択された．さらに，表面下散乱を物理的に正しく扱う場合，半透明物体中を進む様々な光の経路を考慮する必要があり，この経路の多さが半透明物体の解析を難しくしていることが知られている．この問題を解決するため，光学的最短経路長という新しい概念を導入し，本来は極めて複雑な光学現象である表面下散乱現象をよりシンプルなモデルで記述することを可能とした．なお，本研究成果は画像電子学会論文誌に掲載された．
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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
表面下散乱の画像解析を目的としてコンピュータグラフィクス分野の技術として知られるDirectional Dipoleモデルを導入し，物理パラメータの推定に一定の成果を挙げた．また，位相関数の推定にも着手し，新たな数理モデルを開発して査読付き国際学会で口頭発表を行った．さらに，表面下散乱現象のシンプルな数理モデルとして光学的最短経路長という概念を新たに導入し，もっともらしい描画結果をリアルタイムに得ることができるようになった．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度はこれまでの研究成果をまとめて対外発表やアウトリーチ活動に特に注力すると共に，これまであまり工夫していなかった光源とカメラの機械的な工夫を取り入れることで更に計測の精度や感度の向上を予定している．具体的には，レーザープロジェクタとローリングシャッターカメラとの同期システムを予定しており，すでに初期検討に取りかかっている状況である．
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| Causes of Carryover |
光学機器と計算機の構成を見直したため差額が生じたが，次年度の早い時期にエネルギー効率の高い光学系を実現するためのグレースケールカメラ，及びバリフォーカルレンズの購入に充てる予定である．
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