JP7574569B2 - Spectral texture image generating system, spectral texture image generating method and program - Google Patents
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Description
本発明は、三次元形状モデルに対してテクスチャマッピングを行なうテクスチャ画像を生成する分光テクスチャ画像生成システム、分光テクスチャ画像生成方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a spectral texture image generation system, a spectral texture image generation method, and a program for generating texture images for performing texture mapping on a three-dimensional shape model.
多視点画像に基づく、対象物体の三次元形状モデルを生成する三次元形状復元技術は、コンピュータビジョンの研究コミュニティだけでなく、文化財のデジタルアーカイブやエンターテイメント産業など、幅広い分野で注目されている。 3D shape reconstruction technology, which generates a 3D shape model of a target object based on multi-view images, is attracting attention not only from the computer vision research community but also from a wide range of fields, such as digital archiving of cultural assets and the entertainment industry.
多視点画像における撮像画像の各々において撮像された対象物体のシルエットや表面テクスチャの写り方の相違により、対象物体の三次元形状を復元する(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
一般的に、このような多視点画像からの対象物体の三次元形状の復元では、復元された三次元形状モデルに対するテクスチャ画像を、多視点画像における視点画像中の対応する画素におけるRGB値(Red Green Blueのそれぞれのチャンネルの画素値)や、多視点画像における対応する複数枚の視点画像の各々におけるRGB値の平均値などにより生成する。
The three-dimensional shape of a target object is reconstructed based on differences in how the silhouette and surface texture of the target object appear in each of the captured images in the multi-viewpoint images (see, for example,
Generally, in restoring the three-dimensional shape of a target object from such multi-viewpoint images, a texture image for the restored three-dimensional shape model is generated from the RGB values (pixel values of each channel of Red, Green, and Blue) of corresponding pixels in the viewpoint images in the multi-viewpoint image, or the average value of the RGB values in each of multiple corresponding viewpoint images in the multi-viewpoint image.
しかしながら、市場に流通して市販される一般的な撮像装置(例えば、デジタルカメラなど)のRGB値は、対象物体を撮像する際における撮像環境の光源の分光分布や、撮像に利用する撮像装置の分光感度の特性の影響を受ける。
そのため、同一の対象物体を異なる光源下、あるいは異なる撮像装置で撮像した視点画像を用いて三次元形状モデルのテクスチャ画像の生成を行った場合、同一の対象物体であるにもかかわらず、対象物体の分光反射率を得ることができないため、光源やデジタルカメラによって異なる色で三次元形状モデルのテクスチャ画像が生成されてしまう。
However, the RGB values of typical imaging devices (e.g., digital cameras) available on the market are affected by the spectral distribution of the light source in the imaging environment when capturing an image of the target object and the spectral sensitivity characteristics of the imaging device used for capturing the image.
Therefore, when generating a texture image of a three-dimensional shape model using viewpoint images of the same target object captured under different light sources or with different imaging devices, even though the target object is the same, the texture image of the three-dimensional shape model will be generated in different colors depending on the light source or digital camera, because the spectral reflectance of the target object cannot be obtained.
一方で、多視点画像における視点画像間における撮像環境の光源の分光分布や、撮像における分光感度の違いの影響を受けずに、三次元形状復元を行う対象物体の色情報を取得するため、ハイパースペクトルカメラを用いる方法がある。
ハイパースペクトルカメラは、数十~数百バンドに細かく波長を分光して各々の強度を示すスペクトル情報をピクセル毎に保持する画像であるハイパースペクトル画像を撮像することができる。
上述したハイパースペクトルカメラを用いて、対象物体の分光反射率(波長ごとの光の反射率)を取得することで、多視点画像の視点画像間における撮像環境の光源の分光分布や、撮像に用いデジタルカメラの分光感度の違いに依存しない色の表現が可能である。
On the other hand, there is a method that uses a hyperspectral camera to obtain color information of a target object for three-dimensional shape reconstruction without being affected by the spectral distribution of the light source in the imaging environment between viewpoint images in a multi-viewpoint image or differences in spectral sensitivity during imaging.
A hyperspectral camera can capture a hyperspectral image, which is an image in which wavelengths are split into tens to hundreds of bands and spectral information indicating the intensity of each band is stored for each pixel.
By using the above-mentioned hyperspectral camera to acquire the spectral reflectance (reflectance of light for each wavelength) of a target object, it is possible to represent colors that are not dependent on the spectral distribution of the light source in the imaging environment between the viewpoint images of a multi-view image or on differences in the spectral sensitivity of the digital cameras used for imaging.
しかしながら、ハイパースペクトルカメラは、RGB画像を撮像する一般的なデジタルカメラと比較して、価格が高価であるという問題がある。
また、ハイパースペクトルカメラは、ハイパースペクトル画像を一枚撮像するために数十秒(場合によっては1分以上)の時間を要し、一枚を1秒以下で撮像できるデジタルカメラに比較して非常に長い。
このため、テクスチャ画像を生成するために多くの撮像画像を撮像するため、対象物体を撮像する際に、ハイパースペクトルカメラはデジタルカメラと比較して多くの時間を要する。例えば、対象物体の百枚以上の多視点画像を撮像するために、デジタルカメラは数分で終了するが、ハイパースペクトルカメラは数時間の作業時間が必要となる。
However, a problem with hyperspectral cameras is that they are expensive compared to general digital cameras that capture RGB images.
In addition, a hyperspectral camera requires several tens of seconds (or in some cases, more than one minute) to capture one hyperspectral image, which is much longer than a digital camera that can capture one image in less than one second.
For this reason, a hyperspectral camera takes more time to capture a target object than a digital camera because many images must be captured to generate a texture image. For example, a digital camera can capture 100 or more multi-viewpoint images of a target object in just a few minutes, but a hyperspectral camera requires several hours of work.
さらに、ハイパースペクトルカメラは、RGB画像を撮像する一般的なデジタルカメラと比較して、撮像される撮像画像の解像度が低いと言う問題がある。すなわち、ハイパースペクトルカメラで撮像した多視点画像から三次元形状モデルのテクスチャ画像の生成を行う場合、多視点画像における視点画像の解像度がテクスチャ画像の解像度に大きく影響する。
このため、対象物体の三次元形状モデルのテクスチャ画像を、デジタルカメラで撮像した画像で生成した場合と同様の解像度で生成することは、解像度の低いハイパースペクトルカメラではできない。
Furthermore, the hyperspectral camera has a problem that the resolution of the captured image is lower than that of a general digital camera that captures RGB images. That is, when generating a texture image of a three-dimensional shape model from a multi-view image captured by a hyperspectral camera, the resolution of the viewpoint images in the multi-view image significantly affects the resolution of the texture image.
For this reason, a hyperspectral camera with low resolution cannot generate a texture image of a three-dimensional shape model of a target object with the same resolution as when it is generated from an image captured by a digital camera.
上述した理由から、対象物体を復元した三次元形状モデルのテクスチャ画像を生成する多視点画像として、ハイパースペクトルカメラにより撮像するハイパースペクトル画像を用いることは難しい。このため、ハイパースペクトルカメラに対して価格がより安価であり、かつ短時間に多くの多視点画像を撮像する撮像装置により、簡易に対象物体の形状と分光反射率とを取得する技術が望まれている。 For the reasons mentioned above, it is difficult to use hyperspectral images captured by a hyperspectral camera as multi-viewpoint images for generating texture images of a three-dimensional shape model that reconstructs a target object. For this reason, there is a demand for technology that can easily obtain the shape and spectral reflectance of a target object using an imaging device that is less expensive than a hyperspectral camera and can capture many multi-viewpoint images in a short period of time.
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、一般的なユーザが取得可能な市場に流通している、高価なハイパースペクトルカメラよりも安価な撮像装置の撮像画像により、対象物体の分光反射率を反映したテクスチャ画像を簡易に生成することができる分光テクスチャ画像生成システム、分光テクスチャ画像生成方法及びプログラムを提供する。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and provides a spectral texture image generation system, a spectral texture image generation method, and a program that can easily generate a texture image that reflects the spectral reflectance of a target object using images captured by an imaging device that is less expensive than the expensive hyperspectral cameras available on the market to general users.
本発明の分光テクスチャ画像生成システムは、多視点画像から対象物体の三次元形状モデルのテクスチャ画像として、前記対象物体の分光反射率における4バンド以上の分光反射スペクトルに対応した分光テクスチャ画像を生成する分光テクスチャ画像生成システムであり、前記対象物体を複数の異なる視点及び複数の異なる分光感度の撮像装置で撮像した多視点画像の各々を、前記分光感度が同一の分光感度グループに分類する多視点画像分類部と、前記視点の各々における前記多視点画像を基準画像とし、当該基準画像の視点の近傍にあり、かつ異なる前記分光感度グループに属する他の前記多視点画像を、前記基準画像の視点から撮像した画像に変換して仮想多視点画像を生成する仮想多視点画像生成部と、前記分光感度グループにおける前記基準画像及び仮想多視点画像の各々から、当該分光感度グループの分光感度に対応したテクスチャ画像を生成するテクスチャ画像生成部と、前記分光感度の各々に対応した前記テクスチャ画像のそれぞれから、前記対象物体の4バンド以上の分光反射スペクトルを推定して、前記三次元形状モデルの前記分光テクスチャ画像を生成する分光テクスチャ画像生成部とを備えることを特徴とする。 The spectral texture image generation system of the present invention is a spectral texture image generation system that generates a spectral texture image corresponding to a spectral reflectance spectrum of four or more bands in the spectral reflectance of a target object as a texture image of a three-dimensional shape model of the target object from a multi-viewpoint image, and is characterized by comprising: a multi-viewpoint image classification unit that classifies each of the multi-viewpoint images captured by imaging devices with a plurality of different viewpoints and a plurality of different spectral sensitivities into a spectral sensitivity group having the same spectral sensitivity; a virtual multi-viewpoint image generation unit that uses the multi-viewpoint image at each of the viewpoints as a reference image and converts other multi-viewpoint images that are in the vicinity of the viewpoint of the reference image and belong to a different spectral sensitivity group into an image captured from the viewpoint of the reference image to generate a virtual multi-viewpoint image; a texture image generation unit that generates a texture image corresponding to the spectral sensitivity of the spectral sensitivity group from each of the reference image and virtual multi-viewpoint images in the spectral sensitivity group; and a spectral texture image generation unit that estimates a spectral reflectance spectrum of four or more bands of the target object from each of the texture images corresponding to each of the spectral sensitivities to generate the spectral texture image of the three-dimensional shape model.
本発明の分光テクスチャ画像生成システムは、前記テクスチャ画像生成部が、いずれかの前記分光感度における前記テクスチャ画像を生成する際、当該テクスチャ画像の二次元座標系におけるテクスチャ領域の各々の頂点の位置を示すテクスチャ座標と、当該テクスチャ領域のそれぞれを張り付ける三次元形状モデルのポリゴンの頂点の位置を示す頂点座標とが対応づけられたルックアップテーブルを生成し、当該ルックアップテーブルを参照し、前記ポリゴンの頂点座標と前記テクスチャ座標との対応が同様の他の分光感度におけるテクスチャ画像を生成することを特徴とする。 The spectral texture image generation system of the present invention is characterized in that, when the texture image generation unit generates the texture image for any of the spectral sensitivities, it generates a lookup table in which texture coordinates indicating the positions of each vertex of a texture region in a two-dimensional coordinate system of the texture image correspond to vertex coordinates indicating the positions of the vertices of polygons of a three-dimensional shape model to which each of the texture regions is attached, and references the lookup table to generate texture images for other spectral sensitivities in which the correspondence between the vertex coordinates of the polygons and the texture coordinates is similar.
本発明の分光テクスチャ画像生成システムは、前記テクスチャ画像を再構成するテクスチャ画像再構成部をさらに備え、前記テクスチャ画像生成部が、前記分光感度の各々に対応するテクスチャ画像を生成し、また、当該テクスチャ画像の各々を生成する際、当該テクスチャ画像におけるテクスチャ領域の各々の頂点の位置を示すテクスチャ座標と、当該テクスチャ画像を張り付ける三次元形状モデルのポリゴンの頂点の位置を示す頂点座標とが対応づけられたルックアップテーブルのそれぞれを生成し、前記テクスチャ画像再構成部が、いずれかの前記テクスチャ画像を基準テクスチャ画像とし、他の前記テクスチャ画像における前記ポリゴンの頂点座標と前記テクスチャ座標との対応を、前記基準テクスチャ画像のルックアップテーブルにおける前記ポリゴンの頂点座標と前記テクスチャ座標との対応に一致させる再構成を行うことを特徴とする。 The spectral texture image generation system of the present invention further includes a texture image reconstruction unit that reconstructs the texture images, and the texture image generation unit generates texture images corresponding to each of the spectral sensitivities, and when generating each of the texture images, generates lookup tables in which texture coordinates indicating the positions of each vertex of a texture region in the texture image correspond to vertex coordinates indicating the positions of the vertices of a polygon of a three-dimensional shape model to which the texture image is applied, and the texture image reconstruction unit uses one of the texture images as a reference texture image and reconstructs the correspondence between the vertex coordinates of the polygons and the texture coordinates in the other texture images to match the correspondence between the vertex coordinates of the polygons and the texture coordinates in the lookup table of the reference texture image.
本発明の分光テクスチャ画像生成システムは、前記テクスチャ画像生成部が、前記分光感度の各々に対応するテクスチャ画像を生成し、また、当該テクスチャ画像の各々を生成する際、当該テクスチャ画像におけるテクスチャ領域の各々の頂点を示すテクスチャ座標と、当該テクスチャ画像を張り付ける三次元形状モデルのポリゴンの頂点の位置を示す頂点座標とが対応づけられたルックアップテーブルのそれぞれを生成し、分光テクスチャ画像生成部が、前記ルックアップテーブルの各々を参照し、当該ルックアップテーブルのそれぞれにおける前記頂点座標に対応させて、前記テクスチャ画像の各々のテクスチャ領域における画素の対応付けを行い、対応付けられた当該画素の各々により分光反射スペクトルを推定し、前記分光テクスチャ画像を生成することを特徴とする。 The spectral texture image generating system of the present invention is characterized in that the texture image generating unit generates texture images corresponding to each of the spectral sensitivities, and when generating each of the texture images, generates lookup tables in which texture coordinates indicating each vertex of a texture region in the texture image correspond to vertex coordinates indicating the positions of vertices of a polygon of a three-dimensional shape model to which the texture image is applied, the spectral texture image generating unit refers to each of the lookup tables, associates pixels in the texture region of each of the texture images with the vertex coordinates in each of the lookup tables, estimates a spectral reflectance spectrum from each of the associated pixels, and generates the spectral texture image.
本発明の分光テクスチャ画像生成方法は、多視点画像から対象物体の三次元形状モデルのテクスチャ画像として、前記対象物体の分光反射率における4バンド以上の分光反射スペクトルに対応した分光テクスチャ画像を生成する分光テクスチャ画像生成方法であり、多視点画像分類部が、前記対象物体を複数の異なる視点及び複数の異なる分光感度の撮像装置で撮像した多視点画像の各々を、前記分光感度が同一の分光感度グループに分類する多視点画像分類過程と、仮想多視点画像生成部が、前記視点の各々における前記多視点画像を基準画像とし、当該基準画像の視点の近傍にあり、かつ異なる前記分光感度グループに属する他の前記多視点画像を、前記基準画像の視点から撮像した画像に変換して仮想多視点画像を生成する仮想多視点画像生成過程と、テクスチャ画像生成部が、前記分光感度グループにおける前記基準画像及び仮想多視点画像の各々から、当該分光感度グループの分光感度に対応したテクスチャ画像を生成するテクスチャ画像生成過程と、分光テクスチャ画像生成部が、前記分光感度の各々に対応した前記テクスチャ画像のそれぞれから、前記対象物体の4バンド以上の分光反射スペクトルを推定して、前記三次元形状モデルの前記分光テクスチャ画像を生成する分光テクスチャ画像生成過程とを含むことを特徴とする。 The spectral texture image generation method of the present invention is a spectral texture image generation method for generating a spectral texture image corresponding to a spectral reflectance spectrum of four or more bands in the spectral reflectance of a target object from a multi-viewpoint image as a texture image of a three-dimensional shape model of the target object, the method including a multi-viewpoint image classification process in which a multi-viewpoint image classification unit classifies each of the multi-viewpoint images of the target object captured by an imaging device having a plurality of different viewpoints and a plurality of different spectral sensitivities into a spectral sensitivity group having the same spectral sensitivity, and a virtual multi-viewpoint image generation unit classifies the multi-viewpoint images at each of the viewpoints as a reference image, and classifies a virtual multi-viewpoint image that is in the vicinity of the viewpoint of the reference image and is in a different spectral sensitivity group. The method includes a virtual multi-viewpoint image generation process for generating a virtual multi-viewpoint image by converting the other multi-viewpoint images belonging to the reference image into images captured from the viewpoint of the reference image, a texture image generation process in which a texture image generation unit generates a texture image corresponding to the spectral sensitivity of the spectral sensitivity group from each of the reference images and virtual multi-viewpoint images in the spectral sensitivity group, and a spectral texture image generation process in which a spectral texture image generation unit estimates a spectral reflectance spectrum of four or more bands of the target object from each of the texture images corresponding to each of the spectral sensitivities, and generates the spectral texture image of the three-dimensional shape model.
本発明のプログラムは、多視点画像から対象物体の三次元形状モデルのテクスチャ画像として、前記対象物体の分光反射率における4バンド以上の分光反射スペクトルに対応した分光テクスチャ画像を生成する分光テクスチャ画像生成システムとしてコンピュータを機能させるためのプログラムであり、前記コンピュータを、前記対象物体を複数の異なる視点及び複数の異なる分光感度の撮像装置で撮像した多視点画像の各々を、前記分光感度が同一の分光感度グループに分類する多視点画像分類手段、前記視点の各々における前記多視点画像を基準画像とし、当該基準画像の視点の近傍にあり、かつ異なる前記分光感度グループに属する他の前記多視点画像を、前記基準画像の視点から撮像した画像に変換して仮想多視点画像を生成する仮想多視点画像生成手段、前記分光感度グループにおける前記基準画像及び仮想多視点画像の各々から、当該分光感度グループの分光感度に対応したテクスチャ画像を生成するテクスチャ画像生成手段、前記分光感度の各々に対応した前記テクスチャ画像のそれぞれから、前記対象物体の4バンド以上の分光反射スペクトルを推定して、前記三次元形状モデルの前記分光テクスチャ画像を生成する分光テクスチャ画像生成手段として機能させるためのプログラムである。 The program of the present invention is a program for causing a computer to function as a spectral texture image generation system that generates, as a texture image of a three-dimensional shape model of a target object from a multi-viewpoint image, a spectral texture image corresponding to a spectral reflectance spectrum of four or more bands in the spectral reflectance of the target object, and causes the computer to function as a multi-viewpoint image classification means that classifies each of the multi-viewpoint images captured by an imaging device having a plurality of different viewpoints and a plurality of different spectral sensitivities into a spectral sensitivity group having the same spectral sensitivity, a virtual multi-viewpoint image generation means that uses the multi-viewpoint image at each of the viewpoints as a reference image and converts other multi-viewpoint images that are in the vicinity of the viewpoint of the reference image and belong to different spectral sensitivity groups into images captured from the viewpoint of the reference image to generate a virtual multi-viewpoint image, a texture image generation means that generates a texture image corresponding to the spectral sensitivity of the spectral sensitivity group from each of the reference image and virtual multi-viewpoint images in the spectral sensitivity group, and a spectral texture image generation means that estimates a spectral reflectance spectrum of four or more bands of the target object from each of the texture images corresponding to each of the spectral sensitivities and generates the spectral texture image of the three-dimensional shape model.
以上説明したように、本発明によれば、一般的なユーザが取得可能な市場に流通している、高価なハイパースペクトルカメラよりも安価な撮像装置の撮像画像により、対象物体の分光反射率を反映したテクスチャ画像を簡易に生成することができる分光テクスチャ画像生成システム、分光テクスチャ画像生成方法及びプログラムを提供することができる。 As described above, the present invention provides a spectral texture image generation system, a spectral texture image generation method, and a program that can easily generate a texture image that reflects the spectral reflectance of a target object using images captured by an imaging device that is less expensive than expensive hyperspectral cameras available on the market to general users.
<第1の実施形態>
以下、本発明の第1の実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態による分光テクスチャ画像生成システムの構成例を示すブロック図である。本実施形態においては、図示しない外部装置から、三次元形状モデルとして復元される対象の対象物体を撮像した撮像画像が視点画像のデータとして供給される。この視点画像の各々は、異なる視点から撮像された多視点画像である。また、視点画像の各々は、複数の異なる分光感度の撮像装置のそれぞれで撮像された、同一及び異なる視点の撮像画像データが含まれている。また、本実施形態において用いる撮像装置は、ハイパースペクトルカメラではなく、例えば、一般のユーザが利用するデジタルカメラなどである。本実施形態においては、多視点画像を複数の視点画像(異なる視点、異なる分光感度を有する撮像装置で撮像された撮像画像)の集合体として説明する。
First Embodiment
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a spectral texture image generating system according to a first embodiment of the present invention. In this embodiment, captured images of a target object to be restored as a three-dimensional shape model are supplied as viewpoint image data from an external device (not shown). Each of these viewpoint images is a multi-view image captured from different viewpoints. Each of the viewpoint images includes captured image data of the same and different viewpoints captured by each of a plurality of imaging devices with different spectral sensitivities. The imaging device used in this embodiment is not a hyperspectral camera, but is, for example, a digital camera used by a general user. In this embodiment, a multi-view image is described as a collection of multiple viewpoint images (captured images captured by imaging devices having different viewpoints and different spectral sensitivities).
図1において、分光テクスチャ画像生成システム100は、データ入出力部101、多視点画像分類部102、仮想多視点画像生成部103、分光画像生成部104、分光テクスチャ画像生成部105、可視化用テクスチャ画像生成部106、多視点画像記憶部107、三次元形状モデル記憶部108、分光画像記憶部109及び分光テクスチャ画像記憶部110の各々を備えている。
In FIG. 1, the spectral texture
データ入出力部101は、外部装置から供給される対象物体を各視点毎に撮像した視点画像のデータの各々を多視点画像記憶部107に多視点画像として書き込んで記憶させる。
また、データ入出力部101は、上記多視点画像を用いて復元した、対象物体の三次元形状モデルのデータを、三次元形状モデル記憶部108に書き込んで記憶させる。三次元形状モデルは、三次元点群から復元されたポリゴンメッシュで形成されたサーフェースモデルである。
また、データ入出力部101は、三次元形状モデルを復元した外部装置から供給される、多視点画像を撮像した視点座標及び視点方向を示す視点情報、多視点画像を撮像した撮像装置のカメラパラメータ、及び多視点画像を撮像した環境における光源の分光分布(光源分光分布)のデータを、多視点画像記憶部107に書き込んで記憶させる。
さらに、データ入出力部101は、外部装置からアクセスされ、分光テクスチャ画像の送信を要求された場合、分光テクスチャ画像(後述)の各々を、分光テクスチャ画像記憶部110から読み出して外部装置に出力する。
The data input/
Furthermore, the data input/
In addition, the data input/
Furthermore, when the data input/
図2は、多視点画像記憶部107に書き込まれて記憶されている多視点画像情報テーブルの構成例を示す図である。図2に示す多視点画像情報テーブルは、レコード毎に、多視点画像識別情報に対応して、撮像装置種別、視点情報、カメラパラメータ、画像データインデックス及び分光分布データインデックスの各々の欄が設けられている。
多視点画像識別情報は、個々の多視点画像の各々を一意に識別する識別情報(例えば、供給された際の順番を示す番号など)である。視点位置は、例えば、撮像装置の外部パラメータを示し、三次元形状モデルの三次元空間座標系(世界座標系)における撮像装置のレンズの中心座標(以下、視点位置)、レンズの光軸方向(光軸のベクトル、以下、光軸ベクトル)を示す情報である。
Fig. 2 is a diagram showing an example of the configuration of a multi-viewpoint image information table written and stored in the multi-viewpoint
The multi-viewpoint image identification information is identification information that uniquely identifies each of the individual multi-viewpoint images (e.g., a number indicating the order in which the images were supplied). The viewpoint position is, for example, information indicating an external parameter of the imaging device, and indicating the center coordinates of the lens of the imaging device (hereinafter, viewpoint position) in the three-dimensional spatial coordinate system (world coordinate system) of the three-dimensional shape model, and the optical axis direction of the lens (optical axis vector, hereinafter, optical axis vector).
また、カメラパラメータは、例えば、撮像装置の内部パラメータを示し、視点画像を撮像した際の撮像装置の焦点距離、画像中心、画像の分解能(画素数)及び歪収差係数などである。画像データインデックスは、多視点画像記憶部107において多視点画像のデータが書き込まれた領域を示すアドレスである。分光感度データインデックスは、撮像装置の分光感度のデータが書き込まれた領域を示すアドレスである。分光分布データインデックスは、多視点画像記憶部107において、外部装置から供給される対象物体の多視点画像を撮像した環境の光源の分光分布(光源分光分布)のデータが書き込まれた領域を示すアドレスである。
The camera parameters indicate, for example, internal parameters of the imaging device, such as the focal length of the imaging device when the viewpoint image was captured, the image center, the image resolution (number of pixels), and the distortion aberration coefficient. The image data index is an address indicating an area in the multi-viewpoint
図1に戻り、多視点画像分類部102は、多視点画像記憶部107に記憶されている多視点画像の各々を、異なる分光感度毎に設けられた分光感度グループそれぞれに分類する。そして、多視点画像分類部102は、多視点画像記憶部107における分光感度グループ毎の分光感度グループデータテーブルに、それぞれの分光感度グループに分類された多視点画像の各々を書き込んで記憶させる。
Returning to FIG. 1, the multi-viewpoint
図3は、多視点画像記憶部107における分光感度グループデータテーブルの構成例を示す図である。分光感度グループデータテーブルは、分光感度グループ毎に設けられ、分光感度グループの分光感度のデータが示されている。また、分光感度グループデータテーブルは、レコード毎に、多視点画像識別情報、画像インデックス、視点情報、カメラパラメータ及び分光分布データインデックスの欄を備えている。
Figure 3 is a diagram showing an example of the configuration of a spectral sensitivity group data table in the multi-viewpoint
例えば、分光感度がそれぞれ異なる3台の撮像装置で撮像した場合、視点画像の各々は、異なる分光感度が3種類であるため、3個の分光感度グループに分類される。3個の分光感度グループの各々は、それぞれが同一数の多視点画像であっても、異なった数の多視点画像を有してもよい。また、分光感度グループデータテーブルには、分光感度データインデックスが付加されている。分光感度データインデックスは、撮像装置の分光感度のデータが書き込まれた領域を示すアドレスである。 For example, when capturing images using three imaging devices each with a different spectral sensitivity, the viewpoint images each have three different types of spectral sensitivity and are therefore classified into three spectral sensitivity groups. Each of the three spectral sensitivity groups may have the same number of multi-view images or a different number of multi-view images. In addition, a spectral sensitivity data index is added to the spectral sensitivity group data table. The spectral sensitivity data index is an address that indicates the area where the spectral sensitivity data of the imaging devices is written.
視点画像識別情報は、個々の多視点画像を識別する識別情報(例えば、供給された際の順番を示す番号など)である。画像インデックスは、多視点画像記憶部107において多視点画像のデータが書き込まれた領域を示すアドレスである。視点位置は、例えば、撮像装置の外部パラメータを示し、世界座標系における視点位置及び光軸ベクトルを示す情報である。カメラパラメータは、例えば、撮像装置の内部パラメータを示し、視点画像を撮像した際の撮像装置の焦点距離、画像中心、画像の分解能及び歪収差係数などである。分光分布データインデックスは、多視点画像記憶部107において、外部装置から供給される対象物体の多視点画像を撮像した環境の光源分光分布のデータが書き込まれた領域を示すアドレスである。
The viewpoint image identification information is identification information for identifying each multi-view image (e.g., a number indicating the order in which they were supplied). The image index is an address indicating an area in the multi-view
図4は、第1の実施形態の分光テクスチャ画像生成システムによる分光テクスチャ画像の生成を説明する概念図である。撮像装置としては、例えば分光感度の異なる撮像装置A1、A2及びA3の3台を用いている。
図4(a)は、異なる視点位置及び光軸ベクトルで対象物体500を撮像した多視点画像の各々(多視点画像601から607など)を示している。ここで、多視点画像601、604及び607は、撮像装置A3で撮像されている。また、多視点画像602及び605は、撮像装置A1で撮像されている。多視点画像603及び606は、撮像装置A2で撮像されている。
4 is a conceptual diagram for explaining generation of a spectral texture image by the spectral texture image generation system of the first embodiment. As the imaging devices, for example, three imaging devices A1, A2, and A3 having different spectral sensitivities are used.
4A shows each of the multi-viewpoint images (such as multi-viewpoint images 601 to 607) captured of the
図4(b)は、対象多視点画像から仮想多視点画像の生成する処理を示している。
多視点画像601を基準多視点画像とし、多視点画像601を撮像した撮像装置A3と分光感度の異なる撮像装置A1、A2で撮像した多視点画像602及び603を対象多視点画像とし、対象多視点画像である多視点画像602及び603から、多視点画像601の視点情報と同様の視点情報を有する仮想視点画像のそれぞれの生成が行われる。
同様に、多視点画像602を基準多視点画像とし、多視点画像601を撮像した撮像装置A1と分光感度の異なる撮像装置A3、A2で撮像した多視点画像601及び603を対象多視点画像とし、対象多視点画像である多視点画像601及び603から、多視点画像602の視点情報と同様の視点情報を有する仮想視点画像のそれぞれの生成を示している。
FIG. 4B shows a process for generating a virtual multi-viewpoint image from a target multi-viewpoint image.
Multi-viewpoint image 601 is used as a reference multi-viewpoint image, and multi-viewpoint images 602 and 603 captured by imaging devices A1 and A2 having different spectral sensitivities from the imaging device A3 that captured multi-viewpoint image 601 are used as target multi-viewpoint images, and virtual viewpoint images having viewpoint information similar to the viewpoint information of multi-viewpoint image 601 are generated from multi-viewpoint images 602 and 603, which are the target multi-viewpoint images.
Similarly, multi-viewpoint image 602 is used as a reference multi-viewpoint image, and multi-viewpoint images 601 and 603 captured by imaging devices A3 and A2, which have different spectral sensitivities from the imaging device A1 that captured multi-viewpoint image 601, are used as target multi-viewpoint images, and the generation of virtual viewpoint images having viewpoint information similar to the viewpoint information of multi-viewpoint image 602 is shown from multi-viewpoint images 601 and 603, which are the target multi-viewpoint images.
多視点画像603を基準多視点画像とし、多視点画像603を撮像した撮像装置A2と分光感度の異なる撮像装置A1、A3で撮像した多視点画像602及び604を対象多視点画像とし、対象多視点画像である多視点画像602及び604から、多視点画像602の視点情報と同様の視点情報を有する仮想視点画像のそれぞれの生成を示している。
また、多視点画像604から607の各々も、それぞれ基準多視点画像とし、分光感度の異なる撮像装置で撮像した多視点画像を対象多視点画像とし、対象多視点画像から仮想多視点画像の生成(変換)の処理を行う。
Multi-viewpoint image 603 is used as a reference multi-viewpoint image, and multi-viewpoint images 602 and 604 captured by imaging devices A1 and A3 having different spectral sensitivity from the imaging device A2 that captured multi-viewpoint image 603 are used as target multi-viewpoint images.The figure shows the generation of virtual viewpoint images having viewpoint information similar to the viewpoint information of multi-viewpoint image 602 from multi-viewpoint images 602 and 604, which are the target multi-viewpoint images.
In addition, each of the multi-viewpoint images 604 to 607 is also used as a reference multi-viewpoint image, and multi-viewpoint images captured by imaging devices with different spectral sensitivities are used as target multi-viewpoint images, and a process of generating (converting) a virtual multi-viewpoint image is performed from the target multi-viewpoint images.
図4(c)は、各視点情報における対象多視点画像及び仮想多視点画像の各々から、分光画像(ハイパースペクトル画像)を生成する処理を示している。分光画像は、例えば、波長400nmから700nmの10nm毎に生成する(後述)。
図4(d)は、各視点情報の分光画像を用いて、対象物体500の三次元形状モデルに対する分光テクスチャ画像を生成する処理を示している。分光テクスチャ画像は、例えば、波長400nmから700nmの10nm毎に生成する(後述)。
4C shows a process of generating a spectral image (hyperspectral image) from each of the target multi-view image and the virtual multi-view image in each viewpoint information. The spectral image is generated, for example, at 10 nm intervals from
4D shows a process of using the spectral images of each viewpoint information to generate spectral texture images for a three-dimensional shape model of the
図1に戻り、仮想多視点画像生成部103は、各視点位置における多視点画像を基準多視点画像とし、この基準多視点画像の近傍にある他の視点位置における、基準多視点画像と異なる分光感度グループに属する多視点画像を対象多視点画像とする。そして、仮想多視点画像生成部103は、対象多視点画像の各々を、基準多視点画像と同様の視点位置、光軸ベクトルから撮像された撮像画像に変換し、仮想多視点画像の生成を行う。
Returning to FIG. 1, the virtual multi-viewpoint
このとき、仮想多視点画像生成部103は、仮想多視点画像に変換する対象多視点画像を選択する際、以下の第1条件から第3条件までの3個の条件の全てを満たした場合、基準多視点画像における三次元形状モデルの部分が、異なった視点位置及び光軸ベクトルの対象多視点画像から変換した仮想多視点画像にて再現できると判定する。
At this time, when selecting a target multi-viewpoint image to be converted into a virtual multi-viewpoint image, if all three of the following conditions, the first condition, the second condition, and the third condition, are satisfied, the virtual multi-viewpoint
図5は、仮想多視点画像に変換可能な対象多視点画像を選択する処理を説明する図である。仮想多視点画像生成部103は、基準多視点画像に撮像されている三次元形状モデル200における部分201が、仮想多視点画像に変換した際に存在する対象多視点画像を選択する際、分光感度グループ毎に対象多視点画像の各々の視点位置における部分201の可視性の判定を行う。
仮想多視点画像生成部103は、以下の第1条件から第3条件までの3個の条件の全てを満たした場合、三次元形状モデルの部分が、それぞれの視点画像の視点位置からの可視性を有すると判定する。
5 is a diagram for explaining a process for selecting a target multi-viewpoint image that can be converted into a virtual multi-viewpoint image. When selecting a target multi-viewpoint image in which a
If all three conditions, the first condition to the third condition below, are satisfied, the virtual
ここで、基準多視点画像に撮像された三次元形状モデルの部分が視点画像に投影され(第1条件)、当該部分の法線ベクトル及び対象多視点画像の光軸ベクトルの内積が負であり(第2条件)、かつ部分が光軸ベクトル方向において他の部分に遮られない視点位置の対象多視点画像である(第3の条件)場合、視点位置が上記3個の条件を満たす場合に仮想多視点画像に変換可能と判定され、この条件を満たす視点位置の対象多視点画像が、仮想多視点画像に変換する対象多視点画像として選択される。 Here, if a portion of the three-dimensional shape model captured in the reference multi-view image is projected onto a viewpoint image (first condition), the dot product of the normal vector of that portion and the optical axis vector of the target multi-view image is negative (second condition), and the portion is a target multi-view image at a viewpoint position that is not obstructed by other portions in the optical axis vector direction (third condition), then if the viewpoint position satisfies the above three conditions, it is determined that the target multi-view image can be converted into a virtual multi-view image, and the target multi-view image at the viewpoint position that satisfies these conditions is selected as the target multi-view image to be converted into the virtual multi-view image.
ここで、第2条件は、法線ベクトルと光軸ベクトルとが向かい合う、すなわち法線ベクトルが三次元形状モデルの部分から外部に向き、光軸ベクトルが視点位置から三次元形状モデルの部分に向くことで、視点位置から三次元形状モデルの部分が視認できるか否かの条件の一つとなる。
一方、仮想多視点画像生成部103は、視点位置が第1条件、第2条件、第3条件のいずれか一つでも満たされない場合、その視点位置の対象多視点画像を仮想多視点画像に変換する対象多視点画像として選択しない。
Here, the second condition is that the normal vector and the optical axis vector are opposite to each other, i.e., the normal vector points outward from the part of the three-dimensional shape model and the optical axis vector points from the viewpoint position to the part of the three-dimensional shape model, which is one of the conditions for whether or not a part of the three-dimensional shape model can be seen from the viewpoint position.
On the other hand, if the viewpoint position does not satisfy any one of the first condition, the second condition, or the third condition, the virtual multi-viewpoint
図5において、視点位置301が第2条件及び第3条件を満たさず、視点位置302が第2条件を満たすが第3条件を満たしていない。視点位置303から306までは第1条件、第2条件及び第3条件を満たしているが、ここで、第2条件が部分の法線ベクトル及び視点画像の視線ベクトルの内積が負である条件である。このため、第1条件、第2条件及び第3条件の全てを満たした可視性ありとして全てを選択してもよいし、第1条件、第2条件及び第3条件の全てを満たした視点位置から、第2条件において所定の内積の範囲内の視点位置の視点画像を選択するようにしてもよい。
一方、視点位置307は、第2条件及び第3条件を満たすが、視点位置において部分201が視点画像に投影されないため、第1条件を満たしていない。
5,
On the other hand, the
また、仮想多視点画像生成部103は、仮想多視点画像に変換可能と判定された各対象多視点画像に対して、三次元形状モデルの部分のデータと、視点位置のカメラパラメータ(外部パラメータ)とを用いて、各視点の可視性に対応する適性スコアを求める構成としてもよい。この構成の場合、仮想多視点画像生成部103は、適性スコアの高い順に所定の数の視点位置の対象多視点画像を選択(仮想多視点画像に変換可能な対象視点画像として一部の視点位置の対象視点画像を選択)する。
また、仮想多視点画像生成部103は、各分光感度グループから1枚ずつ対象多視点画像を選択してもよいし、各分光感度グループから1枚以上の複数枚の対象多視点画像を選択してもよい。例えば、第1条件、第2条件、第3条件を満たした多視点画像の中から1枚を選択してもよいし、第1条件、第2条件、第3条件を満たした多視点画像のすべてを対象多視点画像として選択してもよい。複数枚の対象多視点画像を選択した場合、仮想多視点画像生成部103は、複数枚の対象多視点画像の対応する画素の平均値や中央値を用いて仮想多視点画像を生成する。
The virtual
In addition, the virtual multi-viewpoint
図1に戻り、仮想多視点画像生成部103は、対象多視点画像における三次元形状モデルの所定の範囲の部分の画像を、基準多視点画像と同様の視点位置及び光軸ベクトルの2次元平面に変換する座標変換行列(対象多視点画像の二次元座標系を、基準多視点画像の二次元座標系へ変換する行列であり、拡大・縮小、回転、平行移動、アフィン変換及び射影変換の各行列を含む)を、対象多視点画像毎に生成する。
仮想多視点画像生成部103は、三次元形状モデルの所定の範囲の部分における3次元形状モデルの表面を構成するポリゴンメッシュの頂点座標値(世界座標系における座標値、以下ポリゴンメッシュ頂点座標値と示す)の各々と、対象多視点画像における画素の座標A(対象多視点画像の二次元座標系)との対応関係を求める。
また、仮想多視点画像生成部103は、三次元形状モデルの所定の範囲の部分における3次元形状モデルの表面を構成するポリゴンメッシュ頂点座標の各々と、基準多視点画像における画素の座標B(基準多視点画像の二次元座標系)との対応関係を求める。
Returning to Figure 1, the virtual multi-viewpoint
The virtual multi-viewpoint
In addition, the virtual multi-viewpoint
これにより、仮想多視点画像生成部103は、ポリゴンメッシュ頂点座標により、対象多視点画像と基準多視点画像との2次元座標系の各々において対応する画素の各々の座標A、Bそれぞれを取得することができ、対象多視点画像と基準多視点画像との対応する画素の座標A、Bの各々を用いて座標変換行列を生成する。
そして、仮想多視点画像生成部103は、対象多視点画像の2次元座標系の各々の画素の座標Aを、求めた座標変換行列により、基準多視点画像の2次元座標系の各々の画素の座標Bに変換し、仮想多視点画像を生成する。
ここで、仮想多視点画像生成部103は、基準多視点画像に投影される三次元モデルのポリゴンメッシュごとに、対象多視点画像を変更してもよい。これは、異なるポリゴンメッシュでは、対象多視点画像を選択する第1条件、第2条件、第3条件を満たす視点が異なるためである。すなわち、仮想多視点画像生成部103は、基準多視点画像の画素ごとに、異なる視点の画像を対象視点画像として選択して、仮想多視点画像を生成してもよい。
As a result, the virtual multi-viewpoint
Then, the virtual multi-viewpoint
Here, the virtual multi-viewpoint
図4(b)に示すように、視点情報毎に、異なる分光感度の撮像装置A1からA3の各々で撮像した多視点画像(基準多視点画像及び仮想多視点画像)それぞれが生成される。
このとき、仮想多視点画像生成部103は、ポリゴンメッシュ頂点座標に対応する画素以外の画素に対しては、基準多視点画像の画素の各々に対して、対象多視点画像の座標変換を行った画素が対応するように、画素の統合や補完などの処理を行う。すなわち、仮想多視点画像生成部103は、生成する仮想多視点画像の画素の各々を、基準多視点画像の画素のそれぞれに対して一対一に対応させるための補正処理を行う。
As shown in FIG. 4B, for each piece of viewpoint information, multi-viewpoint images (reference multi-viewpoint images and virtual multi-viewpoint images) captured by the imaging devices A1 to A3 having different spectral sensitivities are generated.
At this time, for pixels other than those corresponding to the polygon mesh vertex coordinates, virtual multi-viewpoint
また、仮想多視点画像生成部103は、視点情報の各々に対応させて、同一視点多視点画像テーブルを多視点画像記憶部107に生成し、基準多視点画像及び仮想多視点画像の各々の情報を同一視点多視点画像テーブルに対して書き込んで記憶させる。
図6は、多視点画像記憶部107における同一視点多視点画像テーブルの構成例を示す図である。同一視点多視点画像テーブルは、視点情報毎に生成されるため、視点情報が記載される欄が設けられている。また、同一視点多視点画像テーブルは、基準多視点画像に対応したレコードにおいて、基準視点画像識別情報、画像データインデックス、カメラパラメータ、分光感度データインデックス及び分光分布データインデックスの各々の欄が設けられている。
In addition, the virtual multi-viewpoint
6 is a diagram showing an example of the configuration of a same-viewpoint multi-viewpoint image table in the multi-viewpoint
また、基準視点画像識別情報は、基準多視点画像とされた多視点画像の多視点画像識別情報である。画像データインデックスは、基準多視点画像とされた多視点画像のデータが書き込まれた領域のアドレスを示している。カメラパラメータは、基準多視点画像とされた多視点画像を撮像した撮像装置の内部パラメータを示し、視点画像を撮像した際の撮像装置の焦点距離、画像中心、画像の分解能及び歪収差係数などである。分光感度インデックスは、基準多視点画像とされた多視点画像を撮像した撮像装置の分光感度データが書き込まれた領域のアドレスを示している。分光感度インデックスは、基準多視点画像とされた多視点画像が撮像された環境の光源の分光分布データが書き込まれた領域のアドレスを示している。 The reference viewpoint image identification information is the multi-viewpoint image identification information of the multi-viewpoint image that is set as the reference multi-viewpoint image. The image data index indicates the address of an area in which data of the multi-viewpoint image that is set as the reference multi-viewpoint image is written. The camera parameters indicate internal parameters of the imaging device that captured the multi-viewpoint image that is set as the reference multi-viewpoint image, and include the focal length of the imaging device when the viewpoint image was captured, the image center, the image resolution, and the distortion aberration coefficient. The spectral sensitivity index indicates the address of an area in which spectral sensitivity data of the imaging device that captured the multi-viewpoint image that is set as the reference multi-viewpoint image is written. The spectral sensitivity index indicates the address of an area in which spectral distribution data of the light source of the environment in which the multi-viewpoint image that is set as the reference multi-viewpoint image is captured is written.
また、同一視点多視点画像テーブルは、対象多視点画像に対応したレコードにおいて、対象視点画像識別情報、画像データインデックス、カメラパラメータ、分光感度データインデックス及び分光分布データインデックスの各々の欄が設けられている。対象視点画像識別情報は、対象多視点画像とされた多視点画像の多視点画像識別情報である。画像データインデックスは、対象多視点画像とされた多視点画像のデータが書き込まれた領域のアドレスを示している。 The same-viewpoint multi-viewpoint image table also has columns for target viewpoint image identification information, image data index, camera parameters, spectral sensitivity data index, and spectral distribution data index in the records corresponding to the target multi-viewpoint image. The target viewpoint image identification information is the multi-viewpoint image identification information of the multi-viewpoint image that has been determined as the target multi-viewpoint image. The image data index indicates the address of the area where the data of the multi-viewpoint image that has been determined as the target multi-viewpoint image has been written.
また、カメラパラメータは、対象多視点画像とされた多視点画像を撮像した撮像装置の内部パラメータを示し、視点画像を撮像した際の撮像装置の焦点距離、画像中心、画像の分解能及び歪収差係数などである。分光感度インデックスは、対象多視点画像とされた多視点画像を撮像した撮像装置の分光感度データが書き込まれた、多視点画像記憶部107における領域のアドレスを示している。分光感度インデックスは、対象多視点画像とされた多視点画像が撮像された環境の光源の分光分布データが書き込まれた、多視点画像記憶部107における領域のアドレスを示している。
The camera parameters indicate the internal parameters of the imaging device that captured the multi-view image that is the target multi-view image, and include the focal length, image center, image resolution, and distortion aberration coefficient of the imaging device when the viewpoint image was captured. The spectral sensitivity index indicates the address of an area in the multi-view
図1に戻り、分光画像生成部104は、視点情報毎の多視点画像(多視点画像及び仮想多視点画像)から、複数の波長のバンドの各々(例えば、波長400nmから波長700nmにおける10nm毎のバンド)の分光画像のそれぞれを生成する(図4(c))。
ここで、分光画像生成部104は、多視点画像記憶部107における各視点情報に対応する同一視点多視点画像テーブルを参照し、基準多視点画像及び仮想多視点画像の各々の画像データ、分光感度データ及び分光分布データの各々を順次読み出し、画素の各々の所定の波長のバンドにおける分光反射スペクトルを推定する。
Returning to Figure 1, the spectral
Here, the spectral
本実施形態において、分光画像生成部104は、例えば、分光画像記憶部109から、複数の分光反射率基底ベクトルを読み込む。そして、分光画像生成部104は、各視点の多視点画像の画素の分光反射率を、読み込んだ複数の分光反射率基底ベクトルの各々の重み付け和で表現する。分光画像生成部104は、各分光反射率基底ベクトルの重み付けを行う重み係数を推定することにより、三次元形状モデルを復元する際に対象物体を撮像した基準多視点画像及び仮想多視点画像の各々の画素における分光反射スペクトルを推定する。
In this embodiment, the spectral
ここで、分光反射率基底ベクトルは、主成分分析を用いて複数の分光反射率データの集合である分光反射率データ群から、当該分光反射率データ群を表現するための分光反射率基底ベクトルとして、予め導出されている。
この主成分分析においては、分光反射率の実際の次元よりも、少ない数の分光反射率基底ベクトルの組み合わせで、分光反射率を表現できるようになる。すなわち、分光反射率基底ベクトルを用いることにより、推定する対象である分光反射率の次元を圧縮し、計算負荷を低減させる。
Here, the spectral reflectance basis vectors are derived in advance from a spectral reflectance data group, which is a collection of a plurality of pieces of spectral reflectance data, by using principal component analysis as spectral reflectance basis vectors for expressing the spectral reflectance data group.
In this principal component analysis, it becomes possible to express the spectral reflectance by a combination of a smaller number of spectral reflectance basis vectors than the actual dimensions of the spectral reflectance. In other words, by using the spectral reflectance basis vectors, the dimensions of the spectral reflectance to be estimated are compressed, and the calculation load is reduced.
すなわち、分光画像生成部104は、以下の(1)式示すように、複数の分光反射率基底ベクトルB=[b1,b2,…]Tの重み付け和で表し、この重み付けを行うため、分光反射率基底ベクトルの各々の重み係数r=[r1,r2,…]Tを求めることにより、分光反射スペクトルsを推定している。ここで、分光反射率基底ベクトルは、例えば、セットとして分光画像記憶部109に予め記憶されている。また、分光画像記憶部109において、分光反射率基底ベクトルは、主成分分析における主成分得点の高い順に複数配列して記憶されており、所定の順までの分光反射率基底ベクトルを必要に応じた数を読み込んで用いる構成としても良い。
That is, the spectral
図7は、分光反射率基底ベクトルを合成して分光反射率を表現することを示す概念図である。図7に示すように、分光反射スペクトルsは、所定の物体の各々の分光反射率を用いた主成分分析で得られた分光反射率基底ベクトルb1からbNrの各々に対して、それぞれ重み係数を乗算して、乗算結果を合成することで得られる。
すなわち、分光画像生成部104は、必要な数の分光反射率基底ベクトルb1からbNrを分光画像記憶部109から抽出する。
そして、分光画像生成部104は、抽出した分光反射率基底ベクトルb1からbNrの各々の重み係数r1からrNrのそれぞれを、基準多視点画像の各々の画素の画素値となる分光反射スペクトルsが得られるように推定し、推定結果から分光反射スペクトルsを求める(後述)。
Fig. 7 is a conceptual diagram showing how spectral reflectance is expressed by combining spectral reflectance basis vectors. As shown in Fig. 7, the spectral reflectance spectrum s is obtained by multiplying each of the spectral reflectance basis vectors b1 to bNr obtained by principal component analysis using the spectral reflectances of each of the predetermined objects by a weighting coefficient and combining the multiplication results.
That is, the spectral
Then, the spectral
図1に戻り、分光画像生成部104は、上記(1)式で表した分光反射スペクトルに対し、以下の(2)式を解くことにより、各重み係数rを推定する。そして、分光画像生成部104は、推定した重み係数により、(1)式により分光反射スペクトルsの推定を行う。ここで、分光反射スペクトルsiは、例えば、400nmから700nmの波長範囲を10nm刻みでサンプリングした31次元ベクトルとして表している。
Returning to FIG. 1, the spectral
上記(2)式において、pm,kは、m番目の多視点画像のk番目のチャンネルの画素値である。すなわち、pm,kにおいて、mは、同一視点多視点画像テーブルの分光画像生成用多視点画像群(基準多視点画像及び仮想多視点画像)における多視点画像を示す番号である。また、kは、多視点画像における部分における色成分のチャンネルを示している。例えば、部分が色成分R、G及びBの画素値で示されていれば、例えばチャンネル(バンド)1が色成分Rであり、チャンネル2が色成分Gであり、チャンネル3が色成分Bである。また、各多視点画像から画素値を読み出す画素は、分光画像生成用多視点画像群における基準多視点画像の各々に対応する画素として、仮想多視点画像それぞれの画像データから抽出する。
In the above formula (2), p m,k is the pixel value of the k-th channel of the m-th multi-view image. That is, in p m,k , m is a number indicating a multi-view image in the multi-view image group for generating a spectral image (reference multi-view image and virtual multi-view image) of the same-view multi-view image table. Also, k indicates the channel of the color component in a part in the multi-view image. For example, if a part is indicated by pixel values of color components R, G, and B, for example, channel (band) 1 is color component R,
また、(2)式において、行列Cm、kは、m番目の多視点画像のk番目のチャンネル(色成分の波長帯域)の分光感度を示している。このCm、kにおける要素cm,k(λ)は、分光画像生成用多視点画像群におけるm番目の多視点画像のk番目のチャンネルにおける波長λの分光感度を示している。
また、光源の分光分布lは、すでに計測された分光分布データとして、分光画像記憶部109に書き込まれている。分光画像生成部104は、分光画像生成用多視点画像群における多視点画像の各々が撮像された環境における光源の分光分布を多視点画像記憶部107の同一視点多視点画像テーブルから読み出す。
In addition, in formula (2), the matrix C m,k indicates the spectral sensitivity of the k-th channel (wavelength band of color components) of the m-th multi-view image. The element c m,k (λ) in C m,k indicates the spectral sensitivity of the wavelength λ in the k-th channel of the m-th multi-view image in the multi-view image group for generating a spectral image.
The spectral distribution l of the light source is written as already measured spectral distribution data in the spectral
ここで、分光画像生成部104は、分光画像生成用多視点画像群における分光感度の数に対応して、分光画像記憶部109から分光反射率基底ベクトルのセットを選択して読み出す構成としてもよい。
また、(2)式を解く際、分光反射率データを表すために用いる分光反射率基底ベクトル(主成分)の数(以下、分光反射率基底ベクトル数)Nrの上限は、例えば、多視点画像を撮像する分光感度グループの数(撮像装置の数、あるいは色彩変化フィルタによる分光感度の調整数など)に基づいて決定される。
Here, the spectral
Furthermore, when solving equation (2), the upper limit of the number of spectral reflectance basis vectors (principal components) used to represent the spectral reflectance data (hereinafter, the number of spectral reflectance basis vectors) Nr is determined based on, for example, the number of spectral sensitivity groups that capture multi-viewpoint images (the number of imaging devices, the number of spectral sensitivity adjustments using color-changing filters, etc.).
q個の分光感度グループにおける多視点画像を用いる場合、「Nr(分光反射率基底ベクトル数)=q(分光感度の種類の数、分光感度グループ数)×k(チャンネルの数、以下チャンネル数)」の関係式で決定される。すなわち、分光反射率データを示す分光反射率基底ベクトル数Nrが分光感度グループ数qのチャンネル数k倍以下であれば、(3)式を解くことが可能である。
一例としては、3台の分光感度の異なる撮像装置を用い、チャンネルがR、G及びBの3個である場合、基底ベクトルの上限は、9(=3×3)となる。
When using multi-viewpoint images in q spectral sensitivity groups, it is determined by the relational expression " Nr (number of spectral reflectance basis vectors) = q (number of spectral sensitivity types, number of spectral sensitivity groups) x k (number of channels, hereinafter referred to as channel number)." In other words, if the number Nr of spectral reflectance basis vectors indicating the spectral reflectance data is equal to or less than k times the number of channels of the number q of spectral sensitivity groups, it is possible to solve expression (3).
As an example, when three imaging devices with different spectral sensitivities are used and there are three channels, R, G, and B, the upper limit of the basis vectors is 9 (=3×3).
しかし、(3)式を解く際にノイズの影響を抑制するためには、分光反射率基底ベクトル数Nrが、分光感度グループ数qのチャンネル数k倍未満、例えば「Nr=q×k-1」として運用することが望ましい。この場合、3台の分光感度の異なる撮像装置を用い、チャンネルがR、G及びBの3個である場合、分光反射率基底ベクトルの上限は、8(=3×3-1)となる。 However, in order to suppress the influence of noise when solving equation (3), it is desirable to operate the number of spectral reflectance basis vectors Nr as less than k times the number of channels of the number of spectral sensitivity groups q, for example, as "Nr = q x k - 1." In this case, when three imaging devices with different spectral sensitivities are used and there are three channels, R, G, and B, the upper limit of the spectral reflectance basis vectors is 8 (= 3 x 3 - 1).
また、分光画像生成用多視点画像群が視点情報毎に求められ、基準多視点画像における画素の各々における仮想多視点画像の画素数、すなわち分光感度グループ数qが異なる場合がある。この場合には、基準多視点画像における画素それぞれにおいて、分光画像生成部104が分光画像記憶部109から読み出す分光反射率基底ベクトルのセット(分光反射率基底ベクトル数Nr)が異なる。分光画像の各々の画素は、基準多視点画像における画素それぞれに対応して構成される。
In addition, a group of multi-viewpoint images for generating a spectral image may be obtained for each piece of viewpoint information, and the number of pixels in the virtual multi-viewpoint image for each pixel in the reference multi-viewpoint image, i.e., the number of spectral sensitivity groups q, may differ. In this case, the set of spectral reflectance basis vectors (the number of spectral reflectance basis vectors Nr ) that the spectral
上述した処理により、分光画像生成部104は、同一視点多視点画像テーブルの基準多視点画像の画素の各々に対応した分光画像の画素それぞれの分光反射スペクトルを、基準多視点画像及び仮想多視点画像間で対応する画素の画素値から推定して、視点情報毎における分光画像(所定の波長のバンド数の分光画像)を生成し、分光画像記憶部109における視点情報毎の分光画像テーブルに書き込んで記憶させる。
図8は、本実施形態における分光画像記憶部109に記憶されている分光画像テーブルの構成例を示す図である。図8示す分光画像テーブルは、視点情報の欄が設けられ、またレコード毎に、分光画像識別情報に対応して、バンドの波長及び分光画像データインデックスの各々の欄が設けられている。
Through the above-described processing, the spectral
Fig. 8 is a diagram showing an example of the configuration of a spectral image table stored in the spectral
ここで、視点情報は、分光画像テーブルにおける分光画像の視点情報である。分光画像識別情報は、個々の分光画像を識別する識別情報(例えば、供給された際の順番を示す番号など)である。バンドの波長は、対応する分光画像の分光反射スペクトルの波長帯域を示している。分光画像データインデックスは、分光画像記憶部109において分光画像の画像データが書き込まれた領域を示すアドレスである。
Here, the viewpoint information is the viewpoint information of the spectroscopic image in the spectroscopic image table. The spectroscopic image identification information is identification information that identifies each spectroscopic image (e.g., a number indicating the order in which they were supplied). The wavelength of the band indicates the wavelength band of the spectral reflectance spectrum of the corresponding spectroscopic image. The spectroscopic image data index is an address that indicates the area in the spectroscopic
図1に戻り、分光テクスチャ画像生成部105は、三次元形状モデル記憶部108から、三次元形状モデルのサーフェースを形成するポリゴンメッシュのデータを読み出し、各視点情報における分光画像の各々の輝度値に基づいて、ポリゴンメッシュの展開図(例えば、UV展開を行った展開図)を生成する。
図9は、三次元形状モデルにおけるポリゴンメッシュの展開図の生成を示す概念図である。図9(a)は、ポリゴンメッシュでサーフェースを構成した三次元形状モデルを示している。図9(b)は、上記サーフェースにおけるポリゴンメッシュの各々を2次元座標系に展開した展開図(一例としてUV展開図)を示している。
Returning to Figure 1, the spectral texture
9A and 9B are conceptual diagrams showing the generation of development views of polygon meshes in a three-dimensional shape model. Fig. 9A shows a three-dimensional shape model in which surfaces are configured with polygon meshes. Fig. 9B shows development views (UV development views as an example) in which each of the polygon meshes in the above surfaces is developed in a two-dimensional coordinate system.
例えば、図9(a)のポリゴンメッシュ651及び602の各々と、図9(b)における領域801、802のそれぞれは対応している。すなわち、ポリゴンメッシュ651が展開図の領域801に展開され、ポリゴンメッシュ652が展開図の領域802に展開されている。
ここで、世界座標系における三次元形状モデルのポリゴンメッシュ651の頂点(以下、ポリゴンメッシュ頂点と示す)701から704の各々と、2次元座標系における展開図の領域801の頂点(以下、領域頂点と示す)951、952、953、954のそれぞれが対応している。
同様に、世界座標系における三次元形状モデルのポリゴンメッシュ652のポリゴンメッシュ頂点703から706の各々と、2次元座標系における展開図の領域801の領域頂点953、954、955、956のそれぞれが対応している。
For example, polygon meshes 651 and 602 in Fig. 9A correspond to
Here, each of the vertices (hereinafter referred to as polygon mesh vertices) 701 to 704 of the
Similarly, each of the
分光テクスチャ画像生成部105は、上述した三次元形状モデルにおけるポリコンメッシュ頂点座標値と、展開図における領域頂点座標値(領域頂点の座標)との対応を示す対応座標ルックアップテーブルを生成する。
図10は、三次元形状モデルにおけるポリコンメッシュ頂点座標値と、展開図における領域頂点座標値との対応を示す対応座標ルックアップテーブルの構成例を示す図である。
対応座標ルックアップテーブルは、領域識別情報に対応して、ポリゴンメッシュ頂点座標値と領域頂点座標値との対応関係がレコード単位で示されている。領域識別情報は、展開図における領域の各々を個別に識別する識別情報である。ポリゴンメッシュ頂点座標値は、世界座標系におけるポリゴンメッシュの頂点の各々の座標値である。領域頂点座標値は、展開図における領域(後述のテクスチャ領域)の頂点の各々の座標値である。
The spectral texture
FIG. 10 is a diagram showing an example of the configuration of a correspondence coordinate lookup table indicating the correspondence between the vertex coordinate values of a polygon mesh in a three-dimensional shape model and the vertex coordinate values of an area in a development.
The corresponding coordinate lookup table indicates the correspondence between polygon mesh vertex coordinate values and region vertex coordinate values on a record-by-record basis in response to region identification information. Region identification information is identification information that individually identifies each region in the development. Polygon mesh vertex coordinate values are the coordinate values of each vertex of a polygon mesh in the world coordinate system. Region vertex coordinate values are the coordinate values of each vertex of a region (texture region, described below) in the development.
例えば、図10において、テクスチャ領域識別情報P10001が、図9(a)におけるポリゴンメッシュ651を示している場合、ポリゴンメッシュ頂点701の座標値はポリゴンメッシュ頂点座標値(x1_1、y1_1、z1_1)であり、ポリゴンメッシュ頂点702の座標値はポリゴンメッシュ頂点座標値(x1_2、y1_2、z1_2)であり、ポリゴンメッシュ頂点703の座標値はポリゴンメッシュ頂点座標値(x1_3、y1_3、z1_3)であり、ポリゴンメッシュ頂点704の座標値はポリゴンメッシュ頂点座標値(x1_4、y1_4、z1_4)である。
For example, in FIG. 10, if the texture region identification information P10001 indicates the
また、図10において、図9(b)における領域801を示している場合、領域頂点951の座標値は領域頂点座標値(U1_1、V1_1)であり、領域頂点952の座標値は領域頂点座標値(U1_2、V1_2)であり、領域頂点953の座標値は領域頂点座標値(U1_3、V1_3)であり、領域頂点954の座標値は領域頂点座標値(U1_4、V1_4)である。
この対応座標ルックアップテーブルによれば、ポリゴンメッシュ頂点座標値(x1_1、y1_1、z1_1)、(x1_2、y1_2、z1_2)、(x1_3、y1_3、z1_3)及び(x1_4、y1_4、z1_4)で形成されるポリゴンメッシュが、展開図における領域頂点座標値(U1_1、V1_1)、(U1_2、V1_2)、(U1_3、V1_3)、(U1_4、V1_4)のそれぞれを頂点とする領域に配置して展開されていることが判る。さらに、対応座標ルックアップテーブルは、ポリゴンメッシュ頂点座標値(x1_1、y1_1、z1_1)、(x1_2、y1_2、z1_2)、(x1_3、y1_3、z1_3)及び(x1_4、y1_4、z1_4)の各々が、領域頂点座標値(U1_1、V1_1)、(U1_2、V1_2)、(U1_3、V1_3)、(U1_4、V1_4)のそれぞれに対応していることを示している。
Also, in Figure 10, when showing
According to this corresponding coordinate lookup table, it can be seen that the polygon mesh formed by the polygon mesh vertex coordinate values (x1_1, y1_1, z1_1), (x1_2, y1_2, z1_2), (x1_3, y1_3, z1_3) and (x1_4, y1_4, z1_4) is deployed in an area whose vertices are the area vertex coordinate values (U1_1, V1_1), (U1_2, V1_2), (U1_3, V1_3) and (U1_4, V1_4) in the development drawing. Furthermore, the corresponding coordinate lookup table indicates that each of the polygon mesh vertex coordinate values (x1_1, y1_1, z1_1), (x1_2, y1_2, z1_2), (x1_3, y1_3, z1_3) and (x1_4, y1_4, z1_4) correspond to the area vertex coordinate values (U1_1, V1_1), (U1_2, V1_2), (U1_3, V1_3) and (U1_4, V1_4), respectively.
分光テクスチャ画像生成部105は、分光画像記憶部109における視点情報毎に設けられた同一視点多視点画像テーブルの各々から、同一の波長のバンドの分光画像のそれぞれを読み出す。
そして、分光テクスチャ画像生成部105は、分光画像の各々における画素と、3次元形状モデルのポリゴンメッシュのポリゴンメッシュ頂点座標値との対応を抽出する。ここで、分光テクスチャ画像生成部105は、例えば、視点情報及びカメラパラメータの各々に対応させ、3次元形状モデルのポリゴンメッシュを分光画像に投影させ、ポリゴンメッシュ頂点座標値(すなわち、ポリゴンメッシュの各頂点)と画素(分光画像の座標系における画素の座標値)との対応関係を求める。
The spectral texture
Then, the spectral texture
分光テクスチャ画像生成部105は、ポリゴンメッシュを展開した展開図の各領域の画素の画素値として、ポリゴンメッシュ頂点座標値に対応した分光画像の画素座標値で囲まれた画素領域の画素の画素値(分光反射スペクトル)を付与する。
このとき、分光テクスチャ画像生成部105は、3次元形状モデルにおけるポリゴンメッシュの各々の面の法線に対して、最も平行な光軸ベクトルを有する視点情報に対応する分光画像の画素値を、優先的に分光テクスチャ画像の画素に付与する。
The spectral texture
At this time, the spectral texture
そして、分光テクスチャ画像生成部105は、上述した処理を分光画像の全てに対して行うことにより、展開図における全ての領域における画素の画素値を付与し、使用した分光画像の波長のバンドに対応した波長のバンドの分光テクスチャ画像を生成する。
分光テクスチャ画像生成部105は、上述した分光テクスチャ画像を生成する処理を全ての波長のバンドの分光画像の各々に対して行ない、例えば波長のバンドが31バンドの場合、各々の波長のバンドにそれぞれ対応した31個の分光テクスチャ画像を生成する(図4(d))。
ここで、分光テクスチャ画像生成部105は、1バンドずつ上述した処理を行ってもよいし、複数のバンドで上述した処理をまとめて行ってもよい。例えば、多くの画像フォーマットがRGBの3バンドで表現されることを考えると、3バンドずつまとめて1枚の画像として処理することで、効率的に処理することができる。
The spectral texture
The spectral texture
Here, the spectral texture
分光テクスチャ画像生成部105は、生成した分光テクスチャ画像の各々を、それぞれの波長のバンドと組み合わせて分光テクスチャ画像記憶部110に対して書き込んで記憶させる。
図11は、分光テクスチャ画像記憶部110における分光テクスチャ画像テーブルの構成例を示す図である。
分光テクスチャ画像テーブルは、レコードの各々において、分光テクスチャ画像識別情報と、バンドの波長と、分光テクスチャ画像データインデックスとの欄が設けられている。
The spectral texture
FIG. 11 is a diagram showing an example of the configuration of a spectral texture image table in the spectral texture
The spectral texture image table has columns for spectral texture image identification information, band wavelength, and spectral texture image data index for each record.
分光テクスチャ画像識別情報は、分光テクスチャ画像の各々を個別に識別する識別情報である。バンドの波長は、分光テクスチャ画像識別情報の示す分光テクスチャ画像のバンド(チャンネル)の波長を示している。分光テクスチャ画像データインデックスは、分光テクスチャ画像の画像データが書き込まれた、分光テクスチャ画像記憶部110における領域のアドレスを示している。
図11の分光テクスチャ画像テーブルは、例えば、波長400nmから波長700nmまでの、10nm単位の波長の31個のバンドの各々の分光テクスチャ画像に対応している。
The spectral texture image identification information is identification information for individually identifying each of the spectral texture images. The band wavelength indicates the wavelength of the band (channel) of the spectral texture image indicated by the spectral texture image identification information. The spectral texture image data index indicates the address of the area in the spectral texture
The spectral texture image table in FIG. 11 corresponds to, for example, each of the spectral texture images of 31 bands of wavelengths in 10 nm increments from a wavelength of 400 nm to a wavelength of 700 nm.
可視化用テクスチャ画像生成部106は、三次元形状モデル記憶部108から読み出した三次元形状モデルに対して、所定の条件によって表示部において可視化分光テクスチャ画像のレンダリングを行う。
可視化用テクスチャ画像生成部106は、分光テクスチャ画像の分光反射率(全ての分光画像の各々の分光反射スペクトル)を以下の3パターンの所定の条件により、表示画面に表示可能な波長のバンドの画素値に各々に変換し、当該表示画面に表示する。
The visualization texture
The visualization texture
図12は、パターン#1の条件により処理した分光テクスチャ画像を、三次元形状モデルにレンダリングした例を示す概念図である。
パターン#1は、分光テクスチャ画像における画素の各々の分光反射率を、表示画面に表示可能な色成分RGB(red、green、blue)の三個のバンドに対応する任意の分光感度と、任意の光源の分光分布とを用いて、RGB値のテクスチャ画像をレンダリングした三次元形状モデルの所定の視点位置及び視点方向(光軸ベクトルに対応)からの画像を示している。ここで、任意の分光感度は、例えば、撮像装置の分光感度でも、等色関数を用いてもよい。上記等色関数には、CIE(国際照明委員会)測色基準観察者等色関数などが用いられる。光源の分光分布は、例えば、標準光源D65の分光分布でも、日光、LED(light emitting diode)、蛍光灯、白熱灯などの分光分布でもよい。この分光感度及び分光分布の各々のデータは、予め図示しない記憶部に書き込んで記憶させておき、可視化用テクスチャ画像生成部106が必要に応じて読み出す構成とする。
FIG. 12 is a conceptual diagram showing an example of a spectral texture image processed under the conditions of
このパターン#1の処理において、可視化用テクスチャ画像生成部106は、三次元形状モデル記憶部108から三次元形状モデル901を読み出す。
そして、可視化用テクスチャ画像生成部106は、分光画像記憶部109を参照して、分光テクスチャ画像の各々の画素の画素値による分光反射率を、任意の分光感度及び任意の光源の分光分布を用いて、RGB値で表現されるテクスチャ画像902を生成する。
可視化用テクスチャ画像生成部106は、テクスチャ画像902を三次元形状モデル901にレンダリングした三次元形状モデル903を、所定の視点位置及び視点方向からの画像として表示する。
In processing this
Then, the visualization texture
The visualization texture
図13は、パターン#2の条件により処理した分光テクスチャ画像を、三次元形状モデルにレンダリングした例を示す概念図である。
パターン#2は、任意に3種類の波長のバンドの階調度を、表示画面に表示可能なRGB値の各々のバンドの階調度として表示させる画像を示している。
図13におけるグラフ911に示すように、波長440nmのバンドをRGBにおける色成分Bに置き換え、波長440nmの分光テクスチャ画像の画素値(分光反射スペクトル)を色成分Bの画素値としてする。同様に、波長500nmのバンドをRGBにおける色成分Gに置き換え、波長500nmの分光テクスチャ画像の画素値(分光反射スペクトル)を色成分Gの画素値としてする。また、波長660nmのバンドをRGBにおける色成分Rに置き換え、波長660nmの分光テクスチャ画像の画素値(分光反射スペクトル)を色成分Rの画素値としてする。
FIG. 13 is a conceptual diagram showing an example of a spectral texture image processed under the conditions of
13 , the 440 nm wavelength band is replaced with RGB color component B, and the pixel values (spectral reflectance spectrum) of the spectral texture image at wavelength 440 nm are set as pixel values of color component B. Similarly, the 500 nm wavelength band is replaced with RGB color component G, and the pixel values (spectral reflectance spectrum) of the spectral texture image at
このパターン#2の処理において、可視化用テクスチャ画像生成部106は、三次元形状モデル記憶部108から三次元形状モデル913を読み出す。
そして、可視化用テクスチャ画像生成部106は、分光画像記憶部109を参照して、任意の3個の波長のバンドの分光テクスチャ画像の各々の画素の画素値を、色成分R、G、Bのそれぞれの画素値とし(グラフ911)、RGB値で表現されるテクスチャ画像912を生成する。
可視化用テクスチャ画像生成部106は、テクスチャ画像912を三次元形状モデル913にレンダリングした三次元形状モデル914を、所定の視点位置及び視点方向からの画像として表示する。
In processing this
Then, the visualization texture
The visualization texture
図14は、パターン#3の条件により処理した分光テクスチャ画像を、三次元形状モデルにレンダリングした例を示す概念図である。
図14(a)は、パターン#3としての、分光テクスチャ画像における画素値を、表示装置で表示可能な色成分RGBの各々の画素値に割り振る処理を説明している。
図14(a)においては、いずれかの1個の分光テクスチャ画像における画素の各々の分光反射スペクトルR(λi)の範囲Tを、例えば、高数値範囲H、中数値範囲M、低数値範囲Lに3分割する。λiは、分光テクスチャ画像の各々のバンドの波長を示している(例えば31個のバンドの場合、1≦i≦31である)。
そして、高数値範囲Hの範囲の分光反射スペクトル強度を色成分Rの階調度の範囲に振り分け、中数値範囲Mの範囲の分光反射スペクトル強度を色成分Gの階調度の範囲に振り分け、低数値範囲Lの範囲の分光反射スペクトル強度を色成分Bの階調度の範囲に振り分けるパターン#3の変換ルールを示している。
FIG. 14 is a conceptual diagram showing an example of a spectral texture image processed under the conditions of
FIG. 14A illustrates, as
14A, the range T of the spectral reflectance spectrum R(λi) of each pixel in any one of the spectral texture images is divided into three ranges, for example, a high value range H, a medium value range M, and a low value range L. λi indicates the wavelength of each band of the spectral texture image (for example, in the case of 31 bands, 1≦i≦31).
The conversion rule for
図14(b)において、可視化用テクスチャ画像生成部106は、三次元形状モデル記憶部108から三次元形状モデル921を読み出す。
そして、可視化用テクスチャ画像生成部106は、分光画像記憶部109を参照して、任意の1個の波長のバンドの分光テクスチャ画像の各々の画素の画素値である分光反射スペクトル強度を、上述した変換ルールに対応させて、色成分R、G、Bのそれぞれの階調度の範囲における画素値に割り振り(図4(a))、RGB値で表現されるテクスチャ画像922を生成する。
可視化用テクスチャ画像生成部106は、テクスチャ画像922を三次元形状モデル921にレンダリングした三次元形状モデル923を、所定の視点位置及び視点方向からの画像として表示する。
In FIG. 14B, the visualization texture
Then, the visualization texture
The visualization texture
図15は、本実施形態による三次元形状モデルに対する分光テクスチャ画像を、多視点画像から生成する処理の動作例を示すフローチャートである。
ステップS101:
データ入出力部101は、外部装置から供給される多視点画像における視点画像の各々に対し、それぞれが撮像された際の分光感度の情報を付加して、多視点画像記憶部107に書き込んで記憶させる。
また、データ入出力部101は、外部装置から供給される上記多視点画像から復元されたサーフェースモデル(ポリゴンメッシュでサーフェースが構成)の三次元形状モデルのデータを、多視点画像記憶部107に書き込んで記憶させる。
FIG. 15 is a flowchart showing an example of the operation of a process for generating a spectral texture image for a three-dimensional shape model from multi-viewpoint images according to this embodiment.
Step S101:
The data input/
In addition, the data input/
ステップS102:
多視点画像分類部102は、多視点画像記憶部107を参照して、多視点画像に付加された分光感度に対応して、当該多視点画像の各々を分光感度グループに分類する。
そして、多視点画像分類部102は、分光感度グループに分類した多視点画像の各々を、対応する分光感度グループデータテーブルのそれぞれに書き込んで記憶させる。
Step S102:
The multi-viewpoint
Then, the multi-viewpoint
ステップS103:
仮想多視点画像生成部103は、各視点位置における多視点画像を基準多視点画像とし、この基準多視点画像の近傍にある他の視点位置における、基準多視点画像と異なる分光感度グループに属する多視点画像を対象多視点画像とする。
そして、仮想多視点画像生成部103は、上記対象多視点画像の各々から、基準多視点画像と同一の視点情報で撮像されたとする仮想視点画像を再現できる対象多視点画像を選択する。
そして、仮想多視点画像生成部103は、選択した対象多視点画像の各々を、基準多視点画像と同一の視点位置、光軸ベクトルから撮像された撮像画像に変換し、仮想多視点画像の生成を行い、多視点画像記憶部107における同一多視点画像テーブルに書き込んで記憶させる。
Step S103:
The virtual multi-viewpoint
Then, the virtual
Then, the virtual multi-viewpoint
ステップS104:
分光画像生成部104は、視点情報毎に対応して、同一多視点画像テーブルにおける多視点画像(基準多視点画像及び仮想多視点画像)の各々の画素の各々と、多視点画像それぞれを撮像した撮像装置の分光感度と、光源の分光分布とを用い、(1)式及び(2)式の各々により、各波長のバンドに対応した分光画像それぞれの画素(基準多視点画像の画素に対応)の分光反射スペクトルを求める。
そして、分光画像生成部104は、視点情報毎に、所定の波長のバンド(31個種類)の各々の分光画像(31個)を生成し、分光画像記憶部109における分光画像テーブルに書き込んで記憶させる。
Step S104:
The spectral
Then, the spectral
ステップS105:
分光テクスチャ画像生成部105は、三次元形状モデルのポリゴンメッシュを展開した展開図を作成し、この展開図における各領域の画素の画素値として、ポリゴンメッシュ頂点座標値に対応した分光画像の画素座標値で囲まれた画素領域の画素の画素値として分光反射スペクトルの強度を付与する。
Step S105:
The spectral texture
そして、分光テクスチャ画像生成部105は、視点情報の各々の分光画像の分光反射スペクトルの強度を画素値として分光反射スペクトルの強度を、展開図の全ての領域における画素のそれぞれに付与することで、1個の波長のバンドに対応する分光テクスチャ画像を生成する。
分光テクスチャ画像生成部105は、生成した分光テクスチャ画像を、生成に使用した分光画像の波長のバンドに対応させて、分光テクスチャ画像記憶部110における分光テクスチャ画像テーブルに書き込んで記憶させる。
Then, the spectral texture
The spectral texture
ステップS106:
分光テクスチャ画像生成部105は、全ての波長のバンドの分光テクスチャ画像を生成したか否かの判定を行う。
このとき、分光テクスチャ画像生成部105は、全ての波長のバンドの分光テクスチャ画像を生成したと判定した場合、処理を終了する。
一方、分光テクスチャ画像生成部105は、全ての波長のバンドの分光テクスチャ画像を生成していないと判定した場合、処理をステップS105へ進める。
Step S106:
The spectral texture
At this time, if the spectral texture
On the other hand, if the spectral texture
上述したように、本実施形態によれば、一般的なユーザが取得可能な市場に流通しているデジタルカメラなどの撮像装置により、異なる分光感度及び視点情報(視点位置、光軸ベクトル)により撮像した多視点撮像画像から、視点情報毎に異なる分光感度の仮想多視点画像を生成することで、視点情報単位に複数の分光感度に対応した多視点画像を取得し、視点情報毎のハイパースペクトル画像と同様な分光画像を生成することを可能とし、対象物体の分光反射率を通常の色成分RGBで撮像した画像に比較して、より詳細な分光反射スペクトルとして取得でき、所定の複数の波長のバンド(色成分RGBの3バンドを超えるバンド数(例えば、異なる波長の31バンド))の各々に対応した、対象物体の分光反射率を高精度に反映したテクスチャ画像として、三次元形状モデルに対する分光テクスチャ画像を簡易に生成することができる。 As described above, according to this embodiment, a virtual multi-viewpoint image with different spectral sensitivity for each viewpoint information is generated from a multi-viewpoint captured image captured with different spectral sensitivities and viewpoint information (viewpoint position, optical axis vector) using an imaging device such as a digital camera available on the market that is available to general users. This makes it possible to obtain a multi-viewpoint image corresponding to multiple spectral sensitivities for each viewpoint information unit, and generate a spectral image similar to a hyperspectral image for each viewpoint information. Compared to an image captured with normal RGB color components, the spectral reflectance of the target object can be obtained as a more detailed spectral reflectance spectrum, and a spectral texture image for a three-dimensional shape model can be easily generated as a texture image that accurately reflects the spectral reflectance of the target object corresponding to each of a specified number of wavelength bands (a number of bands exceeding the three bands of RGB color components (e.g., 31 bands of different wavelengths)).
また、本実施形態によれば、複数の波長のバンド(例えば31個)の分光テクスチャ画像を生成し、色成分RGBを表示する表示装置により観察ができるように、各波長の分光テクスチャ画像の各々の画素値を、色成分RGBのそれぞれの画素値に対応させることにより、復元した三次元形状モデルにテクスチャマッピングさせて、上記表示装置によりテクスチャマッピングした三次元形状モデルを観察することが可能であるため、対象物体の分光反射率の状態をより詳細に視認することができる。 In addition, according to this embodiment, a spectral texture image of multiple wavelength bands (e.g., 31 bands) is generated, and the pixel values of the spectral texture images of each wavelength are made to correspond to the pixel values of the respective RGB color components so that the image can be observed on a display device that displays the RGB color components. This allows the texture mapping onto the restored three-dimensional shape model, and the texture-mapped three-dimensional shape model to be observed on the display device, thereby allowing the state of the spectral reflectance of the target object to be viewed in more detail.
<第2の実施形態>
以下、本発明の第2の実施形態について、図面を参照して説明する。
図16は、本発明の第2の実施形態による分光テクスチャ画像生成システムの構成例を示すブロック図である。
図16において、分光テクスチャ画像生成システム100Aは、データ入出力部101、多視点画像分類部102、仮想多視点画像生成部103、テクスチャ画像生成部111、分光テクスチャ画像生成部112、可視化用テクスチャ画像生成部106、多視点画像記憶部107、三次元形状モデル記憶部108、テクスチャ画像記憶部113及び分光テクスチャ画像記憶部110の各々を備えている。以下、第1の実施形態と異なる構成及び動作について説明する。
Second Embodiment
A second embodiment of the present invention will now be described with reference to the drawings.
FIG. 16 is a block diagram showing an example of the configuration of a spectral texture image generating system according to the second embodiment of the present invention.
16, the spectral texture
図17は、第2の実施形態の分光テクスチャ画像生成システムによる分光テクスチャ画像の生成を説明する概念図である。撮像装置としては、例えば、図4の場合と同様に、分光感度の異なる撮像装置A1、A2及びA3の3台を用いている。
図17において、図17(a)における異なる視点位置及び光軸ベクトル(視点情報の条件)で対象物体500の多視点画像を撮像する処理と、図17(b)における対象多視点画像から仮想多視点画像の生成する処理との各々は、それぞれ図4(a)、図4(b)のそれぞれと同様である。
17 is a conceptual diagram for explaining generation of a spectral texture image by the spectral texture image generation system of the second embodiment. As the imaging devices, for example, three imaging devices A1, A2, and A3 having different spectral sensitivities are used, as in the case of FIG.
In Figure 17, the process of capturing multi-viewpoint images of a
図17(c)は、多視点画像記憶部107における視点情報毎の同一多視点画像テーブルの各々を参照し、同一の分光感度の多視点画像(基準多視点画像及び仮想多視点画像)を抽出して、テクスチャ画像を生成する処理である。分光感度B1、B2及びB3の各々の異なる撮像装置でそれぞれ撮像した多視点画像から、分光感度B1のテクスチャ画像951、952、953を生成する。
図17(d)は、分光感度の各々異なるテクスチャ画像から、対象物体500の三次元形状モデルに対する分光テクスチャ画像(ハイパースペクトル画像)それぞれを生成する処理を示している。分光テクスチャ画像は、例えば、波長400nmから700nmの10nm毎に生成する(後述)。
17C shows a process of generating texture images by extracting multi-viewpoint images of the same spectral sensitivity (reference multi-viewpoint image and virtual multi-viewpoint image) with reference to each of the same multi-viewpoint image tables for each viewpoint information in the multi-viewpoint
17D shows a process for generating, from texture images with different spectral sensitivities, spectral texture images (hyperspectral images) for a three-dimensional shape model of a
図16に戻り、テクスチャ画像生成部111は、多視点画像記憶部107における視点情報毎の同一多視点画像テーブルの各々を参照し、同一の分光感度の多視点画像(基準多視点画像及び仮想多視点画像)を抽出して、テクスチャ画像を生成する。
ここで、テクスチャ画像生成部111は、三次元形状モデル記憶部108から三次元形状モデルのデータを読み出す。
テクスチャ画像生成部111は、第1の実施形態における分光テクスチャ画像生成部105と同様に、図9で説明した処理により三次元形状モデルのポリゴンメッシュの展開図を生成する。ここで、各テクスチャ画像に対応する展開図は、多視点画像の分光感度毎に異なる対応座標ルックアップテーブルが生成される。
Returning to Figure 16, the texture
Here, the texture
The
そして、テクスチャ画像生成部111は、展開図における各領域に対応したポリゴンメッシュを投影した、それぞれ視点情報における多視点画像(基準多視点画像及び仮想多視点画像)の領域における画素の画素値を対応付けて付与する。
テクスチャ画像生成部111は、分光感度の各々に対応して生成したテクスチャ画像のそれぞれを、テクスチャ画像記憶部113におけるテクスチャ画像テーブルに対して書き込んで記憶させる(図17(c))。
このとき、テクスチャ画像生成部111は、テクスチャ画像の各々を生成する際に、テクスチャ画像のそれぞれに対応して、図10に示す対応座標ルックアップテーブルを生成する。
Then, the texture
The texture
At this time, when generating each texture image, the texture
図18は、第2の実施形態におけるテクスチャ画像記憶部113におけるテクスチャ画像テーブルの構成例を示す図である。
テクスチャ画像テーブルは、レコードの各々において、テクスチャ画像識別情報と、分光感度データインデックスと、テクスチャ画像データインデックスと、ルックアップテーブルインデックスとの欄が設けられている。
テクスチャ画像識別情報は、分光感度毎に生成されたテクスチャ画像の各々を個別に識別する識別情報である。
FIG. 18 is a diagram showing an example of the configuration of a texture image table in the texture
The texture image table has columns for texture image identification information, a spectral sensitivity data index, a texture image data index, and a lookup table index for each record.
The texture image identification information is identification information that individually identifies each of the texture images generated for each spectral sensitivity.
分光感度データインデックスは、テクスチャ画像に対応する分光感度のデータが書き込まれたテクスチャ画像記憶部113における領域を示すアドレスである。テクスチャ画像インデックスは、テクスチャ画像のデータが書き込まれたテクスチャ画像記憶部113における領域を示すアドレスである。ルックアップテーブルインデックスは、対応座標ルックアップテーブルのデータが書き込まれたテクスチャ画像記憶部113における領域を示すアドレスである。
The spectral sensitivity data index is an address indicating an area in the texture
分光テクスチャ画像生成部112は、テクスチャ画像記憶部113におけるテクスチャ画像テーブルを参照し、テクスチャ画像の各々の分光感度データと、テクスチャ画像における画素の画素値と、テクスチャ画像の対応座標ルックアップテーブルとにより、波長のバンド毎の分光テクスチャ画像を生成する。
ここで、分光テクスチャ画像生成部112は、すでに説明した(1)式及び(2)式により、各波長のバンドの分光テクスチャ画像における画素の各々の分光反射スペクトルを推定する。
The spectral
Here, the spectral texture
このとき、分光テクスチャ画像生成部112は、各テクスチャ画像の対応座標ルックアップテーブルにおける同一のポリゴンメッシュ頂点座標値の組合せを抽出することにより、同一のポリゴンメッシュに対応するテクスチャ領域を、それぞれのテクスチャ画像において検出する。
分光テクスチャ画像生成部112は、検出したテクスチャ領域における画素の各々の画素値(色成分RGB)を用いて、(1)式及び(2)式により、その画素位置に対応するに分光テクスチャ画像における画素の各波長のバンドの分光反射スペクトルを推定する。
At this time, the spectral
The spectral
ここで、分光テクスチャ画像生成部112は、いずれかのテクスチャ画像を選択し、このテクスチャ画像の展開図のテクスチャ領域の各々の画素の画素値として、取得した分光反射スペクトル強度を付与することで、分光テクスチャ画像を生成する(図17(d))。
そして、生成した分光テクスチャ画像の各々を、それぞれの波長のバンドと組み合わせて図11に示す分光テクスチャ画像記憶部110に対して書き込んで記憶させる。
Here, the spectral texture
Then, each of the generated spectral texture images is combined with the corresponding wavelength band and written and stored in the spectral texture
上述したように、本実施形態によれば、一般的なユーザが取得可能な市場に流通しているデジタルカメラなどの撮像装置により、異なる分光感度及び視点情報(視点位置、光軸ベクトル)により撮像した多視点撮像画像から、視点情報毎に異なる分光感度の仮想多視点画像を生成することで、視点情報単位に複数の分光感度に対応した多視点画像をそろえることにより、分光感度毎のテクスチャ画像を生成することが可能とし、分光感度の異なるテクスチャ画像から、ハイパースペクトル画像から生成する場合と同様に、対象物体の分光反射率を通常の色成分RGBで撮像した画像に比較して、より細かい複数の波長のバンド(色成分RGBの3バンドを超えるバンド数(例えば、異なる波長の31バンド))の各々に対応した、対象物体の分光反射率を高精度に反映したテクスチャ画像として、三次元形状モデルに対する分光テクスチャ画像を簡易に生成することができる。 As described above, according to this embodiment, a virtual multi-viewpoint image with different spectral sensitivities for each viewpoint is generated from a multi-viewpoint captured image captured with different spectral sensitivities and viewpoint information (viewpoint position, optical axis vector) using an imaging device such as a digital camera available on the market that is available to general users. By preparing multi-viewpoint images corresponding to multiple spectral sensitivities for each viewpoint information, it is possible to generate texture images for each spectral sensitivity. As with the case of generating texture images with different spectral sensitivities from hyperspectral images, a spectral texture image for a three-dimensional shape model can be easily generated as a texture image that accurately reflects the spectral reflectance of the target object corresponding to each of multiple finer wavelength bands (a number of bands exceeding the three bands of the color components RGB (e.g., 31 bands of different wavelengths)) compared to an image captured with the normal color components RGB.
<第3の実施形態>
以下、本発明の第3の実施形態について、図面を参照して説明する。第3の実施形態による分光テクスチャ画像生成システムの構成は、第2の実施形態と同様である(図17の処理により分光テクスチャ画像の生成を行う)。以下の説明においては、第2の実施形態と異なる動作について説明する。
テクスチャ画像生成部111は、いずれかの分光感度の多視点画像(基準多視点画像及び仮想多視点画像)、例えば、多視点画像記憶部107の最初に記載された視点情報の同一視点多視点画像テーブルにおける基準多視点画像の分光感度に対応させ、すべての同一視点多視点画像テーブルに含まれる多視点画像を用いてテクスチャ画像を生成する。
このとき、テクスチャ画像生成部111は、テクスチャ画像を生成する際に作成した対応座標ルックアップテーブル(図10と同様のテーブル)を、基準対応座標ルックアップテーブルとしてテクスチャ画像記憶部113に対して書き込んで記憶する。
Third Embodiment
A third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The configuration of the spectral texture image generation system according to the third embodiment is similar to that of the second embodiment (the spectral texture image is generated by the process of FIG. 17). In the following description, operations different from those of the second embodiment will be described.
The texture
At this time, the texture
そして、テクスチャ画像生成部111は、基準対応座標ルックアップテーブルを参照し、当該基準対応座標ルックアップテーブルにおけるポリゴンメッシュ頂点座標値と領域頂点座標値との各々の対応に対して、ポリゴンメッシュ頂点座標値、領域頂点座標値それぞれが同様の対応関係を有するテクスチャ画像を生成する。
すなわち、テクスチャ画像生成部111は、基準対応座標ルックアップテーブルを参照し、この基準対応座標ルックアップテーブルを生成した分光感度以外の他の分光感度のテクスチャ画像の各々を生成する。
Then, the texture
That is, the texture
図19は、第3の実施形態におけるテクスチャ画像記憶部113におけるテクスチャ画像テーブルの構成例を示す図である。
テクスチャ画像テーブルは、レコードの各々において、テクスチャ画像識別情報と、分光感度データインデックスと、テクスチャ画像データインデックスと、ルックアップテーブルインデックスとの欄が設けられている。
テクスチャ画像識別情報は、分光感度毎に生成されたテクスチャ画像の各々を個別に識別する識別情報である。
FIG. 19 is a diagram showing an example of the configuration of a texture image table in the texture
The texture image table has columns for texture image identification information, a spectral sensitivity data index, a texture image data index, and a lookup table index for each record.
The texture image identification information is identification information that individually identifies each of the texture images generated for each spectral sensitivity.
分光感度データインデックスは、テクスチャ画像に対応する分光感度のデータが書き込まれたテクスチャ画像記憶部113における領域を示すアドレスである。テクスチャ画像インデックスは、テクスチャ画像のデータが書き込まれたテクスチャ画像記憶部113における領域を示すアドレスである。
また、分光テクスチャ画像生成部112は、テクスチャ画像記憶部113におけるテクスチャ画像テーブルを参照して、各テクスチャ画像の領域頂点座標値によるテクスチャ領域における画素の各々を用い、(1)式及び(2)式を用いて、各波長のバンドの分光テクスチャ画像におけるテクスチャ領域における各画素の分光反射スペクトルを求め、分光テクスチャ画像を生成する。
そして、生成した分光テクスチャ画像の各々を、それぞれの波長のバンドと組み合わせて図11に示す分光テクスチャ画像記憶部110に対して書き込んで記憶させる。
The spectral sensitivity data index is an address indicating an area in the texture
In addition, the spectral texture
Then, each of the generated spectral texture images is combined with the corresponding wavelength band and written and stored in the spectral texture
<第4の実施形態>
以下、本発明の第3の実施形態について、図面を参照して説明する。
図20は、本発明の第4の実施形態による分光テクスチャ画像生成システムの構成例を示すブロック図である。また、本実施形態による分光テクスチャ画像生成システムは、第2の実施形態と同様に、図17の処理により分光テクスチャ画像の生成を行う。
図20において、分光テクスチャ画像生成システム100Bは、データ入出力部101、多視点画像分類部102、仮想多視点画像生成部103、テクスチャ画像生成部111、テクスチャ画像再構成部114、分光テクスチャ画像生成部112、可視化用テクスチャ画像生成部106、多視点画像記憶部107、三次元形状モデル記憶部108、テクスチャ画像記憶部113及び分光テクスチャ画像記憶部110の各々を備えている。以下、第1の実施形態と異なる構成及び動作について説明する。
Fourth Embodiment
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
Fig. 20 is a block diagram showing an example of the configuration of a spectral texture image generation system according to a fourth embodiment of the present invention. Similarly to the second embodiment, the spectral texture image generation system according to this embodiment generates a spectral texture image by the process shown in Fig. 17.
20, the spectral texture
テクスチャ画像生成部111は、第2の実施形態と同様に、分光感度毎のテクスチャ画像を生成する。
このとき、テクスチャ画像生成部111は、分光感度の各々のテクスチャ画像を生成する際に、分光感度のそれぞれに対応した対応座標ルックアップテーブルを生成する。
そして、テクスチャ画像再構成部114は、いずれかの分光感度の多視点画像(基準多視点画像及び仮想多視点画像)、例えば、多視点画像記憶部107の最初に記載された視点情報の同一視点多視点画像テーブルにおける基準多視点画像の分光感度に対応した対応座標ルックアップテーブルを基準対応座標ルックアップテーブルとする。
The texture
At this time, when generating texture images for each of the spectral sensitivities, the texture
Then, the texture
テクスチャ画像再構成部114は、テクスチャ画像記憶部113の基準対応座標ルックアップテーブルと、他の分光感度のテクスチャ画像の対応座標ルックアップテーブルとを比較し、基準対応座標ルックアップテーブルに対応するテクスチャ画像の展開図に対応させ、他のテクスチャ画像におけるテクスチャ領域の配置を変更する。
すなわち、テクスチャ画像再構成部114は、対応座標ルックアップテーブルにおけるポリゴンメッシュ頂点座標と領域頂点座標との対応と、基準対応座標ルックアップテーブルにおけるポリゴンメッシュ頂点座標と領域頂点座標との対応とを比較する。
The texture
That is, the texture
そして、テクスチャ画像再構成部114は、対応座標ルックアップテーブル及び基準対応座標ルックアップテーブルの各々におけるポリゴンメッシュ頂点座標から形成されるポリゴンメッシュを抽出する。
テクスチャ画像再構成部114は、基準対応座標ルックアップテーブルにおけるポリゴンメッシュ頂点座標と領域頂点座標と、対応座標ルックアップテーブルにおけるポリゴンメッシュ頂点座標と領域頂点座標とが同一となるように、ポリゴンメッシュ頂点座標と領域頂点座標との対応を再構成し、対応座標ルックアップテーブルの変更を行う。
Then, the texture
The texture
分光テクスチャ画像生成部112は、対応座標ルックアップテーブル及び基準対応座標ルックアップテーブルにおける領域頂点座標を対応させ、各テクスチャ画像の領域頂点座標値によるテクスチャ領域における画素の各々を用い、(1)式及び(2)式により、各波長のバンドの分光テクスチャ画像におけるテクスチャ領域における各画素の分光反射スペクトルを求め、分光テクスチャ画像を生成する。
そして、生成した分光テクスチャ画像の各々を、それぞれの波長のバンドと組み合わせて図11に示す分光テクスチャ画像記憶部110に対して書き込んで記憶させる。
The spectral texture
Then, each of the generated spectral texture images is combined with the corresponding wavelength band and written and stored in the spectral texture
<第5の実施形態>
以下、本発明の第5の実施形態について、図面を参照して説明する。
図21は、本発明の第5の実施形態による分光テクスチャ画像生成システムの構成例を示すブロック図である。図21において、分光テクスチャ画像生成システム100Cは、データ入出力部101、多視点画像分類部102、仮想多視点画像生成部103、分光分布推定部115、分光画像生成部104、分光テクスチャ画像生成部105、可視化用テクスチャ画像生成部106、多視点画像記憶部107、三次元形状モデル記憶部108、分光分布基底ベクトル記憶部116、分光画像記憶部109及び分光テクスチャ画像記憶部110の各々を備えている。
Fifth embodiment
Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
Fig. 21 is a block diagram showing an example of the configuration of a spectral texture image generation system according to the fifth embodiment of the present invention. In Fig. 21, the spectral texture
本実施形態においても、図示しない外部装置から、三次元形状モデルとして復元する対象の対象物体を撮像した撮像画像データが視点画像として供給される。以下、第1の実施形態と異なる構成及び動作のみ説明する。
第1から第4の実施形態においては、各多視点画像を撮像した際における光源の分光分布をすでに計測された分光分布データとして取得していた。
第5の実施形態において、分光反射率の推定の際、分光分布の推定も行う構成としている。
In this embodiment as well, captured image data of a target object to be restored as a three-dimensional shape model is supplied as a viewpoint image from an external device (not shown). Only configurations and operations that differ from the first embodiment will be described below.
In the first to fourth embodiments, the spectral distribution of the light source when each multi-viewpoint image is captured is already acquired as measured spectral distribution data.
In the fifth embodiment, when estimating the spectral reflectance, the spectral distribution is also estimated.
分光分布推定部115は、複数の異なる分光感度の撮像装置で撮像した視点画像からなる多視点画像により、この多視点画像を撮像した環境における光源の分光分布を推定する。
分光分布推定部115は、例えば、分光分布基底ベクトル記憶部116から、複数の分光分布基底ベクトルを読み込む。そして、分光分布推定部115は、分光反射率の場合と同様に、多視点画像を撮像した環境における光源の分光分布を、読み込んだ複数の分光分布基底ベクトルの重み付け和で表現する。分光分布推定部115は、各分光分布基底ベクトルの重み付けを行う重み係数を推定することにより、光源の分光分布を推定する。
The spectral
The spectral
ここで、分光分布基底ベクトルは、主成分分析を用いて複数の光源の分光分布の集合である分光分布データ群から、当該分光反射率データ群を表現するための分光分布基底ベクトルとして導出されている。
この主成分分析においては、分光反射率の場合と同様に、分光分布の実際の次元よりも、少ない数の分光分布基底ベクトルの組み合わせで、分光分布を表現できるようになる。すなわち、分光分布基底ベクトルを用いることにより、推定する対象である光源の分光分布の次元を圧縮し、計算負荷を低減させる。
Here, the spectral distribution basis vectors are derived from a spectral distribution data group, which is a collection of the spectral distributions of a plurality of light sources, by using principal component analysis as spectral distribution basis vectors for expressing the spectral reflectance data group.
In this principal component analysis, as in the case of spectral reflectance, it becomes possible to express the spectral distribution by combining a smaller number of spectral distribution basis vectors than the actual dimensions of the spectral distribution. In other words, by using the spectral distribution basis vectors, the dimensions of the spectral distribution of the light source to be estimated are compressed, and the calculation load is reduced.
すなわち、分光分布推定部115は、以下の(3)式示すように、複数の分光分布基底ベクトルej=[ej(λ1),ej(λ2),…]Tの重み付け和で表し、分光分布基底ベクトルの各々の重み係数a=[a1,a2,…]Tを求めることにより、分光分布lを推定している。ここで、分光分布基底ベクトルは、例えば、セットとして分光分布基底ベクトル記憶部116に予め記憶されている。また、分光分布基底ベクトル記憶部116において、主成分分析における主成分得点の高い順に複数配列して記憶されており、所定の順までの分光分布基底ベクトルを必要に応じて読み込んで用いる構成としても良い(後述)。
この分光分布基底ベクトルの合成も、図4に示す分光反射率基底ベクトルを合成して分光反射率を表現する場合と同様である。
That is, the spectral
The synthesis of this spectral distribution basis vector is similar to the case where the spectral reflectance is expressed by synthesizing the spectral reflectance basis vectors shown in FIG.
そして、分光分布推定部115は、上記(3)式で表した分光分布に対し、以下の(4)式を解くことにより、各重み係数aを推定する。そして、分光分布推定部115は、推定した重み係数により、(3)式により分光分布lの推定を行う。ここで、分光分布lは、例えば、分光反射率の場合と同様に、400nmから700nmの波長範囲を10nm刻みでサンプリングした31次元ベクトルとして表している。
Then, the spectral
上記(4)式において、pm,kは、m番目の視点画像のk番目のチャンネルの画素値である。すなわち、pm,kにおいて、mは、分光反射率推定用視点群における視点画像を示す番号である。また、kは、視点画像における部分における色成分のチャンネルを示している。例えば、部分が色成分R、G及びBの画素値で示されていれば、例えばチャンネル1が色成分Rであり、チャンネル2が色成分Gであり、チャンネル3が色成分Bである。
In the above formula (4), p m,k is the pixel value of the k-th channel of the m-th viewpoint image. That is, in p m,k , m is a number indicating a viewpoint image in the viewpoint group for estimating spectral reflectance. Furthermore, k indicates the channel of a color component in a part in the viewpoint image. For example, if a part is indicated by pixel values of color components R, G, and B, for example,
また、(4)式において、行列Cm、kは、m番目の視点画像のk番目のチャンネル(色成分の波長帯域、すなわちバンド)の分光感度を示している。このCm、kにおける要素cm,k(λ)は、m番目の視点画像のk番目のチャンネルにおける波長λの分光感度を示している。
(4)式で用いる視点画像は、三次元形状モデルの部分をいくつかサンプリングし、そのサンプリングした部分の分光反射率推定用視点群の視点画像である。
そして、分光分布推定部115は、サンプリングした部分の分光反射率と、各視点画像における部分に対応する画素値と、視点画像を撮像した撮像装置の分光感度とを用いて、(4)式を解いて重み係数aを推定することにより、光源の分光分布の推定を行う。このサンプリングする部分は、三次元形状モデルから選択しても良いし、視点画像における画素から選択しても良い。
In addition, in formula (4), the matrix C m,k indicates the spectral sensitivity of the k-th channel (wavelength band of color components, i.e., band) of the m-th viewpoint image. The element c m,k (λ) in C m,k indicates the spectral sensitivity of the wavelength λ in the k-th channel of the m-th viewpoint image.
The viewpoint images used in equation (4) are obtained by sampling several parts of a three-dimensional shape model, and are viewpoint images of a group of viewpoints for estimating the spectral reflectance of the sampled parts.
Then, the spectral
ここで、分光分布推定部115は、分光反射率の推定の場合と同様に、分光反射率推定用視点群における分光感度グループの数に対応して、分光分布基底ベクトル記憶部116から分光分布基底ベクトルのセットを選択して読み出す構成としてもよい。
また、(3)式を解く際、分光分布データを表すために用いる分光分布基底ベクトル(主成分)の数(以下、分光分布基底ベクトル数)Nχの上限は、例えば、多視点画像を撮像する分光感度グループの数(撮像装置の数、あるいは色彩変化フィルタによる分光感度の調整数など)に基づいて決定される。
Here, similar to the case of estimating spectral reflectance, the spectral
Furthermore, when solving equation (3), the upper limit of the number of spectral distribution basis vectors (principal components) used to represent the spectral distribution data (hereinafter, the number of spectral distribution basis vectors) Nχ is determined based on, for example, the number of spectral sensitivity groups that capture multi-viewpoint images (the number of image capture devices, the number of adjustments of spectral sensitivity using color-changing filters, etc.).
また、分光反射率推定用視点群が三次元形状モデルの部分毎に求められ、部分の各々における分光感度グループ数mが異なる。このため、三次元形状モデルの部分それぞれにおいて、分光分布推定部115が分光分布基底ベクトル記憶部116から読み出す分光分布基底ベクトルのセット(分光分布基底ベクトル数Nχ)が異なる。
In addition, a group of viewpoints for estimating spectral reflectance is obtained for each part of the three-dimensional shape model, and the number m of spectral sensitivity groups in each part is different. Therefore, the set of spectral distribution basis vectors (the number of spectral distribution basis vectors N χ ) that the spectral
三次元形状モデルの各部分の分光反射率と、光源の分光分布との各々の推定を行う場合、分光反射率及び分光分布の推定を交互に複数回繰返して行う。
分光反射率の推定から行う場合、分光テクスチャ画像生成部112は、分光画像記憶部109から、予め設定されているデフォルトの光源の分光分布を読み込み、分光反射率の推定を(1)式及び(2)式を用いて行う。
次に、分光分布の推定を行う場合、分光分布推定部115は、上記デフォルトの光源の分光分布により求められた分光反射率を用い、分光分布の推定を(3)式及び(4)式を用いて行う。
When estimating the spectral reflectance of each portion of a three-dimensional shape model and the spectral distribution of a light source, the estimation of the spectral reflectance and the spectral distribution is alternately repeated multiple times.
When starting with estimating the spectral reflectance, the spectral texture
Next, when estimating the spectral distribution, the spectral
一方、分光分布の推定から行う場合、分光分布推定部115は、三次元形状モデルからサンプリングされる部分の分光反射率を、予め設定されているデフォルトの分光反射率を用いて、分光分布の推定を(3)式及び(4)式を用いて行う。
次に、分光反射率の推定を行う場合、分光テクスチャ画像生成部112は、上記デフォルトの分光反射率により求められた分光分布を用い、分光反射率の推定を(1)式及び(2)式を用いて行う。
On the other hand, when starting from estimating the spectral distribution, the spectral
Next, when estimating the spectral reflectance, the spectral texture
上述したように、本実施形態によれば、三次元形状モデルの各ボクセル部分の分光反射率の推定と、当該部分からサンプリングした部分を用いた分光分布の推定とを繰り返して行うことにより、三次元形状モデルの部分の各々の分光反射率と、多視点画像を撮像した環境における光源の分光分布との推定精度を高めつつ求めることができる。
また、このとき、分光分布の推定及び分光反射率の推定を繰り返す回数を予め設定して、繰り返し回数がこの設定した回数になった場合に処理を終了してもよいし、得られた数値と直前の計算結果の数値との差が所定の値になった場合に処理を終了する構成としてもよい。
As described above, according to this embodiment, by repeatedly estimating the spectral reflectance of each voxel portion of a three-dimensional shape model and estimating the spectral distribution using a portion sampled from that portion, it is possible to determine with improved estimation accuracy the spectral reflectance of each portion of the three-dimensional shape model and the spectral distribution of the light source in the environment in which the multi-view image was captured.
In addition, at this time, the number of times to repeat the estimation of the spectral distribution and the estimation of the spectral reflectance may be set in advance, and the processing may be terminated when the number of repetitions reaches this set number, or the processing may be terminated when the difference between the obtained numerical value and the numerical value of the immediately preceding calculation result reaches a predetermined value.
また、分光反射率を推定する場合、分光反射率が既知の参照物体(例えば、カラーチャート)を対象物体と同一画像で撮像した視点画像、あるいは対象物体を撮像した光源下で上記参照物体を撮像した参照画像のいずれかを用いて光源の分光分布を推定する構成としてもよい。
このとき、分光分布推定部115は、参照物体と対象物体とを同一画像として撮像された視点画像を用いる場合、分光感度グループの少なくとも2個以上から、上記参照物体が撮像されている視点画像を選択し、光源推定用視点群を生成する。
Furthermore, when estimating the spectral reflectance, the spectral distribution of the light source may be estimated using either a viewpoint image in which a reference object (e.g., a color chart) with known spectral reflectance is captured in the same image as the target object, or a reference image in which the reference object is captured under the light source in which the target object is captured.
In this case, when using viewpoint images in which the reference object and the target object are captured as the same image, the spectral
そして、分光分布推定部115は、光源推定用視点群における視点画像に対応した分光感度と、参照物体の所定の部分の既知の分光反射率と、光源推定用視点群における視点画像の上記所定の部分に対応する位置の画素値とを用いて、(3)式及び(4)式により、多視点画像を撮像した光源の分光分布を算出する。
また、本実施形態においては、第1の実施形態に対して光源の分光分布の推定を行う分光分布推定部115及び分光分布基底ベクトル記憶部116の各々を設けて説明したが、第2の実施形態から第4の実施形態の各々に、付与する構成としてもよい。
Then, the spectral
Furthermore, in the present embodiment, the first embodiment has been described by providing the spectral
上述したように、本実施形態によれば、対象物体の三次元形状及び分光反射率を推定する処理と、この対象物体の分光反射率、光源の分光分布視点画像及び分光感度に対応して視点画像からグレースケール画像を生成する処理とを繰返すことにより、対象物体の三次元形状の推定の精度とともに、分光反射率の推定の精度を向上させることができる。 As described above, according to this embodiment, by repeating the process of estimating the three-dimensional shape and spectral reflectance of the target object and the process of generating a grayscale image from the viewpoint image corresponding to the spectral reflectance of the target object, the spectral distribution viewpoint image of the light source, and the spectral sensitivity, it is possible to improve the accuracy of estimating the three-dimensional shape of the target object as well as the accuracy of estimating the spectral reflectance.
また、上述した第1から第5の実施形態に、例えば、多視点画像記憶部107に記憶されている、対象物体が撮像されている多視点画像の各々を読み込み、この対象物体の三次元形状を推定し、三次元形状モデルを生成する三次元形状復元部(不図示)を設ける構成としてもよい。そして、上記三次元形状復元部は、対象物体の三次元形状モデルのデータを三次元形状モデル記憶部108に書き込んで記憶させる。
ここで、三次元形状モデルの生成の手法に関しては、例えば、視点画像からデプスマップを生成し、このデプスマップから三次元形状モデルを三次元点群として生成し、多角形メッシュで表現される三次元メッシュモデル(例えば、三角形メッシュモデル)として生成してもよい(例えば、酒井修二、渡邉隆史、増田智仁、伊藤康一、青木孝文:位相限定相関法に基づく高精度多視点三次元復元アルゴリズムの提案、第20回 画像の認識・理解シンポジウム(2017)を参照)。
また、三次元形状復元部は、三次元点群またはメッシュとして再現する際、視点画像の各々を撮像したときの撮像装置のカメラパラメータの推定も行う。
Furthermore, the first to fifth embodiments described above may be configured to include a three-dimensional shape restoration unit (not shown) that reads each of the multi-viewpoint images of the target object stored in the multi-viewpoint
Here, regarding the method of generating a 3D shape model, for example, a depth map may be generated from a viewpoint image, and a 3D shape model may be generated from this depth map as a 3D point cloud, and then generated as a 3D mesh model (e.g., a triangular mesh model) represented by a polygonal mesh (see, for example, Shuji Sakai, Takashi Watanabe, Tomohito Masuda, Koichi Ito, and Takafumi Aoki: Proposal of a High-Precision Multi-View 3D Restoration Algorithm Based on Phase-Only Correlation Method, 20th Image Recognition and Understanding Symposium (2017)).
Furthermore, when reproducing the three-dimensional shape as a three-dimensional point cloud or mesh, the three-dimensional shape restoration unit also estimates the camera parameters of the image capturing device when each of the viewpoint images was captured.
なお、本発明における図1、図16、図20及び図21の各々の分光テクスチャ画像生成システムのそれぞれ機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませて実行することにより、対象物体の三次元形状モデルに対する、ハイパースペクトル画像に対応した波長のバンドの各々の分光テクスチャ画像を生成する処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OS(Operating System)や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)を備えたWWW(World Wide Web)システムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM(Read Only Memory)、CD-ROM(Compact Disc - Read Only Memory)等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM(Random Access Memory))のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。 Note that a program for implementing the functions of each of the spectral texture image generating systems of the present invention shown in Figs. 1, 16, 20, and 21 may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium may be read into a computer system and executed to generate a spectral texture image of each of the wavelength bands corresponding to a hyperspectral image of a three-dimensional shape model of a target object. Note that the term "computer system" here includes hardware such as an OS (Operating System) and peripheral devices. The term "computer system" also includes a WWW (World Wide Web) system equipped with a homepage providing environment (or display environment). The term "computer-readable recording medium" refers to portable media such as flexible disks, optical magnetic disks, ROMs (Read Only Memory), and CD-ROMs (Compact Disc - Read Only Memory), as well as storage devices such as hard disks built into a computer system. Furthermore, "computer-readable recording medium" also includes things that hold a program for a certain period of time, such as volatile memory (RAM (Random Access Memory)) inside a computer system that serves as a server or client when a program is transmitted over a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line.
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。 The above program may also be transmitted from a computer system in which the program is stored in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium, or by transmission waves in the transmission medium. Here, the "transmission medium" that transmits the program refers to a medium that has the function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The above program may also be one that realizes part of the above-mentioned functions. Furthermore, it may be a so-called difference file (difference program) that can realize the above-mentioned functions in combination with a program already recorded in the computer system.
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described above in detail with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment, and design changes and the like that do not deviate from the gist of the present invention are also included.
100,100A,100B…分光テクスチャ画像生成システム
101…データ入出力部
102…多視点画像分類部
103…仮想多視点画像生成部
104…分光画像生成部
105,112…分光テクスチャ画像生成部
106…可視化用テクスチャ画像生成部
107…多視点画像記憶部
108…三次元形状モデル記憶部
109…分光画像憶部
110…分光テクスチャ画像記憶部
111…テクスチャ画像生成部
113…テクスチャ画像記憶部
114…テクスチャ画像再構成部
115…分光分布推定部
116…分光分布基底ベクトル記憶部
Claims (6)
前記対象物体を複数の異なる視点及び複数の異なる分光感度の撮像装置で撮像した多視点画像の各々を、前記分光感度が同一の分光感度グループに分類する多視点画像分類部と、
前記視点の各々における前記多視点画像を基準画像とし、当該基準画像の視点の近傍にあり、かつ異なる前記分光感度グループに属する他の前記多視点画像を、前記基準画像の視点から撮像した画像に変換して仮想多視点画像を生成する仮想多視点画像生成部と、
前記分光感度グループにおける前記基準画像及び仮想多視点画像の各々から、当該分光感度グループの分光感度に対応したテクスチャ画像を生成するテクスチャ画像生成部と、
前記分光感度の各々に対応した前記テクスチャ画像のそれぞれから、前記対象物体の4バンド以上の分光反射スペクトルを推定して、前記三次元形状モデルの前記分光テクスチャ画像を生成する分光テクスチャ画像生成部と
を備えることを特徴とする分光テクスチャ画像生成システム。 a spectral texture image generation system for generating a spectral texture image corresponding to a spectral reflectance spectrum of four or more bands in the spectral reflectance of a target object as a texture image of a three-dimensional shape model of the target object from multi-viewpoint images,
a multi-viewpoint image classifying unit that classifies each of the multi-viewpoint images obtained by capturing the object from a plurality of different viewpoints and using an imaging device with a plurality of different spectral sensitivities into a spectral sensitivity group having the same spectral sensitivity;
a virtual multi-viewpoint image generating unit that generates a virtual multi-viewpoint image by using the multi-viewpoint image at each of the viewpoints as a reference image and converting other multi-viewpoint images that are in the vicinity of the viewpoint of the reference image and belong to different spectral sensitivity groups into images captured from the viewpoint of the reference image;
a texture image generating unit that generates a texture image corresponding to the spectral sensitivity of the spectral sensitivity group from each of the reference image and the virtual multi-viewpoint image in the spectral sensitivity group;
and a spectral texture image generation unit that estimates a spectral reflectance spectrum of four or more bands of the target object from each of the texture images corresponding to each of the spectral sensitivities, and generates the spectral texture image of the three-dimensional shape model.
いずれかの前記分光感度における前記テクスチャ画像を生成する際、当該テクスチャ画像の二次元座標系におけるテクスチャ領域の各々の頂点の位置を示すテクスチャ座標と、当該テクスチャ領域のそれぞれを張り付ける三次元形状モデルのポリゴンの頂点の位置を示す頂点座標とが対応づけられたルックアップテーブルを生成し、当該ルックアップテーブルを参照し、前記ポリゴンの頂点座標と前記テクスチャ座標との対応が同様の他の分光感度におけるテクスチャ画像を生成する
ことを特徴とする請求項1に記載の分光テクスチャ画像生成システム。 The texture image generating unit
2. The spectral texture image generation system according to claim 1, wherein, when generating the texture image for any of the spectral sensitivities, a lookup table is generated in which texture coordinates indicating the positions of each vertex of a texture region in a two-dimensional coordinate system of the texture image correspond to vertex coordinates indicating the positions of vertices of polygons of a three - dimensional shape model to which each of the texture regions is attached, and by referring to the lookup table, texture images for other spectral sensitivities having a similar correspondence between the vertex coordinates of the polygons and the texture coordinates are generated.
前記テクスチャ画像生成部が、
前記分光感度の各々に対応するテクスチャ画像を生成し、また、当該テクスチャ画像の各々を生成する際、当該テクスチャ画像におけるテクスチャ領域の各々の頂点の位置を示すテクスチャ座標と、当該テクスチャ画像を張り付ける三次元形状モデルのポリゴンの頂点の位置を示す頂点座標とが対応づけられたルックアップテーブルのそれぞれを生成し、
前記テクスチャ画像再構成部が、いずれかの前記テクスチャ画像を基準テクスチャ画像とし、他の前記テクスチャ画像における前記ポリゴンの頂点座標と前記テクスチャ座標との対応を、前記基準テクスチャ画像のルックアップテーブルにおける前記ポリゴンの頂点座標と前記テクスチャ座標との対応に一致させる再構成を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の分光テクスチャ画像生成システム。 A texture image reconstruction unit that reconstructs the texture image,
The texture image generating unit
generating texture images corresponding to the respective spectral sensitivities, and when generating the respective texture images, generating respective lookup tables in which texture coordinates indicating the positions of the vertices of the texture regions in the respective texture images correspond to vertex coordinates indicating the positions of the vertices of the polygons of the three-dimensional shape model to which the respective texture images are applied;
2. The spectral texture image generating system according to claim 1, wherein the texture image reconstructing unit sets one of the texture images as a reference texture image, and reconstructs the correspondence between the vertex coordinates of the polygons and the texture coordinates in the other texture images to match the correspondence between the vertex coordinates of the polygons and the texture coordinates in a lookup table of the reference texture image.
前記分光感度の各々に対応するテクスチャ画像を生成し、また、当該テクスチャ画像の各々を生成する際、当該テクスチャ画像におけるテクスチャ領域の各々の頂点を示すテクスチャ座標と、当該テクスチャ画像を張り付ける三次元形状モデルのポリゴンの頂点の位置を示す頂点座標とが対応づけられたルックアップテーブルのそれぞれを生成し、
分光テクスチャ画像生成部が、
前記ルックアップテーブルの各々を参照し、当該ルックアップテーブルのそれぞれにおける前記頂点座標に対応させて、前記テクスチャ画像の各々のテクスチャ領域における画素の対応付けを行い、対応付けられた当該画素の各々により分光反射スペクトルを推定し、前記分光テクスチャ画像を生成する
ことを特徴とする請求項1に記載の分光テクスチャ画像生成システム。 The texture image generating unit
generating texture images corresponding to the respective spectral sensitivities, and when generating the respective texture images, generating respective lookup tables in which texture coordinates indicating vertices of texture regions in the respective texture images correspond to vertex coordinates indicating positions of vertices of polygons of a three-dimensional shape model to which the respective texture images are applied;
A spectral texture image generating unit
2. The spectral texture image generating system according to claim 1, further comprising: referencing each of the lookup tables; associating pixels in each texture region of the texture image with the vertex coordinates in each of the lookup tables; estimating a spectral reflectance spectrum based on each of the associated pixels; and generating the spectral texture image.
多視点画像分類部が、前記対象物体を複数の異なる視点及び複数の異なる分光感度の撮像装置で撮像した多視点画像の各々を、前記分光感度が同一の分光感度グループに分類する多視点画像分類過程と、
仮想多視点画像生成部が、前記視点の各々における前記多視点画像を基準画像とし、当該基準画像の視点の近傍にあり、かつ異なる前記分光感度グループに属する他の前記多視点画像を、前記基準画像の視点から撮像した画像に変換して仮想多視点画像を生成する仮想多視点画像生成過程と、
テクスチャ画像生成部が、前記分光感度グループにおける前記基準画像及び仮想多視点画像の各々から、当該分光感度グループの分光感度に対応したテクスチャ画像を生成するテクスチャ画像生成過程と、
分光テクスチャ画像生成部が、前記分光感度の各々に対応した前記テクスチャ画像のそれぞれから、前記対象物体の4バンド以上の分光反射スペクトルを推定して、前記三次元形状モデルの前記分光テクスチャ画像を生成する分光テクスチャ画像生成過程と
を備えることを特徴とする分光テクスチャ画像生成方法。 A method for generating spectral texture images, comprising: generating a spectral texture image corresponding to a spectral reflectance spectrum of four or more bands in the spectral reflectance of a target object from multi-viewpoint images as a texture image of a three-dimensional shape model of the target object;
a multi-viewpoint image classification step in which a multi-viewpoint image classification unit classifies each of the multi-viewpoint images obtained by capturing the target object using a plurality of different viewpoints and imaging devices having a plurality of different spectral sensitivities into a spectral sensitivity group having the same spectral sensitivity;
a virtual multi-viewpoint image generating process in which a virtual multi-viewpoint image generating unit uses the multi-viewpoint images at each of the viewpoints as a reference image, and converts other multi-viewpoint images that are in the vicinity of the viewpoint of the reference image and belong to different spectral sensitivity groups into images captured from the viewpoint of the reference image to generate a virtual multi-viewpoint image;
a texture image generating step of generating texture images corresponding to the spectral sensitivities of the spectral sensitivity groups from the reference images and the virtual multi-viewpoint images in the spectral sensitivity groups by a texture image generating unit;
a spectral texture image generation step of: a spectral texture image generation unit estimating a spectral reflectance spectrum of four or more bands of the target object from each of the texture images corresponding to each of the spectral sensitivities, and generating the spectral texture image of the three-dimensional shape model.
前記コンピュータを、
前記対象物体を複数の異なる視点及び複数の異なる分光感度の撮像装置で撮像した多視点画像の各々を、前記分光感度が同一の分光感度グループに分類する多視点画像分類手段、
前記視点の各々における前記多視点画像を基準画像とし、当該基準画像の視点の近傍にあり、かつ異なる前記分光感度グループに属する他の前記多視点画像を、前記基準画像の視点から撮像した画像に変換して仮想多視点画像を生成する仮想多視点画像生成手段、
前記分光感度グループにおける前記基準画像及び仮想多視点画像の各々から、当該分光感度グループの分光感度に対応したテクスチャ画像を生成するテクスチャ画像生成手段、
前記分光感度の各々に対応した前記テクスチャ画像のそれぞれから、前記対象物体の4バンド以上の分光反射スペクトルを推定して、前記三次元形状モデルの前記分光テクスチャ画像を生成する分光テクスチャ画像生成手段
として機能させるためのプログラム。 a program for causing a computer to function as a spectral texture image generation system for generating a spectral texture image corresponding to a spectral reflectance spectrum of four or more bands in the spectral reflectance of a target object as a texture image of a three-dimensional shape model of the target object from multi-viewpoint images,
The computer,
a multi-viewpoint image classification means for classifying each of the multi-viewpoint images obtained by capturing the object from a plurality of different viewpoints and using an imaging device with a plurality of different spectral sensitivities into a group having the same spectral sensitivity;
a virtual multi-viewpoint image generating means for generating a virtual multi-viewpoint image by using the multi-viewpoint image at each of the viewpoints as a reference image and converting other multi-viewpoint images that are in the vicinity of the viewpoint of the reference image and belong to different spectral sensitivity groups into images captured from the viewpoint of the reference image;
a texture image generating means for generating a texture image corresponding to the spectral sensitivity of the spectral sensitivity group from each of the reference image and the virtual multi-viewpoint image in the spectral sensitivity group;
a program for causing the program to function as a spectral texture image generating means for estimating a spectral reflectance spectrum of four or more bands of the target object from each of the texture images corresponding to each of the spectral sensitivities, and generating the spectral texture image of the three-dimensional shape model.
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