画像の線形化による光学現象の解析

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  • ガゾウ ノ センケイカ ニ ヨル コウガク ゲンショウ ノ カイセキ
  • Analysis of Reflection and Shadow by Photometric Linearization

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抄録

画像の線形化とは，様々な光学現象を含む入力画像を，3枚の画像の線形結合で表現できる画像に変換する手法である．従来から，画像の線形化に基づいて光学現象を解析する手法が提案されている．しかし，従来法には，相互反射が存在してはならないという制約があった．本稿では，物体表面をLambert面，相互反射を2次反射と仮定し，相互反射を含むシーンにおいても，画像の線形化と光学現象の解析が可能であることを示す．まず，相互反射で照らされる画素では，画像の線形化によって，入力画素値が他の面から受ける相互反射の影響を完全に表現できる完全相互反射成分に変換されることを示す．次に，入力画素値と完全相互反射成分の比較からなる相互反射の分類基準を提案する．この分類基準には，各画素の光学現象を解析することで，その画素に相互反射の影響を与える面の光学現象も解析できるという特長がある．実画像を用いた実験により，相互反射を含むシーンの光学現象を解析できることを示す．

The photometric linearization is a method which converts real images including various photometric factors into ideal images which can be expressed by the linear combination of three base images. Some methods have been proposed for analyzing reflections and shadows based on the photometric linearization. The previous method, however, was restricted to scenes without interreflections. This paper discusses the photometric linearization and classification method for Lambertian surfaces and at most 2-bounce interreflections. We show that when a pixel is illuminated from other surfaces, the pixel intensity is converted into an ideal interreflection by applying the linearization method. The ideal interreflection can completely represent an effect of interreflections, because shadows are eliminated. We propose a classification criterion of interreflection by comparing a pixel intensity of the input image with that of the linearized image. The proposed method has an advantage that the surface which illuminates the target pixel can be also classified by classifying the target pixel. Experimental results show that the proposed method can correctly classify photometric factors even if scenes include considerable interreflections.

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