任意光源環境における画像生成のための物体の見えの標本化

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  • ニンイ コウゲン カンキョウ ニ オケル ガゾウ セイセイ ノ タメ ノ ブッタイ ノ ミエ ノ ヒョウホンカ
  • Appearance Sampling for Image Synthesis under Variable Illumination

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抄録

任意光源環境下における物体の見えは周波数領域で定義される部分空間を用いて精度良く表現できることが従来研究により示されている．この部分空間は，任意照明下での顔認識や画像合成の研究分野において有効に利用されてきた．しかしながら，複雑な形状や反射特性を持つ実物体を対象とした場合，部分空間を張る基底画像を準備することは容易ではない．本研究では，点光源または拡散光源下で撮影された画像を用いて，任意光源環境下における物体の見えを表す基底画像を解析的に求める手法を提案する．提案手法では，物体の反射特性を表す双方向性反射率分布関数の周波数特性と球面調和関数のサンプリング定理に基づき，どのような光源をどのようなサンプリング間隔で配置しながら画像を撮影すれば十分であるかという点を解析する．これにより，従来は取り扱うことが困難であった複雑な形状・反射特性を持つ物体に対しても少数枚の入力画像から基底画像を正しく求めることができ，得られた基底画像に基づき，任意照明下の物体の見えを効率良く生成できるようになる．

The appearance of an object is known to change significantly under different illumination conditions. For the task of object recognition and image synthesis, it is thus important to be able to predict the variation of objects' appearance under varying illumination conditions. In this study, we present a novel method for analytically obtaining a set of basis images of an object for arbitrary illumination from input images of the object taken under a point light source based on the sampling theorem on spherical harmonics. Moreover, we demonstrate the effectiveness of using extended light sources for modeling the appearance of an object for varying illumination. Extended light sources have a radiance distribution that is similar to that of the Gaussian function, this enables us to obtain a set of basis images of an object for variable illumination from input images of the object taken under those light sources without suffering aliasing caused by insufficient sampling of its appearance.

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