Reconstruction of Shape and Material of Objects based on Photometric Analysis using Images

基于图像光度分析的物体形状和材质重建

• 批准号: 17J05602
• 负责人: 高谷 剛志
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: National Institute of Informatics (2019)Nara Institute of Science and Technology (2017-2018)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J05602/
• 关键词: 質感再現; 物体内部計測; 光学特性; デジタルファブリケーション

本研究の目的は，画像による光学解析手法によって計測された材質特性をデジタルファブリケーションを用いて物理的に再現することである．最終年度は，材質が持つ光沢度の計測および再現に取り組んだ．光沢度は物体表面における光の反射現象に起因し，鏡面反射成分が重要な役割を担う．そこで，反射光の偏光状態を用いて光沢度を定義し，偏光光源と偏光カメラを用いた光沢度計測システムを構築した．鏡面反射は面法線に対する入射光と出射光の角度に依存するが，光源とカメラを可能な限り接近させ，平面状物体を対象とすることで，定量化した．光沢度再現では，UVプリンタのクリアインクを用い，インク層の数および印刷パターンに対する光沢度の関係性を明らかにした．光沢を持つ平面状物体を対象として，光沢度の計測および再現を実施した．また，機械学習導入のためのシミュレーション合成に取り組んだ．偏光状態を保持できる物理ベースレンダラを用いて定義した半透明度および光沢度を仮想的に計測できるソフトウェアを開発した．3DプリンタやUVプリンタに用いられるインクの材質特性を計測し，ソフトウェアに導入することによって仮想的に印刷物体の外観を再現できた．研究期間全体として，半透明度の計測および再現はおおむね達成でき，光沢度の計測および再現は一定の成果を得ることができた．機械学習によるインバースレンダリングには取り組めていないが，様々な印刷条件において印刷される物体の外観を仮想的に合成できるようになったため，実施可能性を大きく高めることができた．

The purpose of this study is to measure the material properties of the image by optical analysis and to reproduce them by physical analysis. The final year, the material quality is determined by the measurement and reproduction. Light intensity is the cause of light reflection phenomenon on object surface, and specular reflection component is important. The polarization state of reflected light is defined by the optical intensity, and the polarization light source and polarization state are measured by the optical intensity measurement system. Specular reflection depends on the angle of incident light and outgoing light. The relationship between the number of layers and the optical density of the printing medium is clearly defined. Light intensity measurement and reproduction are implemented for planar objects. Machine learning is introduced into the system. The polarization state is maintained in the physical environment. The translucency is defined in the application. The optical density is measured in the application. The material characteristics of the printed object are measured in the application. The appearance of the printed object is reproduced in the application. During the study period, the measurement of translucency and reproduction were achieved, and the measurement of light intensity and reproduction were achieved. Machine learning is the most important part of printing.

项目成果

Examining Single Scattering Region in Concentration, Depth, and Wavelength on Diluted Media

检查稀释介质上单个散射区域的浓度、深度和波长

• 发表时间: 2017
• 作者: K. Tsubota;T. Takatani;T. Aoto;K. Tanaka;H. Kubo;T. Funatomi;Y. Mukaigawa
• 通讯作者: Y. Mukaigawa

熱伝導の経時特性に基づく成分分解を用いた遠赤外照度差ステレオ法

基于热传导时间特性的成分分解远红外光度立体法

• 发表时间: 2018
• 作者: 池谷信寛;田中賢一郎;高谷剛志;久保尋之;舩冨卓哉;向川康博
• 通讯作者: 向川康博

Decomposition of reflection and scattering by multiple-weighted measurements

• DOI: 10.1186/s41074-018-0049-4
• 发表时间: 2018-10
• 期刊: IPSJ Transactions on Computer Vision and Applications
• 作者: T. Takatani;Y. Mukaigawa;Y. Matsushita;Y. Yagi

Thermal Non-Line-of-Sight Imaging from Specular and Diffuse Reflections

镜面反射和漫反射的热非视距成像

• DOI: 10.1186/s41074-019-0060-4
• 发表时间: 2019
• 期刊: IPSJ Trans. on Computer Vision and Applications
• 作者: M. Kaga;T. Kushida;T. Takatani;K. Tanaka;T. Funatomi;Y. Mukaigawa
• 通讯作者: Y. Mukaigawa

Controlling translucency by UV printing on a translucent object

通过在半透明物体上进行 UV 打印来控制半透明度

• DOI: 10.1186/s41074-018-0043-x
• 发表时间: 2018
• 期刊: IPSJ Transactions on Computer Vision and Applications
• 作者: Takatani Tsuyoshi;Fujita Koki;Tanaka Kenichiro;Funatomi Takuya;Mukaigawa Yasuhiro
• 通讯作者: Mukaigawa Yasuhiro