Multispectral Photometric Stereo for Spatially-Varying Spectral Reflectances
Multispectral Photometric Stereo for Spatially-Varying Spectral Reflectances
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用于空间变化光谱反射率的多光谱光度立体
DOI：
10.1007/s11263-022-01634-4
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
and Yasuyuki Matsushita
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Heng Guo;Fumio Okura;Boxin Shi;Takuya Funatomi;Yasuhiro Mukaigawa;and Yasuyuki Matsushita
多光谱光度立体（MPS）的目的是恢复在多个不同波长的光源下测量的场景的表面法线。虽然它开辟了一个单一的拍摄测量表面正常的能力，该问题已被称为不适定。为了使问题适定性，现有的MPS方法依赖于限制性的假设，如形状先验，表面具有均匀的单色性。本文重申了现有方法中的这些限制性假设。我们表明，这个问题成为适定的表面均匀的色度，但空间变化的adhesives基于我们的新配方。具体地说，如果至少有三个（或两个）场景点共享相同的色度，所提出的方法唯一地恢复其表面法线的照明不少于四个（或五个）的光谱光在一个封闭的形式。此外，我们表明，一个更一般的设置，空间变化的色度和pronodos可以成为适定的，如果光谱和相机光谱灵敏度进行校准。对于这个一般的设置，我们推导出一个独特的和封闭形式的解决方案MPS使用的线性基地提取的光谱反射率数据库。实验上的合成和真实的捕获的数据与空间变化的反射率证明了我们的方法的有效性，并显示了潜在的适用性多光谱文物保护。
Multispectral photometric stereo (MPS) aims at recovering the surface normal of a scene measured under multiple light sources with different wavelengths. While it opens up a capability of a single-shot measurement of surface normal, the problem has been known ill-posed. To make the problem well-posed, existing MPS methods rely on restrictive assumptions, such as shape prior, surfaces having a monochromatic with uniform albedo. This paper alleviates these restrictive assumptions in existing methods. We show that the problem becomes well-posed for surfaces with uniform chromaticity but spatially-varying albedos based on our new formulation. Specifically, if at least three (or two) scene points share the same chromaticity, the proposed method uniquely recovers their surface normals with the illumination of no less than four (or five) spectral lights in a closed-form. In addition, we show that a more general setting of spatially-varying both chromaticities and albedos can become well-posed if the light spectra and camera spectral sensitivity are calibrated. For this general setting, we derive a unique and closed-form solution for MPS using the linear bases extracted from a spectral reflectance database. Experiments on both synthetic and real captured data with spatially-varying reflectance demonstrate the effectiveness of our method and show the potential applicability for multispectral heritage preservation.
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Zhang, ZY