CGのための光艶と形状の同時計測装置の試作

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コンピュータグラフィックス(CG)における現在の主要な問題点の一つに、表示すべき物体の三次元形状と表面反射特性(色艶)の入力がある。現在は、非常に手間の要する作業であるが、人間のオペレータが三次元デジタイザなどで一点一点指示し、多数の形状サンプリング点を入力している。表面反射特性に関しては経験的に大雑把に与えているのが実情である。そこで、形状と色艶を完全自動で入力できる装置に関して基本要素に関する研究を行った。三次元物体の形状と色艶を個別の計測器で別個に計測するのではなく、一回の測定で同時に計測できる手法を確立することを目的とし、物体をターンテーブル上に載せ、回転させることにより、画像処理装置とワークステーションにより、観測像中の物体特徴点の移動と色分布反射光量の変動の追跡で、形状と色艶を計測することを画像処理アルゴリズム的に考察した。ターンテーブルによって計測物体を回転させ、物体の形状を測定するアイデアは公知のものであり新規性はないが、同時に色艶の計測を行なうような装置に関する研究は国内外を問わず見受けられず、また形状計測がロボットの視覚認識に用いられることが多く、CGの形状入力への応用を想定していないため、本研究で提案した計測アルゴリズムは、CGの作成過程における形状・表面反射特性入力において実用極めて大きな意義がある。本研究費で購入した24画素×24画素の距離画像を実時間で計測できるシリコンレンジファインダにより形状計測系に、詩選同軸上配置されたCCDカメラとの画像とを統合するシステムを構築した。それとともに、回転に伴う画像中の特徴点の正弦波のハフ変換手法、特徴点間を接続する多面体表現の作成、面パッチのカラー反射光量変動の追跡によって反射特性の抽出などの画像処理アルゴリズムを開発した。