JPWO2006049237A1 - 法線情報推定装置、登録画像群作成装置および画像照合装置ならびに法線情報推定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
2 登録画像入力部
3 登録画像群作成装置
4 登録画像群記憶部
5 比較画像入力部
6 照明方向推定部
7 画像検索部
8,33 比較照合部
9 出力部
20,26 登録画像
25 比較画像
30 登録画像群
31,32 特徴量算出部
34 特徴量記憶部
41 照明方向推定部
42 法線情報推定装置
43 反射成分情報算出部
44 照明方向入力部
45 画像合成部
52 法線情報推定部
53 鏡面反射成分推定部
54 鏡面反射成分除去部
55 収束判定部
61 鏡面反射成分算出部
62 拡散反射成分算出部
まず、本発明の第1の実施の形態における画像照合装置について説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態における画像照合装置1の構成を示すブロック図である。
(7)式においては、実際の輝度値y(x)と、ステップS2で推定した照明方向と法線アルベドベクトルbMAP(x)とから算出した輝度成分SbMAP(x)との差v(x)を鏡面反射成分M(x)とみなしている。すなわち、ステップS4における鏡面反射成分M(x)の推定は、その初期値の推定であるので、もっとも処理を高速に行うために、エラー値ベクトルv(x)全てを鏡面反射成分M(x)であるとして演算したものである。
Is=ILrs(pTm)q (8)
を用いて算出することが可能である。すなわち、mは次式を満たす。
ここで、ILは入射光の強さ、rsは鏡面反射率、qは表面の滑らかさを表すパラメータ、nは法線方向単位ベクトル、lは入射光方向単位ベクトル、pは視線方向単位ベクトル、mはlおよびnと同じ平面上にあり、かつ、入射角と反射角とが等しくなる方向を表す単位ベクトルである。
Is=ILrsexp{−((cos−1(pTm))2/σ2)} (10)
ここで、σは表面の滑らかさを表すパラメータであり、他のパラメータは前述のPhongのモデルで説明した通りである。
I=BS(11)
を用いて行う。ここで、
I:画像データ(N画素×c入力画像数)
B:物体の法線方向と反射率よりなる行列(N×3)
S:光源方向&強さ行列(3×c)
である。ここまでで、被写体の登録画像20を用いた前処理は終了する。
次に、本発明の第2の実施の形態における画像照合装置40について説明する。図8は本発明の第2の実施の形態における画像照合装置40の構成を示すブロック図である。
次に、本発明の第3の実施の形態における画像照合装置50について説明する。図9は本発明の第3の実施の形態における画像照合装置50の構成を示すブロック図である。
まず、本発明の第1の実施の形態における画像照合装置について説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態における画像照合装置1の構成を示すブロック図である。
(7)式においては、実際の輝度値y(x)と、ステップS2で推定した照明方向と法線アルベドベクトルbMAP(x)とから算出した輝度成分SbMAP(x)との差v(x)を鏡面反射成分M(x)とみなしている。すなわち、ステップS4における鏡面反射成分M(x)の推定は、その初期値の推定であるので、もっとも処理を高速に行うために、エラー値ベクトルv(x)全てを鏡面反射成分M(x)であるとして演算したものである。
Is=ILrs(pTm)q (8)
を用いて算出することが可能である。すなわち、mは次式を満たす。
ここで、ILは入射光の強さ、rsは鏡面反射率、qは表面の滑らかさを表すパラメータ、nは法線方向単位ベクトル、lは入射光方向単位ベクトル、pは視線方向単位ベクトル、mはlおよびnと同じ平面上にあり、かつ、入射角と反射角とが等しくなる方向を表す単位ベクトルである。
Is=ILrsexp{−((cos−1(pTm))2/σ2)} (10)
ここで、σは表面の滑らかさを表すパラメータであり、他のパラメータは前述のPhongのモデルで説明した通りである。
I=BS (11)
を用いて行う。ここで、
I:画像データ(N画素×c入力画像数)
B:物体の法線方向と反射率よりなる行列(N×3)
S:光源方向&強さ行列(3×c)
である。ここまでで、被写体の登録画像20を用いた前処理は終了する。
次に、本発明の第2の実施の形態における画像照合装置40について説明する。図8は本発明の第2の実施の形態における画像照合装置40の構成を示すブロック図である。
次に、本発明の第3の実施の形態における画像照合装置50について説明する。図9は本発明の第3の実施の形態における画像照合装置50の構成を示すブロック図である。
2 登録画像入力部
3 登録画像群作成装置
4 登録画像群記憶部
5 比較画像入力部
6 照明方向推定部
7 画像検索部
8,33 比較照合部
9 出力部
20,26 登録画像
25 比較画像
30 登録画像群
31,32 特徴量算出部
34 特徴量記憶部
41 照明方向推定部
42 法線情報推定装置
43 反射成分情報算出部
44 照明方向入力部
45 画像合成部
52 法線情報推定部
53 鏡面反射成分推定部
54 鏡面反射成分除去部
55 収束判定部
61 鏡面反射成分算出部
62 拡散反射成分算出部
Claims (8)
- 被写体の画像から前記被写体の法線情報を推定する法線情報推定装置であって、
前記画像の輝度値から前記画像における前記被写体に対する照明方向を推定する照明方向推定部と、
前記照明方向にもとづいて、前記画像における前記被写体の法線情報を推定する法線情報推定部と、
前記被写体の法線情報および前記被写体に対する照明方向から前記画像の鏡面反射成分を推定する鏡面反射成分推定部と、
前記画像から前記鏡面反射成分を除去する鏡面反射成分除去部とを備え、
前記法線情報推定部は、前記鏡面反射成分除去部において前記鏡面反射成分を除去された画像から再度法線情報を推定することを特徴とする法線情報推定装置。 - 前記鏡面反射成分を除去される前に前記法線情報推定部で推定された法線情報の値と、前記鏡面反射成分を除去された後に前記法線情報推定部で推定された法線情報の値とを比較して、法線情報の値が収束しているか否かを判定する収束判定部をさらに備え、
前記収束判定部で収束していると判定された法線情報の値を出力することを特徴とする請求項1に記載の法線情報推定装置。 - 前記照明方向推定部は、前記鏡面反射成分除去部において前記鏡面反射成分を除去された画像から再度前記被写体の照明方向を推定し、
前記法線情報推定部は、前記照明方向推定部で再度推定された照明方向を用いて、前記鏡面反射成分を除去された前記画像から再度法線情報を推定することを特徴とする請求項1に記載の法線情報推定装置。 - 請求項1に記載の法線情報推定装置と、
登録すべき登録画像を前記法線情報推定装置に入力する登録画像入力部と、
互いに異なる複数の照明方向が入力される照明方向入力部と、
前記法線情報推定装置から出力された前記登録画像に対応する法線情報にもとづいて、前記互いに異なる複数の照明方向における前記被写体の鏡面反射成分を算出する鏡面反射成分算出部と、
前記法線情報推定装置から出力された前記登録画像に対応する法線情報にもとづいて、前記互いに異なる複数の照明方向における前記被写体の拡散反射成分を算出する拡散反射成分算出部と、
前記鏡面反射成分と前記拡散反射成分とを加算して前記互いに異なる複数の照明方向における登録画像群を作成する画像合成部とを備えたことを特徴とする登録画像群作成装置。 - 請求項4に記載の登録画像群作成装置と、
前記登録画像群作成装置で作成された登録画像群を記憶する登録画像群記憶部と、
比較すべき比較画像を入力する比較画像入力部と、
前記比較画像入力部から入力された比較画像と前記登録画像群記憶部に記憶された登録画像群とを比較照合する比較照合部とを備えたことを特徴とする画像照合装置。 - 前記比較画像入力部が入力した前記比較画像における照明方向を推定する比較画像照明方向推定部と、
前記比較画像照明方向推定部で推定された照明方向の登録画像を前記登録画像群記憶部から検索する画像検索部とを備え、
前記比較照合部は、前記画像検索部で検索された登録画像と前記比較画像とを照合することを特徴とする請求項5に記載の画像照合装置。 - 前記登録画像群作成装置で作成された登録画像群の特徴量を算出する第1の特徴量算出部と、
前記比較画像入力部で入力された比較画像の特徴量を算出する第2の特徴量算出部とを備え、
前記登録画像群記憶部は、前記登録画像群の特徴量を記憶し、
前記比較照合部は、前記登録画像群と前記比較画像とをその特徴量によって比較照合することを特徴とする請求項5に記載の画像照合装置。 - 被写体の画像から前記被写体の法線情報を推定する法線情報推定方法であって、
前記画像の輝度値から前記画像における前記被写体に対する照明方向を推定する第1のステップと、
前記照明方向にもとづいて、前記画像における前記被写体の法線情報を推定する第2のステップと、
前記被写体の法線情報および前記被写体に対する照明方向から前記画像の鏡面反射成分を推定する第3のステップと、
前記画像から前記鏡面反射成分を除去する第4のステップと、
前記第4のステップにおいて前記鏡面反射成分を除去された前記画像から、再度法線情報を推定する第5のステップとを備えたことを特徴とする法線情報推定方法。
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