CHS: Small: Collaborative Research: Detailed Shape and Reflectance Capture with Light Field Cameras

CHS:小型:协作研究:使用光场相机捕获详细形状和反射率

基本信息

  • 批准号:
    1617236
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 25万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-09-01 至 2019-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

A major transformation is occurring in the way we sense the visual world. Traditional 2D photography is increasingly being replaced with light-field sensors that capture the full spatial and angular variation of the incoming light field, rather than simply pixels that integrate over incoming directions. This development opens up the possibility of ubiquitous 3D imaging of our visual world. Light-field sensors are particularly attractive as a depth acquisition device, since they are completely passive without needing to project light into the scene, and they do not experience a reduction in performance outdoors. Moreover, the rich ray-space of light fields provides significant cues for recovering fine-scale depth. However, current RGBD and light-field systems produce only coarse depth; while useful for tasks like refocusing images, the depth channel offers little benefit for photography beyond conventional 2D RGB images. This research seeks to address these challenges, by developing practical algorithms for detailed 3D shape and reflectance capture with light-field cameras, coupled with a theoretical and experimental analysis of the achievable accuracy. Project outcomes will have broad impact on diverse fields including computer graphics and virtual/augmented reality, enabling acquisition of high-quality detailed 3D shape and the subsequent use of the 3D geometry with computer-generated synthetic objects. Methods to acquire 3D images, including on mobile sensors, will transform the photographic process from 2D to 3D, with immense industrial and societal impact.The PIs will address four important problems in light-field shape acquisition. First, they will exploit the rich nature of light-field data, combining multiple cues (defocus, correspondence, shading, specularity) in a unified way to obtain the overall global 3D shape. Moreover, they will seek to go beyond the common Lambertian reflectance assumption, developing a novel BRDF-invariant framework for surface reconstruction with general glossy materials like metals, plastics, or ceramics, while supporting textures and spatially-varying reflectance. Another key objective will be to ground the practical results in a theoretical framework that can establish the limits of light-field camera shape resolution, and the signal-to-noise accuracy, and how this relates to novel designs for light-field cameras to obtain the best achievable resolution in 3D shape capture. Finally, the PIs will move from overall shape to fine-scale surface detail, proposing new methods for shape/reflectance capture for fine-scale geometry like hair. The ultimate goal is to enable a full 3D processing pipeline for photography, computer graphics and applications like virtual and augmented reality, which will bring ubiquitous 3D to the casual photographer.
我们感知视觉世界的方式正在发生重大转变。 传统的2D摄影越来越多地被光场传感器所取代,这些传感器捕捉入射光场的全部空间和角度变化,而不仅仅是在入射方向上集成的像素。 这一发展为我们的视觉世界提供了无处不在的3D成像的可能性。 光场传感器作为深度采集设备特别有吸引力,因为它们是完全无源的,不需要将光投射到场景中,并且它们在户外不会降低性能。 此外,光场丰富的光线空间为恢复精细尺度深度提供了重要线索。 然而,目前的RGBD和光场系统只产生粗略的深度;虽然对于重新聚焦图像等任务很有用,但深度通道对传统2D RGB图像之外的摄影几乎没有好处。 本研究旨在解决这些挑战,通过开发实用的算法,详细的3D形状和反射率捕获与光场相机,再加上理论和实验分析的可实现的精度。 项目成果将对包括计算机图形和虚拟/增强现实在内的各个领域产生广泛影响,从而能够获得高质量的详细3D形状,并随后将3D几何形状与计算机生成的合成对象一起使用。 包括在移动的传感器上获取3D图像的方法将把摄影过程从2D转变为3D,具有巨大的工业和社会影响。 首先,他们将利用光场数据的丰富性质,以统一的方式组合多个线索(散焦,对应,阴影,镜面反射)以获得整体全局3D形状。 此外,他们将寻求超越常见的朗伯反射假设,开发一种新的BRDF不变框架,用于使用金属,塑料或陶瓷等一般光泽材料进行表面重建,同时支持纹理和空间变化的反射率。 另一个关键目标将是在理论框架中建立实际结果,该理论框架可以建立光场相机形状分辨率的限制和信噪比精度,以及这与光场相机的新颖设计如何相关,以获得3D形状捕获中可实现的最佳分辨率。 最后,PI将从整体形状移动到精细尺度表面细节,为精细尺度几何体(如头发)的形状/反射率捕获提出新方法。 最终目标是为摄影,计算机图形和虚拟和增强现实等应用程序提供完整的3D处理管道,这将为休闲摄影师带来无处不在的3D。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
High-Precision Localization Using Ground Texture
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Szymon Rusinkiewicz其他文献

SymmetryNet: Learning to Predict Reflectional and Rotational Symmetries of 3D Shapes from Single-View RGB-D Images
SymmetryNet:学习从单视图 RGB-D 图像预测 3D 形状的反射和旋转对称性
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Yifei Shi;Junwen Huang;Hongjia Zhang;Xin Xu;Szymon Rusinkiewicz;Kai Xu
  • 通讯作者:
    Kai Xu
Rebar grasp detection using a synthetic model generator and domain randomization
使用合成模型生成器和领域随机化的钢筋抓取检测
  • DOI:
    10.1016/j.autcon.2025.106252
  • 发表时间:
    2025-08-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11.500
  • 作者:
    Tao Sun;Beining Han;Szymon Rusinkiewicz;Yi Shao
  • 通讯作者:
    Yi Shao

Szymon Rusinkiewicz的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Szymon Rusinkiewicz', 18)}}的其他基金

CHS: Small: Collaborative Research: 3D Printing for High Fidelity Image Reproduction Capturing Texture, Spectral Color, Gloss, and Translucency
CHS:小型:协作研究:用于高保真图像再现的 3D 打印捕获纹理、光谱颜色、光泽度和半透明度
  • 批准号:
    1815070
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
RI: Small: Micro-GPS: Localization using Visual Landmarks in Commonplace Texture
RI:小型:微型 GPS:使用常见纹理中的视觉地标进行定位
  • 批准号:
    1421435
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CDI-Type I: Automated Documentation and Illustration of Material Culture through the Collaborative Algorithmic Rendering Engine (CARE)
CDI-Type I:通过协作算法渲染引擎(CARE)自动记录和说明物质文化
  • 批准号:
    1027962
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
HCC: Large: Collaborative Research: Beyond Flat Images: Acquiring, Processing, and Fabricating Visually Rich Material Appearance
HCC:大型:协作研究:超越平面图像:获取、处理和制造视觉丰富的材料外观
  • 批准号:
    1012147
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Images with Normals: Acquisition, Analysis, and Depiction
法线图像:采集、分析和描述
  • 批准号:
    0702580
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CAREER: Practical 3D Model Acquisition
职业:实用 3D 模型获取
  • 批准号:
    0347427
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

针刺协同化疗联合免疫检查点抑制剂治疗EGFR突变阳性晚期NSCLC的多中心随机对照临床研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
多模态遥感数据信息协同的海上小目标 识别方法研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
“ 一老一小”服务联合体体制机制创新研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于大-小模型融合的多智能体自适应导学关键技术研究
  • 批准号:
    JCZRQN202500516
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
SNHG17通过双重机制协同调控Hippo/YAP信号促进非小细胞肺癌恶性进展的作用及机制研究
  • 批准号:
    MS25H160123
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
靶向PD-L1诊疗一体化小分子药物的优化、筛选及其介导的肿瘤多模式协同治疗研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
小细胞肺癌中ARID1A功能丢失与靶向PARP1的协同致死效应及机制研究
  • 批准号:
    82302957
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
NKX2-1和FOXA1协同转录调控在小细胞肺癌SCLC-Aα亚型中促进转移的机制研究
  • 批准号:
    82373002
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于趋化协同"原理探究中药小八角莲抗小细胞肺癌活性成分及作用机制"
  • 批准号:
    CSTB2023NSCQ-MSX0490
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目

相似海外基金

CHS: Small: Collaborative Research: Validating and Communiciating Model-Based Approaches for Data Visualization Ability Assessment
CHS:小型:协作研究:验证和交流基于模型的数据可视化能力评估方法
  • 批准号:
    2120750
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CHS: Small: Collaborative Research: Shared Mobility Systems to Address Transportation Barriers of Underserved Urban and Rural Communities
CHS:小型:合作研究:共享出行系统,解决服务不足的城乡社区的交通障碍
  • 批准号:
    1910281
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CHS: Small: Collaborative Research: Optimizing the Human-Machine System for Citizen Science
CHS:小型:协作研究:优化公民科学的人机系统
  • 批准号:
    2006400
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CHS: Small: Collaborative Research:Dynamic Computer-Aided Machining: Supporting Interactive Workflows for Digital Fabrication and Manufacturing
CHS:小型:协作研究:动态计算机辅助加工:支持数字制造和制造的交互式工作流程
  • 批准号:
    2007045
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CHS: Small: Collaborative Research: Learning Maker Skills By Building Game Props
CHS:小型:协作研究:通过构建游戏道具来学习创客技能
  • 批准号:
    2008028
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CHS: Small: Collaborative Research: Catalyzing Youth Civic Engagement Through Innovations in Social Computing
CHS:小型:合作研究:通过社会计算创新促进青年公民参与
  • 批准号:
    2054741
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CHS: Small: Collaborative Research: Optimizing the Human-Machine System for Citizen Science
CHS:小型:协作研究:优化公民科学的人机系统
  • 批准号:
    2006894
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CHS: SMALL: Collaborative Research: Adaptive Development Environments: Modeling and Supporting Cognitive Styles of Software Developers
CHS:SMALL:协作研究:自适应开发环境:建模和支持软件开发人员的认知风格
  • 批准号:
    2008089
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CHS: Small: Collaborative Research: Learning Maker Skills By Building Game Props
CHS:小型:协作研究:通过构建游戏道具来学习创客技能
  • 批准号:
    2008116
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CHS: Small: Collaborative Research: Articulate+ - A Conversational Interface for Democr atizing Visual Analysis
CHS:小型:协作研究:Articulate - 用于民主化视觉分析的对话界面
  • 批准号:
    2007257
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了