Quantification of visual texture of tangible cultural properties and development of 3DCG reproduction method

有形文化财产视觉质感的量化及3DCG再现方法的开发

基本信息

批准号：
21K12595
负责人：
田中法博
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Nagano University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

物体の視覚的質感は光反射計測に基づいて行うために，表面粗さ（ざらつき）を持っていたり，微細な粒状物体の材質の視覚的質感にも対応できるように光反射計測システムと光反射モデルを改良した．計測システムは画像計測系（カメラ）を追加することで，表面粗さにより拡散する光を，より詳細に計測できるようにした．次に，粗さ（粒度）の異なる試料を用意し，顕微鏡で表面の状態を観察し，その状態に応じて反射特性を仮定し，いくつかの数学モデルを試作した．その特性を本申請で試作している光反射計測システムを用いて計測し，試作モデルによる計算結果と比較した．本年度は，特に微細な材質（砂状・粒状の光輝材など）を対象にして，反射特性を計測できるようにした．たとえば，光輝材は様々な自然物（貝殻等）や金属などを細かく粒子状にしたものが使用される．このときの光輝材の色は主に何らかの方法で着色したものや構造色により表現される．この年度に行ったことは，対象の粗さ（粒度）に合わせた幾何モデルを構築したこと，そして，微細な材質の局所的な光反射のプロセスを計算できるようにモデルを改良したことである．まず，幾何モデルについては，砂のような粒状物体について，個々の粒状物体の大きさの変化をモデルに組み込んだことで，様々な粒径の材質に対応できるようにした．また，局所的な光反射の計算においては，構造色の表現を行うため数学モデルを構築した．これらの反射特性を計測システムで計測し，光反射モデルを用いて定量化し，その上で視覚実験により視覚的質感と対応させた．計測した質感を可視化するための視覚的質感の3DCG再現システムも併せて改良し，微細な光輝材と構造色に対応できるようにした．本年度は，詳細な精度検証まではできなかったが，粗さを持っていたり，微細な物体が集まってできたりしたような対象の視覚的質感を計測し3DCG再現できるようになった．

为了基于光反射测量的对象的视觉纹理，已改进了光反射测量系统和光反射模型，以便它可以容纳表面粗糙度（粒度）和细粒物体的视觉纹理。通过添加图像测量系统（摄像头），测量系统使得通过表面粗糙度扩散的光线可以更详细地进行测量。接下来，制备具有不同粗糙度（晶粒尺寸）的样品，并使用显微镜观察到表面条件，并根据条件假定反射特性，并原型进行了几个数学模型。使用本应用程序中产生的光反射测量系统测量该特征，并与使用原型模型进行计算结果进行了比较。今年，我们已经可以测量反射特性，尤其是细材料（类似砂和颗粒明亮的材料）。例如，明亮的材料是由各种天然物体（例如壳）和细颗粒物的金属制成的。此时，闪亮材料的颜色主要通过以某种方式或结构颜色颜色来表达。我们今年所做的是构建适合目标的粗糙度（晶粒尺寸）的几何模型，并改善模型，以便它可以计算出精细材料的局部光反射过程。首先，对于几何模型，我们在诸如沙子等颗粒物体的模型中将各个颗粒物体的大小结合在一起，从而可以容纳各种粒径的材料。另外，在计算局部光反射时，构建了数学模型以表达结构颜色。使用测量系统测量这些反射性能，并使用光反射模型进行量化，然后使用视觉实验来匹配视觉纹理。可视化测量纹理的3DCG繁殖系统也得到了改进，使其可以容纳精美的光泽材料和结构色。尽管我们无法验证今年的详细准确性，但我们能够测量物体的视觉纹理，该物体的视觉质地是粗糙或通过收集细对象并复制3DCG而形成的。