代数的アルゴリズムと適応的照明を用いた高速SVBRDF計測

概要

近年, 3次元コンピュータグラフィックス(3DCG)により物体の外見をリアルに再現する研究が盛んに行われており, 物体表面における光の反射を記述した双方向反射率分布関数(BRDF)を実物体から取得し, リアルな質感の表現に利用することが行われている. しかし, 色や光沢感が異なる様々な質感を持った物体から, その複数のBRDF(SVBRDF)を取得する場合には, あらゆる方向から光を当て, あらゆる方向から撮像し, 得られた大量のデータを解析する, 長時間の計測・計算が必要であった.

そこで, 本研究ではBRDFを数式で表したモデルが特定条件下において代数的に解けることに着目し, 非常に少ない撮像画像を元に, 簡潔な計算によって高速にSVBRDFを算出する手法を提案する. この手法では, 高速な撮像と, 撮像時の照明と対象の形状が特定条件を満たすことが必要となるため, 対象の3次元形状を計測しながら最適な投光を行う適応的照明システムを開発することで実証を行った. 実験の結果, 従来では数時間程度要していた計測・計算時間を数分にまで短縮し, 本手法によって高速なSVBRDF計測が達成できることを示した. 下図では左から計測システム, 計測対象である模様の入った皿と得られたSVBRDFモデルパラメータ, また, 和紙や金装飾から得られたSVBRDFを仮想的に再現したCGを示す.

動画

参考文献

1. L. Miyashita, Y. Watanabe, M. Ishikawa : Rapid SVBRDF Measurement by Algebraic Solution Based on Adaptive Illumination, International Conference on 3D Vision (3DV2014), Posters, P1-20, Tokyo, Japan, 8-11 Dec. (2014)