JP7779046B2 - Spectral texture image generation system, spectral texture image generation method and program - Google Patents
Spectral texture image generation system, spectral texture image generation method and programInfo
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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 texture mapping onto three-dimensional shape models.
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。
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)。
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.
The three-dimensional shape of the target object is reconstructed based on the 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, Patent Documents 1 and 2).
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。 Generally, when 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 using the RGB values (pixel values for each channel of Red, Green, and Blue) of corresponding pixels in the multi-viewpoint images, or the average RGB values of each of the corresponding multiple 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 common 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, the spectral reflectance of the target object cannot be obtained, even though the target object is the same, and the texture image of the three-dimensional shape model will be generated in different colors depending on the light source or digital camera.
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 acquire color information of the 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 that separates wavelengths into tens to hundreds of bands and stores spectral information indicating the intensity of each band for each pixel.
By using the above-mentioned hyperspectral camera to acquire the spectral reflectance (reflectance of light at each wavelength) of a target object, it is possible to express colors that are not dependent on the spectral distribution of the light source in the imaging environment between viewpoint images of a multi-view image or differences in the spectral sensitivity of the digital camera 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.
Furthermore, a hyperspectral camera takes several tens of seconds (or even more than one minute in some cases) to capture one hyperspectral image, which is much longer than a digital camera, which can capture one image in less than one second.
For this reason, hyperspectral cameras take many images to generate a texture image, and therefore take longer to capture an object than digital cameras. For example, while a digital camera can complete the process in a few minutes to capture 100 or more multi-viewpoint images of an object, 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, hyperspectral cameras have the problem that the resolution of captured images is lower than that of general digital cameras that capture RGB images. That is, when generating texture images of a 3D shape model from multi-viewpoint images captured by a hyperspectral camera, the resolution of the viewpoint images in the multi-viewpoint images 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 reconstructed 3D shape model of a target object. Therefore, there is a demand for technology that can easily acquire 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 was made in light of these circumstances, and provides a spectral texture image generation system, a spectral texture image generation method, and a program that can easily generate texture images that reflect 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 for general users.
上述した課題を解決するために、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、前記分光感度グループの各々に対応して、前記多視点画像を構成する画素である第1画素の座標を示す第1座標と、前記テクスチャ画像を構成する画素である第2画素の座標を示す第2座標との対応関係を示す情報である対応座標情報を生成する対応座標情報生成部と、前記分光感度グループの各々に対応して、前記対応座標情報を用いて前記多視点画像から前記テクスチャ画像を生成するテクスチャ画像生成部と、前記対応座標情報を参照し、前記テクスチャ画像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、当該分光反射スペクトルの各々に対応する分光テクスチャ画像それぞれ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。 In order to solve the above-mentioned problems, the spectral texture image generation system of the present invention is a spectral texture image generation system that generates, from multi-viewpoint images, spectral texture images corresponding to the spectral reflectance spectrum of four or more bands of the spectral reflectance of a target object as texture images of a three-dimensional shape model of the target object. It is characterized by comprising: a multi-viewpoint image classification unit that classifies each of the multi-viewpoint images, obtained by capturing the target object from a plurality of different viewpoints and using imaging devices with a plurality of different spectral sensitivities, into spectral sensitivity groups having the same spectral sensitivity; a correspondence coordinate information generation unit that generates, for each of the spectral sensitivity groups, correspondence coordinate information indicating the correspondence between first coordinates indicating the coordinates of a first pixel that is a pixel constituting the multi-viewpoint image and second coordinates indicating the coordinates of a second pixel that is a pixel constituting the texture image; a texture image generation unit that generates the texture image from the multi-viewpoint images using the correspondence coordinate information, for each of the spectral sensitivity groups; and a spectral texture image generation unit that references the correspondence coordinate information to estimate the spectral reflectance spectrum of the target object from the texture image and generate spectral texture images corresponding to each of the spectral reflectance spectra.
本発明の分光テクスチャ画像生成システムは、前記対応座標情報生成部が、前記分光感度グループの各々において、それぞれの前記テクスチャ画像の前記第2座標の座標系を同一として前記対応座標情報を生成し、前記分光テクスチャ画像生成部が、前記対応座標情報を参照して、前記テクスチャ画像の各々から前記分光テクスチャ画像のそれぞれ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 the corresponding coordinate information generation unit generates the corresponding coordinate information by using the same coordinate system for the second coordinates of each of the texture images in each of the spectral sensitivity groups, and the spectral texture image generation unit generates each of the spectral texture images from each of the texture images by referring to the corresponding coordinate information.
本発明の分光テクスチャ画像生成システムは、前記対応座標情報生成部が、前記分光感度グループの各々における前記テクスチャ画像のそれぞれの前記第2座標を異なる座標系として前記対応座標情報を生成し、前記分光テクスチャ画像生成部が、前記対応座標情報を参照して、前記三次元形状モデルにおける座標点である第3画素の第3座標を基準として、前記テクスチャ画像の各々から前記分光テクスチャ画像のそれぞれ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 the corresponding coordinate information generation unit generates the corresponding coordinate information using the second coordinates of each of the texture images in each of the spectral sensitivity groups as different coordinate systems, and the spectral texture image generation unit references the corresponding coordinate information and generates each of the spectral texture images from each of the texture images using the third coordinate of a third pixel, which is a coordinate point in the three-dimensional shape model, as a reference.
本発明の分光テクスチャ画像生成システムは、前記対応座標情報生成部が、前記分光感度グループの各々における前記テクスチャ画像のそれぞれの前記第2座標を異なる座標系として、前記分光感度グループのぞれぞれの対応座標情報を生成し、また前記分光感度グループの各々の前記対応座標情報を統合する統合対応座標情報を生成し、前記テクスチャ画像生成部が、前記対応座標情報を参照して、前記多視点画像の各々から、前記分光感度グループ毎の前記テクスチャ画像のそれぞれを生成し、当該テクスチャ画像の各々の座標系を前記統合対応座標情報により同一としてテクスチャ画像を再構成し、前記分光テクスチャ画像生成部が、前記テクスチャ画像の各々から前記分光テクスチャ画像のそれぞれを生成することを特徴とすることを特徴とする。 The spectral texture image generation system of the present invention is characterized in that the corresponding coordinate information generation unit generates corresponding coordinate information for each of the spectral sensitivity groups by treating the second coordinates of each of the texture images in each of the spectral sensitivity groups as different coordinate systems, and generates integrated corresponding coordinate information that integrates the corresponding coordinate information for each of the spectral sensitivity groups, the texture image generation unit generates each of the texture images for each of the spectral sensitivity groups from each of the multi-viewpoint images by referencing the corresponding coordinate information, and reconstructs the texture images by making the coordinate systems of each of the texture images identical using the integrated corresponding coordinate information, and the spectral texture image generation unit generates each of the spectral texture images from each of the texture images.
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、前記分光感度グループの各々に対応して、前記多視点画像を構成する画素である第1画素の座標を示す第1座標と、前記分光テクスチャ画像を構成する画素である第2画素の座標を示す第2座標との対応関係を示す情報である対応座標情報を生成する対応座標情報生成部と、前記対応座標情報を参照し、前記多視点画像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、当該分光反射スペクトルの各々に対応する分光テクスチャ画像それぞれ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 system for generating, from multi-viewpoint images, spectral texture images corresponding to the spectral reflectance spectrum of four or more bands of the spectral reflectance of a target object as texture images of a three-dimensional shape model of the target object. The system is characterized by comprising: a multi-viewpoint image classification unit that classifies each of the multi-viewpoint images, obtained by capturing the target object from a plurality of different viewpoints and using imaging devices with a plurality of different spectral sensitivities, into spectral sensitivity groups having the same spectral sensitivity; a correspondence coordinate information generation unit that generates, for each of the spectral sensitivity groups, correspondence coordinate information that indicates a correspondence relationship between first coordinates indicating the coordinates of a first pixel, which is a pixel that constitutes the multi-viewpoint image, and second coordinates indicating the coordinates of a second pixel, which is a pixel that constitutes the spectral texture image; and a spectral texture image generation unit that references the correspondence coordinate information to estimate the spectral reflectance spectrum of the target object from the multi-viewpoint images , and generates spectral texture images corresponding to each of the spectral reflectance spectra.
本発明の分光テクスチャ画像生成システムは、前記分光感度グループの各々の前記テクスチャ画像の間における前記画素の位置ずれを検知し、当該テクスチャ画像の前記位置ずれを補正するテクスチャ画像補正部をさらに備えることを特徴とする。 The spectral texture image generation system of the present invention is characterized by further comprising a texture image correction unit that detects the positional deviation of the pixels between the texture images of each of the spectral sensitivity groups and corrects the positional deviation of the texture images.
本発明の分光テクスチャ画像生成システムは、前記分光感度グループの各々の前記テクスチャ画像の間における前記画素の位置ずれを検知し、前記対応座標情報において前記位置ずれを補正するテクスチャ画像補正部をさらに備えることを特徴とする。 The spectral texture image generation system of the present invention is characterized by further comprising a texture image correction unit that detects the positional deviation of the pixels between the texture images of each of the spectral sensitivity groups and corrects the positional deviation in the corresponding coordinate information.
本発明の分光テクスチャ画像生成システムは、前記分光感度グループの各々の前記多視点画像の間における前記画素の位置ずれを検知し、前記対応座標情報において前記位置ずれを補正するテクスチャ画像補正部をさらに備えることを特徴とする。 The spectral texture image generation system of the present invention is characterized by further comprising a texture image correction unit that detects the positional shift of the pixels between the multi-viewpoint images of each of the spectral sensitivity groups and corrects the positional shift in the corresponding coordinate information.
本発明の分光テクスチャ画像生成システムは、前記対応座標情報生成部が、前記第2座標と前記三次元形状モデルの画素の座標である第3座標との対応関係を示す第2対応座標情報と、前記第3座標と前記分光感度グループ毎の前記多視点画像の第1座標との対応関係を示す第3対応座標情報とから、前記対応座標情報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 the correspondence coordinate information generation unit generates the correspondence coordinate information from second correspondence coordinate information indicating the correspondence between the second coordinates and third coordinates, which are the coordinates of pixels in the three-dimensional shape model, and third correspondence coordinate information indicating the correspondence between the third coordinates and first coordinates of the multi-viewpoint image for each spectral sensitivity group.
本発明の分光テクスチャ画像生成システムは、前記対応座標情報生成部が、前記分光感度グループ毎に生成される、前記三次元形状モデルの画素の座標である第3座標と、前記多視点画像の画素の座標である前記第1座標との対応関係を示す第3対応座標情報から前記対応座標情報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 the correspondence coordinate information generation unit generates the correspondence coordinate information from third correspondence coordinate information, which is generated for each spectral sensitivity group and indicates the correspondence between third coordinates, which are the coordinates of pixels in the three-dimensional shape model, and the first coordinates, which are the coordinates of pixels in the multi-view 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、対応座標情報生成部が、前記分光感度グループの各々に対応して、前記多視点画像を構成する画素である第1画素の座標を示す第1座標と、前記テクスチャ画像を構成する画素である第2画素の座標を示す第2座標との対応関係を示す情報である対応座標情報を生成する対応座標情報生成過程と、テクスチャ画像生成部が、前記分光感度グループの各々に対応して、前記対応座標情報を用いて前記多視点画像から前記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、前記対応座標情報を参照し、前記テクスチャ画像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、当該分光反射スペクトルの各々に対応する分光テクスチャ画像それぞれ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, from multi-viewpoint images, a spectral texture image corresponding to the 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. The method includes a multi-viewpoint image classification process in which a multi-viewpoint image classifier classifies each of the multi-viewpoint images, obtained by capturing the target object from a plurality of different viewpoints and using imaging devices with a plurality of different spectral sensitivities, into spectral sensitivity groups having the same spectral sensitivity; and a corresponding coordinate information generation unit generates, corresponding to each of the spectral sensitivity groups, first coordinates indicating the coordinates of a first pixel that constitutes the multi-viewpoint image; and a corresponding coordinate information generation unit generating a corresponding coordinate information for each of the spectral sensitivity groups. The method includes a corresponding coordinate information generation process that generates corresponding coordinate information, which is information indicating a correspondence relationship between the first coordinate and a second coordinate that indicates the coordinate of a second pixel that is a pixel constituting the texture image; a texture image generation process in which a texture image generation unit generates the texture image from the multi-viewpoint image using the corresponding coordinate information, corresponding to each of the spectral sensitivity groups; and a spectral texture image generation process in which a spectral texture image generation unit references the corresponding coordinate information, estimates a spectral reflectance spectrum of four or more bands of the target object from the texture image, and generates spectral texture images corresponding to each of the spectral reflectance spectra.
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、対応座標情報生成部が、前記分光感度グループの各々に対応して、前記多視点画像を構成する画素である第1画素の座標を示す第1座標と、前記分光テクスチャ画像を構成する画素である第2画素の座標を示す第2座標との対応関係を示す情報である対応座標情報を生成する対応座標情報生成過程と、分光テクスチャ画像生成部が、前記対応座標情報を参照し、前記多視点画像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、当該分光反射スペクトルの各々に対応する分光テクスチャ画像それぞれ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, from multi-viewpoint images, spectral texture images corresponding to four or more bands of spectral reflectance of a target object as texture images of a three-dimensional shape model of the target object, and is characterized by including: a multi-viewpoint image classification step in which a multi-viewpoint image classifying unit classifies each of the multi-viewpoint images, obtained by capturing the target object from a plurality of different viewpoints and using imaging devices with a plurality of different spectral sensitivities, into spectral sensitivity groups having the same spectral sensitivity; a correspondence coordinate information generation step in which a correspondence coordinate information generation unit generates, for each of the spectral sensitivity groups, correspondence coordinate information that indicates a correspondence relationship between first coordinates indicating the coordinates of a first pixel, which is a pixel that constitutes the multi-viewpoint image, and second coordinates indicating the coordinates of a second pixel, which is a pixel that constitutes the spectral texture image; and a spectral texture image generation step in which the spectral texture image generation unit references the correspondence coordinate information and estimates the four or more bands of the spectral reflectance spectrum of the target object from the multi-viewpoint images, and generates spectral texture images corresponding to each of the spectral reflectance spectra.
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、前記分光感度グループの各々に対応して、前記多視点画像を構成する画素である第1画素の座標を示す第1座標と、前記テクスチャ画像を構成する画素である第2画素の座標を示す第2座標との対応関係を示す情報である対応座標情報を生成する対応座標情報生成手段、前記分光感度グループの各々に対応して、前記対応座標情報を用いて前記多視点画像から前記テクスチャ画像を生成するテクスチャ画像生成手段、前記対応座標情報を参照し、前記テクスチャ画像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、当該分光反射スペクトルの各々に対応する分光テクスチャ画像それぞれ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, from multi-viewpoint images, spectral texture images corresponding to the spectral reflectance spectrum of four or more bands of the target object's spectral reflectance as texture images of a three-dimensional shape model of the target object. The program causes the computer to function as: multi-viewpoint image classification means that classifies each of the multi-viewpoint images, obtained by capturing the target object from a plurality of different viewpoints and using imaging devices with a plurality of different spectral sensitivities, into spectral sensitivity groups having the same spectral sensitivity; correspondence coordinate information generation means that generates, for each of the spectral sensitivity groups, correspondence coordinate information indicating the correspondence between first coordinates indicating the coordinates of a first pixel that constitutes the multi-viewpoint image and second coordinates indicating the coordinates of a second pixel that constitutes the texture image; texture image generation means that generates the texture image from the multi-viewpoint images using the correspondence coordinate information, for each of the spectral sensitivity groups; and spectral texture image generation means that references the correspondence coordinate information to estimate the spectral reflectance spectrum of the target object from the texture image and generate spectral texture images corresponding to each of the spectral reflectance spectra.
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、前記分光感度グループの各々に対応して、前記多視点画像を構成する画素である第1画素の座標を示す第1座標と、前記分光テクスチャ画像を構成する画素である第2画素の座標を示す第2座標との対応関係を示す情報である対応座標情報を生成する対応座標情報生成手段、前記対応座標情報を参照し、前記多視点画像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、当該分光反射スペクトルの各々に対応する分光テクスチャ画像それぞれ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。 A program of the present invention is a program for causing a computer to function as a spectral texture image generation system that generates, from multi-viewpoint images, spectral texture images corresponding to four or more bands of spectral reflectance spectra of a target object as texture images of a three-dimensional shape model of the target object. The program causes the computer to function as: multi-viewpoint image classification means that classifies each of the multi-viewpoint images, obtained by capturing the target object from a plurality of different viewpoints and using imaging devices with a plurality of different spectral sensitivities, into spectral sensitivity groups having the same spectral sensitivity; correspondence coordinate information generation means that generates, for each of the spectral sensitivity groups, correspondence coordinate information that indicates a correspondence relationship between first coordinates that indicate the coordinates of a first pixel that is a pixel constituting the multi -viewpoint image and second coordinates that indicate the coordinates of a second pixel that is a pixel constituting the spectral texture image; and spectral texture image generation means that references the correspondence coordinate information to estimate the four or more bands of the spectral reflectance spectrum of the target object from the multi-viewpoint images and generate spectral texture images corresponding to each of the spectral reflectance spectra.
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 the expensive hyperspectral cameras available on the market for 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。
First Embodiment
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 is a block diagram showing an example of the configuration of a spectral texture image generation system according to a first embodiment of the present invention. In this embodiment, captured images of a target object to be reconstructed as a three-dimensional shape model are supplied as viewpoint image data from an external device (not shown).
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。 Each of these viewpoint images is a multi-view image captured from a different viewpoint. Each viewpoint image contains image data captured from the same and different viewpoints, each captured by multiple imaging devices with different spectral sensitivities. The imaging device used in this embodiment is not a hyperspectral camera, but, 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 (images captured from different viewpoints and by imaging devices with 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、対応座標情報生成部104、テクスチャ画像生成部105、テクスチャ画像補正部106、分光テクスチャ画像生成部107、可視化用テクスチャ画像生成部108、多視点画像記憶部109、三次元形状モデル記憶部110、対応座標情報記憶部111、テクスチャ画像記憶部112及び分光テクスチャ画像記憶部113の各々を備えている。 In FIG. 1, the spectral texture image generation system 100 includes a data input/output unit 101, a multi-viewpoint image classification unit 102, a corresponding coordinate information generation unit 104, a texture image generation unit 105, a texture image correction unit 106, a spectral texture image generation unit 107, a visualization texture image generation unit 108, a multi-viewpoint image storage unit 109, a three-dimensional shape model storage unit 110, a corresponding coordinate information storage unit 111, a texture image storage unit 112, and a spectral texture image storage unit 113.
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109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110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。
The data input/output unit 101 writes and stores, in the multi-viewpoint image storage unit 109, each of the data of viewpoint images obtained by capturing an object from each viewpoint, which are supplied from an external device.
Furthermore, the data input/output unit 101 writes and stores data of the three-dimensional shape model of the target object, which is reconstructed using the multi-viewpoint images, in the three-dimensional shape model storage unit 110. The three-dimensional shape model is a surface model formed of a polygon mesh reconstructed from the three-dimensional point cloud.
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109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113から読み出して外部装置に出力する。
In addition, the data input/output unit 101 writes and stores in the multi-viewpoint image storage unit 109 the viewpoint information, which indicates the viewpoint coordinates and viewpoint direction at which the multi-viewpoint image was captured, the camera parameters of the imaging device that captured the multi-viewpoint image, and the spectral distribution of the light source (light source spectral distribution) in the environment in which the multi-viewpoint image was captured, which are supplied from the external device that restored the three-dimensional shape model.
Furthermore, when the data input/output unit 101 is accessed by an external device and is requested to transmit spectral texture images, it reads each of the spectral texture images (described later) from the spectral texture image storage unit 113 and outputs them to the external device.
図2は、多視点画像記憶部109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、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。
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 image storage unit 109. The multi-viewpoint image information table shown in Fig. 2 has columns for each record, corresponding to the multi-viewpoint image identification information, for the image capture device type, viewpoint information, camera parameters, image data index, spectral sensitivity data index, and spectral distribution data index.
The multi-viewpoint image identification information is identification information that uniquely identifies each individual multi-viewpoint image (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 referred to as the 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 referred to as the 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109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109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, the 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 coefficient. The image data index is an address indicating an area in the multi-viewpoint image storage unit 109 where data for the multi-viewpoint image has been written. The spectral sensitivity data index is an address indicating an area where data for the spectral sensitivity of the imaging device has been written. The spectral distribution data index is an address indicating an area in the multi-viewpoint image storage unit 109 where data for the spectral distribution of the light source (light source spectral distribution) in the environment where the multi-viewpoint image of the target object, supplied from an external device, was captured has been written.
図1に戻り、多視点画像分類部102は、多視点画像記憶部109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109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 Figure 1, the multi-viewpoint image classification unit 102 classifies each of the multi-viewpoint images stored in the multi-viewpoint image storage unit 109 into spectral sensitivity groups each having a different spectral sensitivity. The multi-viewpoint image classification unit 102 then writes and stores each of the multi-viewpoint images classified into the corresponding spectral sensitivity group in a spectral sensitivity group data table for each spectral sensitivity group in the multi-viewpoint image storage unit 109.
図3は、多視点画像記憶部109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、画像データインデックス、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 shows an example of the configuration of a spectral sensitivity group data table in the multi-viewpoint image storage unit 109. A spectral sensitivity group data table is provided for each spectral sensitivity group, and shows the spectral sensitivity data of the spectral sensitivity group. The spectral sensitivity group data table also has columns for multi-viewpoint image identification information, image data index, viewpoint information, camera parameters, and spectral distribution data index for each record.
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, if images are captured using three image capture devices with different spectral sensitivities, the viewpoint images will each have three different spectral sensitivities and will therefore be classified into three spectral sensitivity groups. Each of the three spectral sensitivity groups may contain the same number of multi-viewpoint images, or a different number of multi-viewpoint images. Furthermore, 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 image capture 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。画像データインデックスは、多視点画像記憶部109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109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 that identifies each multi-viewpoint image (for example, a number indicating the order in which they were supplied). The image data index is an address that indicates the area in the multi-viewpoint image storage unit 109 where the data for the multi-viewpoint image has been written. The viewpoint position indicates, for example, the external parameters of the imaging device, and is information that indicates the viewpoint position and optical axis vector in the world coordinate system. The camera parameters indicate, for example, the internal parameters of the imaging device, 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 distribution data index is an address that indicates the area in the multi-viewpoint image storage unit 109 where the data for the light source spectral distribution of the environment in which the multi-viewpoint image of the target object, supplied from an external device, was captured has been written.
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 illustrating the 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 with different spectral sensitivities are used.
4A shows each of the multi-viewpoint images (such as multi-viewpoint images 601 to 607) of the target object 500 captured at different viewpoint positions and optical axis vectors. Here, the multi-viewpoint images 601, 604, and 607 were captured by the image capture device A3. The multi-viewpoint images 602 and 605 were captured by the image capture device A1. The multi-viewpoint images 603 and 606 were captured by the image capture device A2.
図4(b)は、各視点情報における多視点画像の各々から、テクスチャ画像を生成する処理を示している。テクスチャ画像は、分光感度グループ毎に3バンド(色成分R、色成分G、色成分B)で生成される。
図示はされていないが、分光感度グループ毎のテクスチャ画像の各々を生成する際、このテクスチャ画像の生成の対象となる多視点画像の各々における画素(多視点画像を構成する画素)の座標(第1座標)と、テクスチャ画像における画素(テクスチャ画像を構成する画素)の座標(すなわち、展開図における座標である第2座標)との対応関係を示す対応座標情報が生成される(後に詳述)。
4B shows the process of generating a texture image from each of the multi-viewpoint images for each viewpoint information. The texture image is generated in three bands (color component R, color component G, color component B) for each spectral sensitivity group.
Although not shown in the figure, when generating each texture image for each spectral sensitivity group, corresponding coordinate information is generated that indicates the correspondence between the coordinates (first coordinates) of pixels in each multi-viewpoint image (pixels that make up the multi-viewpoint image) that are the target of generating this texture image and the coordinates of pixels in the texture image (i.e., second coordinates, which are coordinates in the development view) (described in detail later).
図1に戻り、対応座標情報生成部104は、三次元形状モデルと多視点画像とからテクスチャ画像を生成する際に用いる対応座標情報を生成する。
このとき、対応座標情報生成部104は、テクスチャ画像の座標系である第2座標系(UV座標系)における画素(第2画素)と、多視点画像の座標系である第1座標系における画素(第1画素)との各々の対応関係を示す対応座標情報が示された対応座標情報テーブルを生成する。
Returning to FIG. 1, the corresponding coordinate information generating unit 104 generates corresponding coordinate information used when generating a texture image from a three-dimensional shape model and a multi-viewpoint image.
At this time, the corresponding coordinate information generation unit 104 generates a corresponding coordinate information table that shows corresponding coordinate information indicating the correspondence between a pixel (second pixel) in the second coordinate system (UV coordinate system), which is the coordinate system of the texture image, and a pixel (first pixel) in the first coordinate system, which is the coordinate system of the multi-viewpoint image.
図5は、対応座標情報記憶部111に記憶されている対応座標情報テーブルの構成例を示す図である。
対応座標情報テーブルは、展開図を構成する画素の第2座標系(UV座標系)における座標値と、多視点画像を構成する画素の第1座標系における座標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、テクスチャ画像における領域の各々を個別に識別する識別情報である。第2座標は、第2座標系におけるテクスチャ画像の画素の座標値である。多視点画像識別情報は、多視点画像の各々を識別する識別情報である。第1座標は、第1座標系における多視点画像の画素の座標値である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of the structure of a corresponding coordinate information table stored in the corresponding coordinate information storage unit 111. As shown in FIG.
The corresponding coordinate information table indicates, on a record-by-record basis, the correspondence between the coordinate values in the second coordinate system (UV coordinate system) of the pixels that make up the development view and the coordinates in the first coordinate system of the pixels that make up the multi-view image. The area identification information is identification information that individually identifies each area in the texture image. The second coordinates are the coordinate values of the pixels of the texture image in the second coordinate system. The multi-view image identification information is identification information that identifies each of the multi-view images. The first coordinates are the coordinate values of the pixels of the multi-view image in the first coordinate system.
図1に戻り、対応座標情報生成部104は、分光感度グループ毎に、各視点情報の多視点画像と、三次元形状モデル(ポリゴンメッシュで表された後述する図6(a))とを用いて、色成分R、色成分G、色成分Bそれぞれの展開図(後述する図6(b))を生成する際に用いる対応座標情報を生成する。
ここで、対応座標情報生成部104は、三次元形状モデル記憶部110から、三次元形状モデルを形成するポリゴンメッシュのデータを読み出し、ポリゴンメッシュの展開図(例えば、ポリゴンメッシュである図6(a)のUV展開を行った図6(b)展開図)を生成する。
Returning to FIG. 1 , the correspondence coordinate information generation unit 104 generates, for each spectral sensitivity group, correspondence coordinate information to be used when generating development diagrams (FIG. 6(b) to be described later) of each of the color components R, G, and B, using a multi-viewpoint image of each piece of viewpoint information and a three-dimensional shape model (represented by a polygon mesh, as shown in FIG. 6(a) to be described later).
Here, the corresponding coordinate information generation unit 104 reads out data of the polygon mesh that forms the three-dimensional shape model from the three-dimensional shape model storage unit 110, and generates an unfolded view of the polygon mesh (for example, the unfolded view of Figure 6(b) obtained by UV unfolding the polygon mesh of Figure 6(a)).
図6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6(a)は、ポリゴンメッシュで形成した三次元形状モデルを示している。
図6(b)は、上記ポリゴンメッシュの各々を二次元座標系に展開した展開図(一例としUV座標系に展開したUV展開図)を示している。
例えば、図6(a)のポリゴンメッシュ651及び652の各々と、図6(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。
6A and 6B are conceptual diagrams showing the generation of a development of a polygon mesh in a three-dimensional shape model, and Fig. 6A shows a three-dimensional shape model formed of polygon meshes.
FIG. 6B shows a development diagram in which each of the polygon meshes is developed in a two-dimensional coordinate system (a UV development diagram in which each of the polygon meshes is developed in a UV coordinate system, as an example).
For example, polygon meshes 651 and 652 in Fig. 6A correspond to regions 801 and 802 in Fig. 6B, respectively. That is, polygon mesh 651 is developed in region 801 of the development view, and polygon mesh 652 is developed in region 802 of the development view.
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、二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、二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。
Here, each of the vertices (hereinafter referred to as polygon mesh vertices) 701 to 704 of the polygon mesh 651 of the three-dimensional shape model in the world coordinate system corresponds to each of the vertices (hereinafter referred to as area vertices) 951, 952, 953, and 954 of the area 801 of the development drawing in the two-dimensional coordinate system.
Similarly, polygon mesh vertices 703 to 706 of the polygon mesh 652 of the three-dimensional shape model in the world coordinate system correspond to area vertices 953, 954, 955, and 956 of the area 801 of the development in the two-dimensional coordinate system, respectively.
対応座標情報生成部104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7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 corresponding coordinate information generating unit 104 generates a corresponding coordinate lookup table indicating the correspondence between the polygon mesh vertex coordinate values in the above-mentioned three-dimensional shape model and the area vertex coordinate values (coordinates of the area vertices) in the development.
FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of a correspondence coordinate lookup table showing the correspondence between the coordinate values of polygon mesh vertices in a three-dimensional shape model and the coordinate values of area vertices in a development view.
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, corresponding 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 the 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7において、テクスチャ領域識別情報P10001が、図6(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 Figure 7, if the texture region identification information P10001 indicates the polygon mesh 651 in Figure 6(a), the coordinate values of polygon mesh vertex 701 are polygon mesh vertex coordinate values (x1_1, y1_1, z1_1), the coordinate values of polygon mesh vertex 702 are polygon mesh vertex coordinate values (x1_2, y1_2, z1_2), the coordinate values of polygon mesh vertex 703 are polygon mesh vertex coordinate values (x1_3, y1_3, z1_3), and the coordinate values of polygon mesh vertex 704 are polygon mesh vertex coordinate values (x1_4, y1_4, z1_4).
また、図7において、図6(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 7, when showing area 801 in Figure 6 (b), the coordinate values of area vertex 951 are area vertex coordinate values (U1_1, V1_1), the coordinate values of area vertex 952 are area vertex coordinate values (U1_2, V1_2), the coordinate values of area vertex 953 are area vertex coordinate values (U1_3, V1_3), and the coordinate values of area vertex 954 are area vertex coordinate values (U1_4, V1_4).
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) corresponds to each of the area vertex coordinate values (U1_1, V1_1), (U1_2, V1_2), (U1_3, V1_3) and (U1_4, V1_4).
図8は、三次元形状モデルにおけるポリコンメッシュの各々における画素の座標値(第3座標)と、展開図における画素の座標値(第2座標)との対応を示す第2対応座標情報テーブルの構成例を示す図である。
第2対応座標情報テーブルは、領域識別情報に対応して、三次元形状モデルにおけるポリゴンメッシュにおける画素(メッシュを構成する座標点の画素)の座標値と、展開図における画素の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。三次元形状モデル座標値(第3座標)は、世界座標系における三次元形状を構成する画素(座標点)の各々の座標値である。テクスチャ画像座標値(第2座標)は、テクスチャ画像における画素の各々の座標値である。
ここで、図8に示す第2対応座標情報テーブルは、図7の対応座標ルックアップテーブルの情報を含んでいる。
FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of a second correspondence coordinate information table showing the correspondence between the coordinate values (third coordinates) of pixels in each polygon mesh in a three-dimensional shape model and the coordinate values (second coordinates) of pixels in a development drawing.
The second corresponding coordinate information table indicates, for each record, the correspondence between the coordinate values of pixels in a polygon mesh in a three-dimensional shape model (pixels at coordinate points constituting the mesh) and the coordinate values of pixels in a development drawing, corresponding to area identification information. The area identification information is identification information that individually identifies each area in the development drawing. The three-dimensional shape model coordinate values (third coordinates) are the coordinate values of each pixel (coordinate point) constituting the three-dimensional shape in the world coordinate system. The texture image coordinate values (second coordinates) are the coordinate values of each pixel in the texture image.
Here, the second corresponding coordinate information table shown in FIG. 8 includes the information of the corresponding coordinate lookup table of FIG.
また、対応座標情報生成部104は、上記第2対応座標情報テーブルの三次元形状モデルの画素の各々に対応する多視点画像の画素の座標値を求める。
このとき、対応座標情報生成部104は、視点情報(必要に応じてカメラパラメータ)に対応して、三次元形状モデルを構成する画素(座標点)に対応する多視点画像及び当該多視点画像における画素の座標値を求める。
Furthermore, the corresponding coordinate information generating unit 104 obtains the coordinate values of pixels in the multi-viewpoint image that correspond to each pixel of the three-dimensional shape model in the second corresponding coordinate information table.
At this time, the corresponding coordinate information generation unit 104 determines the multi-viewpoint image corresponding to the pixels (coordinate points) that make up the three-dimensional shape model and the coordinate values of the pixels in the multi-viewpoint image, in accordance with the viewpoint information (and camera parameters if necessary).
そして、対応座標情報生成部104は、第2対応座標情報テーブルを参照し、三次元形状モデルの画素(座標点)を基準とし、求めた上記多視点画像における画素の各々と、展開図における画素それぞれとを対応付ける。
このとき、対応座標情報生成部104は、三次元形状モデルにおけるメッシュの各々の面の法線に対して、平行な光軸ベクトルあるいは最も平行に近い光軸ベクトルを有する視点情報に対応する多視点画像の画素を、優先的に展開図の画素に対応付ける。
Then, the corresponding coordinate information generating unit 104 refers to the second corresponding coordinate information table and, using the pixels (coordinate points) of the three-dimensional shape model as a reference, associates each of the pixels in the obtained multi-view image with each of the pixels in the development drawing.
At this time, the corresponding coordinate information generation unit 104 preferentially matches pixels of the multi-view image corresponding to viewpoint information having an optical axis vector that is parallel or closest to parallel to the normal of each surface of the mesh in the three-dimensional shape model with pixels of the unfolded view.
これにより、対応座標情報生成部104は、三次元形状モデルの画素(座標点)を基準とし、多視点画像の当該多視点画像における画素の座標(第1座標)と、展開図を構成する画素の座標(第2座標)との対応関係を示す対応座標情報を生成する。
ここで、分光感度グループ毎の多視点画像の各々を用いて、各分光感度グループに対応する展開図の生成に用いる第2対応座標情報を生成するため、分光感度グループ毎に生成された展開図(UV座標)の各々の原点が異なり、各分光感度グループの展開図それぞれにおける同一画素の座標値が共通(同一)ではなく、異なった座標値となる。
As a result, the corresponding coordinate information generation unit 104 generates corresponding coordinate information that indicates the correspondence between the coordinates (first coordinates) of pixels in the multi-viewpoint image and the coordinates (second coordinates) of pixels that make up the unfolded view, using the pixels (coordinate points) of the three-dimensional shape model as a reference.
Here, each of the multi-viewpoint images for each spectral sensitivity group is used to generate second corresponding coordinate information used to generate a development corresponding to each spectral sensitivity group, so the origin of each development (UV coordinate) generated for each spectral sensitivity group is different, and the coordinate values of the same pixel in each development of each spectral sensitivity group are not common (identical) but are different coordinate values.
このため、対応座標情報生成部104は、分光感度グループのいずれかに対応した展開図の第2対応座標情報テーブルを生成した後、当該第2対応座標情報テーブルを基準として、他の分光感度グループの第2対応座標情報テーブルを生成する。
すなわち、対応座標情報生成部104は、生成されたいずれかの分光感度グループの対応座標情報を参照し、三次元形状モデルの画素(座標点)と展開図における画素の座標点(座標値)との関係に対応させ、他の分光感度グループに対応する第2対応座標情報テーブルを生成する。
Therefore, the correspondence coordinate information generation unit 104 generates a second correspondence coordinate information table of a development drawing corresponding to one of the spectral sensitivity groups, and then generates second correspondence coordinate information tables of other spectral sensitivity groups based on the second correspondence coordinate information table.
That is, the corresponding coordinate information generation unit 104 references the corresponding coordinate information of one of the generated spectral sensitivity groups, and associates the relationship between the pixels (coordinate points) of the three-dimensional shape model and the coordinate points (coordinate values) of the pixels in the development view, thereby generating a second corresponding coordinate information table corresponding to another spectral sensitivity group.
これにより、対応座標情報生成部104は、分光感度グループ毎の第2対応座標情報テーブルにおける展開図の座標系を同一(原点を同一)とするため、対応座標情報における展開図の座標系を分光感度グループ間で同一(すなわち、分光感度グループ間において展開図それぞれにおける同一画素の座標値を同一)とすることができる。
上述の対応座標情報により生成されるテクスチャ画像の各々は、分光感度グループ間で同一の座標系として生成される。
そして、対応座標情報生成部104は、分光感度グループ毎に生成した対応座標情報テーブルを、対応座標情報記憶部111に対して書き込んで記憶させる。
As a result, the corresponding coordinate information generating unit 104 makes the coordinate systems of the developments in the second corresponding coordinate information table for each spectral sensitivity group the same (the origins are the same), and therefore the coordinate systems of the developments in the corresponding coordinate information can be made the same between spectral sensitivity groups (i.e., the coordinate values of the same pixel in each development between spectral sensitivity groups can be made the same).
Each texture image generated based on the above-described corresponding coordinate information is generated in the same coordinate system between spectral sensitivity groups.
The corresponding coordinate information generating unit 104 then writes and stores the corresponding coordinate information table generated for each spectral sensitivity group in the corresponding coordinate information storage unit 111 .
テクスチャ画像生成部105は、分光感度グループ毎に対応座標情報テーブルを参照し、展開図の画素の各々の座標に対して、対応する多視点画像における座標の画素の画素値それぞれ(3バンドとして、例えば、色成分R、色成分G、色成分B)を付与する。
すなわち、テクスチャ画像生成部105は、分光感度グループ毎に、3バンドずつのテクスチャ画像を生成する。
そして、テクスチャ画像生成部105は、生成したテクスチャ画像の各々を、分光感度グループ毎にテクスチャ画像記憶部112に書き込んで記憶させる。
The texture image generation unit 105 refers to the corresponding coordinate information table for each spectral sensitivity group, and assigns the pixel values (for example, three bands, color component R, color component G, and color component B) of the pixel at the corresponding coordinate in the multi-view image to each coordinate of the pixel in the unfolded view.
That is, the texture image generating unit 105 generates a texture image of three bands for each spectral sensitivity group.
Then, the texture image generating unit 105 writes and stores each of the generated texture images in the texture image storage unit 112 for each spectral sensitivity group.
テクスチャ画像補正部106は、テクスチャ画像生成部105が生成したテクスチャ画像の各々における画素の座標値のずれを補正する。
三次元形状モデルのメッシュを展開図に展開した際、三次元の座標点を展開図の二次元座標に展開する際に線形補完している。
しかしながら、三次元形状モデルを生成する際、分光感度グループ間において多視点画像の画素が三次元形状モデルの座標とずれてしまう場合があり、実際に展開図の座標に付与される画素値がずれ、テクスチャ画像の各々において画素の位置ずれが発生することになる。
The texture image correcting unit 106 corrects the deviation of the coordinate values of pixels in each texture image generated by the texture image generating unit 105 .
When the mesh of a three-dimensional shape model is developed into a development drawing, linear interpolation is performed when developing three-dimensional coordinate points into two-dimensional coordinates of the development drawing.
However, when generating a three-dimensional shape model, the pixels of the multi-view image may be misaligned with the coordinates of the three-dimensional shape model between spectral sensitivity groups, resulting in a deviation in the pixel values actually assigned to the coordinates of the development drawing, and in pixel positional deviations occurring in each texture image.
このため、テクスチャ画像補正部106は、例えば、テクスチャ画像の各々において、a×b画素(a及びbは3以上の奇数の整数値)の検知枠により、囲まれる画素それぞれを他の分光感度のテクスチャ画像における同様の検知枠内の画素と比較し、検知枠の中央の画素を対象画素として、検知枠内における画素の各々の画素値からなるパターンの類似度を順次求める。
そして、テクスチャ画像補正部106は、テクスチャ画像における対象画素の中央とした検知枠内のパターンの類似度が高い座標を検知して、異なる分光感度のテクスチャ画像間における類似度が最も高くなる座標に各対象画素を合わせることにより、テクスチャ画像のそれぞれを補正する。
これにより、テクスチャ画像補正部106は、テクスチャ画像生成部105が分光感度グループ毎に生成した異なる分光感度のテクスチャ画像の間における各画素の位置ずれを補正する。
For this reason, for example, in each texture image, the texture image correction unit 106 compares each of the pixels surrounded by a detection frame of a × b pixels (a and b are odd integer values of 3 or greater) with pixels within similar detection frames in texture images of other spectral sensitivities, and sequentially determines the similarity of patterns made up of the pixel values of each of the pixels within the detection frame, with the pixel in the center of the detection frame being the target pixel.
The texture image correction unit 106 then detects coordinates at which the pattern similarity is high within a detection frame that is centered around a target pixel in the texture image, and corrects each texture image by aligning each target pixel with the coordinates at which the similarity between texture images with different spectral sensitivities is highest.
In this way, the texture image correcting unit 106 corrects the positional deviation of each pixel between the texture images with different spectral sensitivities generated by the texture image generating unit 105 for each spectral sensitivity group.
分光テクスチャ画像生成部107は、テクスチャ画像生成部105が生成したテクスチャ画像(または、テクスチャ画像補正部106が補正したテクスチャ画像)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、31バンド)の分光テクスチャ画像のそれぞれを生成する。
ここで、分光テクスチャ画像生成部107は、対応座標情報記憶部111における分光感度グループの各々の対応座標情報テーブルを参照し、多視点画像の情報を取得する。
The spectral texture image generation unit 107 generates spectral texture images for each of a plurality of wavelength bands (e.g., 31 bands, each 10 nm apart from a wavelength of 400 nm to a wavelength of 700 nm) from the texture image generated by the texture image generation unit 105 (or the texture image corrected by the texture image correction unit 106).
Here, the spectral texture image generating unit 107 refers to the corresponding coordinate information table for each spectral sensitivity group in the corresponding coordinate information storage unit 111, and acquires information about the multi-viewpoint image.
そして、分光テクスチャ画像生成部107は、テクスチャ画像における各画素に対応する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の分光感度データ及び分光分布データの各々を、同一視点多視点画像テーブルから順次読み出す。
これにより、分光テクスチャ画像生成部107は、読み足した分光感度データ及び分光分布データの各々と、テクスチャ画像の各画素のそれぞれのバンドの画素値とを用いて、展開図の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(すなわち、分光反射率)を推定する。
Then, the spectral texture image generation unit 107 sequentially reads out the spectral sensitivity data and spectral distribution data of each of the multi-viewpoint images in the group of multi-viewpoint images for generating spectral images, which corresponds to each pixel in the texture image, from the same-viewpoint multi-viewpoint image table.
As a result, the spectral texture image generation unit 107 estimates the spectral reflectance spectrum (i.e., spectral reflectance) in a specified wavelength band for each pixel of the development drawing, using each of the additional spectral sensitivity data and spectral distribution data and the pixel values of each band for each pixel of the texture image.
本実施形態において、分光テクスチャ画像生成部107は、例えば、分光テクスチャ画像記憶部113から、予め書き込まれて記憶されている複数の分光反射率基底ベクトルを読み込む。
そして、分光テクスチャ画像生成部107は、各分光感度グループのテクスチャ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。
分光テクスチャ画像生成部107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、テクスチャ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 texture image generating unit 107 reads a plurality of spectral reflectance basis vectors that have been written and stored in advance from the spectral texture image storage unit 113, for example.
The spectral texture image generating unit 107 then expresses the spectral reflectance of the pixels of the texture image of each spectral sensitivity group as a weighted sum of the plurality of spectral reflectance basis vectors that have been read.
The spectral texture image generating unit 107 estimates the spectral reflectance spectrum at each pixel of the texture image by estimating weighting coefficients that weight each spectral reflectance basis vector.
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 multiple spectral reflectance data, using principal component analysis as spectral reflectance basis vectors for expressing the spectral reflectance data group.
In this principal component analysis, spectral reflectance can be expressed 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 spectral reflectance basis vectors, the dimensions of the spectral reflectance to be estimated are compressed, reducing the calculation load.
すなわち、分光テクスチャ画像生成部107は、以下の(1)式に示すように、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、セットとして分光テクスチャ画像記憶部113に予め記憶されている。また、分光テクスチャ画像記憶部113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, as shown in the following equation (1), the spectral texture image generation unit 107 expresses the spectral reflectance spectrum s as a weighted sum of multiple spectral reflectance basis vectors B = [ b1 , b2 , ...] T , and to perform this weighting, the spectral reflectance spectrum s is estimated by calculating the weighting coefficient r = [r1, r2, ...] T for each of the spectral reflectance basis vectors. Here, the spectral reflectance basis vectors are, for example, pre-stored as a set in the spectral texture image storage unit 113. Furthermore, the spectral texture image storage unit 113 may store a plurality of spectral reflectance basis vectors arranged in descending order of principal component scores in principal component analysis, and may be configured to read and use as many spectral reflectance basis vectors as necessary up to a predetermined order.
図9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9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、分光テクスチャ画像生成部107は、必要な数の分光反射率基底ベクトルb1からbNrを分光テクスチャ画像記憶部113から抽出する。
そして、分光テクスチャ画像生成部107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、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)。
9 is a conceptual diagram showing how spectral reflectance is expressed by combining spectral reflectance basis vectors. As shown in Fig. 9, 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 a given object by a weighting coefficient and combining the multiplication results.
That is, the spectral texture image generating unit 107 extracts the required number of spectral reflectance basis vectors b 1 to b Nr from the spectral texture image storage unit 113 .
The spectral texture image generation unit 107 then estimates the weighting coefficients r1 to rNr of the extracted spectral reflectance basis vectors b1 to bNr so as to obtain a spectral reflectance spectrum s that becomes the pixel value of each pixel in the multi-viewpoint image, and calculates the spectral reflectance spectrum s from the estimation result (described below).
図1に戻り、分光テクスチャ画像生成部107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、分光テクスチャ画像生成部107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(31バンドに相当)として表している。
1 , the spectral texture image generation unit 107 estimates each weighting coefficient r by solving the following equation (2) for the spectral reflectance spectrum expressed by the above equation (1). Then, the spectral texture image generation unit 107 estimates the spectral reflectance spectrum s according to equation (1) using the estimated weighting coefficients.
Here, the spectral reflectance spectrum si is expressed as a 31-dimensional vector (corresponding to 31 bands) obtained by sampling the wavelength range from 400 nm to 700 nm in 10 nm increments, for example.
上記(2)式において、pm,kは、m番目のテクスチャ画像の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、分光テクスチャ画像記憶部113に記憶されているテクスチャ画像の分光感度グループの種類を示す番号である。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、分光テクスチャ画像生成部107は、テクスチャ画像記憶部112におけるテクスチャ画像の各々の画素から画素値を読み出す。 In the above formula (2), p m,k is the pixel value of the k-th channel of the m-th texture image. That is, in p m,k , m is a number indicating the type of spectral sensitivity group of the texture image stored in the spectral texture image storage unit 113. Furthermore, k indicates the channel of the color component of a portion in the multi-viewpoint image. For example, if a portion is represented by pixel values of the color components R, G, and B, then channel (band) 1 is the color component R, channel 2 is the color component G, and channel 3 is the color component B. Furthermore, the spectral texture image generation unit 107 reads pixel values from each pixel of the texture image in the texture image storage unit 112.
また、(2)式において、行列Cm、kは、m番目のテクスチャ画像の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番目のテクスチャ画像のk番目のチャンネルにおける波長λの分光感度(テクスチャ画像を撮像した撮像装置の分光感度)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、分光テクスチャ画像記憶部113に書き込まれている。分光テクスチャ画像生成部107は、分光画像生成用多視点画像群における、テクスチャ画像の生成に用いた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109の同一視点多視点画像テーブルから読み出す。
In addition, in equation (2), the matrix C m,k represents the spectral sensitivity of the k-th channel (wavelength band of color component) of the m-th texture image, and the element c m,k (λ) in this C m,k represents the spectral sensitivity of the wavelength λ in the k-th channel of the m-th texture image in the group of multi-viewpoint images used to generate spectral images (the spectral sensitivity of the imaging device that captured the texture image).
The spectral distribution l of the light source has already been written as measured spectral distribution data in the spectral texture image storage unit 113. The spectral texture image generation unit 107 reads out, from the same-viewpoint multi-viewpoint image table in the multi-viewpoint image storage unit 109, the spectral distribution of the light source in the environment in which each of the multi-viewpoint images used to generate the texture image in the group of multi-viewpoint images for generating spectral images was captured.
ここで、分光テクスチャ画像生成部107は、分光画像生成用多視点画像群の多視点画像から生成したテクスチャ画像における分光感度グループの数に対応して、分光テクスチャ画像記憶部113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 texture image generation unit 107 may be configured to select and read out a set of spectral reflectance basis vectors from the spectral texture image storage unit 113 in accordance with the number of spectral sensitivity groups in the texture image generated from the multi-viewpoint images of the group of multi-viewpoint images for generating spectral images.
Furthermore, when solving equation (2), the upper limit of the number of spectral reflectance basis vectors (principal components) Nr used to represent the spectral reflectance data (hereinafter referred to as the number of spectral reflectance basis vectors) is determined based on, for example, the number of spectral sensitivity groups capturing the multi-viewpoint image (the number of imaging devices, the number of spectral sensitivity adjustments using color change filters, etc.).
q個の分光感度グループにおけるテクスチャ画像を用いる場合、「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、多視点画像を撮像するために、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 texture images for q spectral sensitivity groups are used, the number 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 the number of channels)." In other words, if the number of spectral reflectance basis vectors Nr indicating the spectral reflectance data is equal to or less than k times the number of channels of the number of spectral sensitivity groups q, then it is possible to solve expression (3).
As an example, if three imaging devices with different spectral sensitivities are used to capture a multi-view image 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 system such that the number of spectral reflectance basis vectors Nr is less than k times the number of channels of the number of spectral sensitivity groups q, for example, Nr = q × k - 1. In this case, if three image capture 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 × 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、視点情報の多視点画像から求められるテクスチャ画像の画素数、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、テクスチャ画像における画素それぞれにおいて、分光テクスチャ画像生成部107が分光テクスチャ画像記憶部113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、テクスチャ画像における画素それぞれに対応して構成される。 Furthermore, a group of multi-viewpoint images for generating spectral images may be obtained for each piece of viewpoint information, and the number of pixels in the texture image obtained from the multi-viewpoint images of the viewpoint information, i.e., the number q of spectral sensitivity groups, may differ. In this case, the set of spectral reflectance basis vectors (the number N r of spectral reflectance basis vectors) that the spectral texture image generator 107 reads from the spectral texture image storage unit 113 differs for each pixel in the texture image. Each pixel in the spectral image is configured to correspond to a corresponding pixel in the texture image.
上述した処理により、分光テクスチャ画像生成部107は、同一の分光感度グループのテクスチャ画像の画素の各々に対応させて、分光テクスチャ画像の画素それぞれの分光反射スペクトルを、テクスチャ画像の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、分光テクスチャ画像記憶部113の分光テクスチャ画像テーブルに書き込んで記憶させる。
図10は、分光テクスチャ画像記憶部113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。
Through the above-described processing, the spectral texture image generation unit 107 estimates the spectral reflectance spectrum of each pixel of the spectral texture image from the pixel values of corresponding pixels between the texture images, corresponding to each pixel of the texture images in the same spectral sensitivity group, generates a spectral image (a spectral image with a predetermined number of wavelength bands) for each piece of viewpoint information, and writes and stores it in the spectral texture image table of the spectral texture image storage unit 113.
FIG. 10 is a diagram showing an example of the structure of a spectral texture image table in the spectral texture image storage unit 113.
The spectral texture image table has columns for spectral texture image identification information, band wavelength, and spectral texture image data index in 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113における領域のアドレスを示している。
この図10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 that individually identifies each spectral texture image. 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 image storage unit 113 where the image data of the spectral texture image is written.
The spectral texture image table of FIG. 10 corresponds to spectral texture images of each of 31 bands of wavelengths in 10 nm increments, for example, from 400 nm to 700 nm.
可視化用テクスチャ画像生成部108は、三次元形状モデル記憶部110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108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 image generation unit 108 renders a visualized spectral texture image on the display unit according to predetermined conditions for the three-dimensional shape model read out from the three-dimensional shape model storage unit 110 .
The visualization texture image generation unit 108 converts the spectral reflectance of the spectral texture image (the spectral reflectance spectrum of each of all spectral images) into pixel values of wavelength bands that can be displayed on the display screen based on the following three predetermined conditions, and displays them on the display screen.
図11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R、G、B(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、色成分R、G、Bの各々の画素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108が必要に応じて読み出す構成とする。
FIG. 11 is a conceptual diagram showing an example in which a spectral texture image processed under the conditions of pattern #1 is rendered onto a three-dimensional shape model.
Pattern #1 shows an image from a predetermined viewpoint and viewpoint direction (corresponding to the optical axis vector) of a three-dimensional shape model in which the spectral reflectance of each pixel in the spectral texture image is rendered using arbitrary spectral sensitivities corresponding to the three color components R, G, and B (red, green, blue) that can be displayed on a display screen and the spectral distribution of an arbitrary light source. Here, the arbitrary spectral sensitivities may be, for example, the spectral sensitivities of an imaging device or color matching functions. Examples of the color matching functions include the CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) colorimetric observer matching functions. The spectral distribution of the light source may be, for example, the spectral distribution of standard illuminant D65, sunlight, LED (light emitting diode), fluorescent lamp, incandescent lamp, or the like. The data for the spectral sensitivities and spectral distributions are written and stored in a storage unit (not shown) in advance, and are read by the visualization texture image generation unit 108 as needed.
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108は、三次元形状モデル記憶部110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108は、分光テクスチャ画像記憶部113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108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 pattern #1, the visualization texture image generating unit 108 reads out the three-dimensional shape model 901 from the three-dimensional shape model storage unit 110.
Then, the visualization texture image generation unit 108 refers to the spectral texture image storage unit 113 and generates a texture image 902 in which the spectral reflectance based on the pixel values of each pixel of the spectral texture image is expressed in RGB values using an arbitrary spectral sensitivity and the spectral distribution of an arbitrary light source.
The visualization texture image generation unit 108 renders the texture image 902 onto the three-dimensional shape model 901 to generate a three-dimensional shape model 903, which is then displayed as an image from a predetermined viewpoint position and viewpoint direction.
図12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12におけるグラフ911に示すように、波長440nmのバンドを色成分R、G、B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の画素値とする。同様に、波長500nmのバンドを色成分R、G、B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の画素値とする。また、波長660nmのバンドを色成分R、G、B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の画素値とする。
FIG. 12 is a conceptual diagram showing an example in which a spectral texture image processed under the conditions of pattern #2 is rendered onto a three-dimensional shape model.
Pattern #2 shows an image in which the gradation of three arbitrary wavelength bands is displayed as the gradation of each band of RGB values that can be displayed on the display screen.
12 , the 440 nm wavelength band is replaced with the color component B of the R, G, and B color components, and the pixel values (spectral reflectance spectrum) of the spectral texture image at a wavelength of 440 nm are defined as the pixel values of the color component B. Similarly, the 500 nm wavelength band is replaced with the color component G of the R, G, and B color components, and the pixel values (spectral reflectance spectrum) of the spectral texture image at a wavelength of 500 nm are defined as the pixel values of the color component G. Furthermore, the 660 nm wavelength band is replaced with the color component R of the R, G, and B color components, and the pixel values (spectral reflectance spectrum) of the spectral texture image at a wavelength of 660 nm are defined as the pixel values of the color component R.
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108は、三次元形状モデル記憶部110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108は、分光テクスチャ画像記憶部113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)、色成分R、G、Bの画素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108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 pattern # 2 , the visualization texture image generation unit 108 reads out the three-dimensional shape model 913 from the three-dimensional shape model storage unit 110 .
Then, the visualization texture image generation unit 108 refers to the spectral texture image storage unit 113, sets the pixel values of each pixel in the spectral texture image of any three wavelength bands to the pixel values of the color components R, G, and B (graph 911), and generates a texture image 912 expressed by the pixel values of the color components R, G, and B.
The visualization texture image generation unit 108 renders the texture image 912 onto a three-dimensional shape model 913 to generate a three-dimensional shape model 914, which is then displayed as an image from a predetermined viewpoint position and viewpoint direction.
図13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13(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R、G、Bの各々の画素値に割り振る処理を説明している。
図13(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. 13 is a conceptual diagram showing an example in which a spectral texture image processed under the conditions of pattern #3 is rendered onto a three-dimensional shape model.
FIG. 13A illustrates a process of allocating pixel values in a spectral texture image as pattern #3 to pixel values of each of the color components R, G, and B that can be displayed on a display device.
13A, the range T of the spectral reflectance spectrum R(λi) of each pixel in any one spectral texture image 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 pattern #3 is shown, in which the spectral reflection spectrum intensity in the high numerical range H is allocated to the gradient range of color component R, the spectral reflection spectrum intensity in the medium numerical range M is allocated to the gradient range of color component G, and the spectral reflection spectrum intensity in the low numerical range L is allocated to the gradient range of color component B.
図13(b)において、可視化用テクスチャ画像生成部108は、三次元形状モデル記憶部110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108は、分光テクスチャ画像記憶部113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))、色成分R、G、Bの画素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108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. 13B, the visualization texture image generating unit 108 reads out the three-dimensional shape model 921 from the three-dimensional shape model storage unit 110 .
Then, the visualization texture image generation unit 108 refers to the spectral texture image storage unit 113, and assigns the spectral reflectance spectrum intensity, which is the pixel value of each pixel in the spectral texture image of any one wavelength band, to pixel values in the gradient ranges of each of the color components R, G, and B in accordance with the conversion rule described above ( FIG. 4( a) ), thereby generating a texture image 922 expressed by the pixel values of the color components R, G, and B.
The visualization texture image generation unit 108 renders the texture image 922 onto the three-dimensional shape model 921 to generate a three-dimensional shape model 923, which is then displayed as an image from a predetermined viewpoint position and viewpoint direction.
図14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109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109に書き込んで記憶させる。
FIG. 14 is a flowchart showing an example of the operation of a process for generating spectral texture images for a three-dimensional shape model from multi-viewpoint images according to this embodiment.
Step S101:
The data input/output unit 101 adds information about the spectral sensitivity at the time when each viewpoint image in the multi-viewpoint image supplied from the external device was captured, and writes and stores the information in the multi-viewpoint image storage unit 109.
In addition, the data input/output unit 101 writes and stores data of a three-dimensional shape model of a surface model (the surface is composed of a polygon mesh) reconstructed from the above multi-viewpoint image supplied from an external device into the multi-viewpoint image storage unit 109.
ステップS102:
多視点画像分類部102は、多視点画像記憶部109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 image classification unit 102 refers to the multi-viewpoint image storage unit 109 and classifies each of the multi-viewpoint images into a spectral sensitivity group in accordance with the spectral sensitivity added to the multi-viewpoint image.
Then, the multi-viewpoint image classifying unit 102 writes and stores each of the multi-viewpoint images classified into the spectral sensitivity groups in the corresponding spectral sensitivity group data table.
ステップS103:
対応座標情報生成部104は、分光感度グループ毎に、多視点画像(分光感度作成用多視点画像群)における画素の座標(第1座標)と、三次元形状モデルにおけるポリゴンメッシュの展開図(図6(b))における画素の座標(第2座標)との各々の対応関係を示す対応座標情報を生成し、対応座標情報記憶部111の対応座標情報テーブルに対して書き込んで記憶させる。
ここで、対応座標情報生成部104は、上記対応座標情報を、多視点画像の画素の座標(第1座標)及び三次元形状モデルの画素の座標(図6(a)の座標点、第3座標)の間の対応関係を示す第3対応座標情報と、三次元形状モデルの画素の座標(座標点、第3座標)及び展開図の画素の座標(第2座標)との対応関係を示す第2対応座標情報とから生成する。
Step S103:
The corresponding coordinate information generation unit 104 generates, for each spectral sensitivity group, corresponding coordinate information indicating the correspondence between the coordinates (first coordinates) of pixels in the multi-viewpoint image (group of multi-viewpoint images for creating spectral sensitivities) and the coordinates (second coordinates) of pixels in the development view (Figure 6 (b)) of the polygon mesh in the three-dimensional shape model, and writes and stores the generated information in a corresponding coordinate information table in the corresponding coordinate information storage unit 111.
Here, the corresponding coordinate information generation unit 104 generates the above-mentioned corresponding coordinate information from third corresponding coordinate information indicating the correspondence between the coordinates of the pixel of the multi-view image (first coordinates) and the coordinates of the pixel of the three-dimensional shape model (coordinate point, third coordinate in Figure 6 (a)), and second corresponding coordinate information indicating the correspondence between the coordinates of the pixel of the three-dimensional shape model (coordinate point, third coordinate) and the coordinates of the pixel of the unfolded drawing (second coordinates).
このとき、対応座標情報生成部104は、分光感度グループのいずれかの第2対応座標情報と及び第3対応座標情報とを生成した後、当該第3対応座標情報における座標を参照して、当該第3対応座標と同一の原点を有するように、他の分光感度グループの第2対応座標情報テーブル(第2対応座標情報が書き込まれたテーブル)を生成し、対応座標情報記憶部111に対して書き込んで記憶させる。
これにより、対応座標情報生成部104は、分光感度グループの全ての第2対応座標テーブルの座標系を共通として、分光感度グループの各々の展開図の間において、同一画素のぞれぞれの座標値を同一とする。
At this time, the corresponding coordinate information generating unit 104 generates the second corresponding coordinate information and the third corresponding coordinate information for one of the spectral sensitivity groups, and then, by referring to the coordinates in the third corresponding coordinate information, generates a second corresponding coordinate information table (a table into which the second corresponding coordinate information is written) for another spectral sensitivity group so that the second corresponding coordinate information has the same origin as the third corresponding coordinate information, and writes and stores it in the corresponding coordinate information storage unit 111.
As a result, the corresponding coordinate information generating unit 104 uses a common coordinate system for all second corresponding coordinate tables of the spectral sensitivity groups, and sets the coordinate values of the same pixels to be the same between the developments of the spectral sensitivity groups.
ステップS104:
テクスチャ画像生成部105は、対応座標情報記憶部111の対応座標情報テーブルと、多視点画像記憶部109の同一視点多視点画像テーブルとを参照し、各分光感度グループ(各撮像装置)におけるテクスチャ画像の各々を生成する。
すなわち、テクスチャ画像生成部105は、対応座標情報における展開図の座標に対して、三次元形状モデルのメッシュの法線に対して、最も平行に近い視点情報の光軸の光軸ベクトルの多視点画像における画素の画素値を付与することで、テクスチャ画像のそれぞれ(色成分R、色成分G及び色成分Bの各々の3バンド)を生成する。
そして、テクスチャ画像生成部105は、生成したテクスチャ画像の各々を分光感度(撮像装置)グループ毎にテクスチャ画像記憶部112に対して書き込んで記憶させる。
Step S104:
The texture image generation unit 105 references the corresponding coordinate information table in the corresponding coordinate information storage unit 111 and the same-viewpoint multi-viewpoint image table in the multi-viewpoint image storage unit 109, and generates each of the texture images for each spectral sensitivity group (each imaging device).
That is, the texture image generation unit 105 generates each of the texture images (three bands each of color component R, color component G, and color component B) by assigning pixel values to pixels in the multi-viewpoint image of the optical axis vector of the optical axis of the viewpoint information that is most parallel to the normal of the mesh of the three-dimensional shape model, for the coordinates of the unfolded view in the corresponding coordinate information.
Then, the texture image generating unit 105 writes and stores each of the generated texture images in the texture image storage unit 112 for each spectral sensitivity (image capture device) group.
ステップS105:
テクスチャ画像補正部106は、テクスチャ画像記憶部112に記憶されている光感度グループ毎のテクスチャ画像の各々において、分光感度グループの間で画素の座標位置のズレを補正する処理を行う。
すなわち、テクスチャ画像補正部106は、検知枠のa×b画素の中央の画素を対象画素として、分光感度グループのテクスチャ画像の間で検知枠をずらしつつ、検知枠における画素の全てのパターンの類似度を求める。
Step S105:
The texture image correction unit 106 performs processing to correct the deviation of pixel coordinate positions between spectral sensitivity groups in each texture image for each photosensitivity group stored in the texture image storage unit 112 .
That is, the texture image correction unit 106 determines the similarity of all patterns of pixels in the detection frame while shifting the detection frame between texture images of the spectral sensitivity groups, with the center pixel of the a×b pixels in the detection frame as the target pixel.
そして、テクスチャ画像補正部106は、対象画素を中央とする検知枠をずらしていき、上記類似度が最も高い位置を補正位置として、分光感度グループ間におけるいずれかのテクスチャ画像の座標を基準として、異なる分光感度のテクスチャ画像の各々の座標を合わせることにより、テクスチャ画像の間の画素の座標ズレを補正する。
テクスチャ画像補正部106は、補正したテクスチャ画像をテクスチャ画像記憶部112に対して書き込んで記憶させる(例えば、元のテクスチャ画像に対して、補正したテクスチャ画像を上書きする)。
The texture image correction unit 106 then shifts the detection frame with the target pixel at its center, sets the position with the highest similarity as the correction position, and corrects the coordinate misalignment of pixels between the texture images by aligning the coordinates of each texture image with different spectral sensitivities using the coordinates of one of the texture images between the spectral sensitivity groups as a reference.
The texture image correcting unit 106 writes and stores the corrected texture image in the texture image storage unit 112 (for example, overwrites the original texture image with the corrected texture image).
ステップS106:
分光テクスチャ画像生成部107は、テクスチャ画像記憶部112における分光感度グループ毎のテクスチャ画像の画素値(すなわち、展開図の各画素に付与した、同一多視点画像テーブルにおける多視点画像の各々における画素の画素値(色成分R、色成分G、色成分Bのそれぞれの階調度))と、当該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展開図それぞれの画素の分光反射スペクトルの強度を求める。
Step S106:
The spectral texture image generation unit 107 uses the pixel values of the texture image for each spectral sensitivity group in the texture image storage unit 112 (i.e., the pixel values of the pixels in each of the multi-viewpoint images in the same multi-viewpoint image table (the respective gradations of the color components R, G, and B) assigned to each pixel of the development drawing), the spectral sensitivity of the imaging device that captured each of the multi-viewpoint images, and the spectral distribution of the light source, to calculate the intensity of the spectral reflectance spectrum of each pixel of the development drawing corresponding to each wavelength band using each of equations (1) and (2).
すなわち、分光テクスチャ画像生成部107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、上記展開図に対応したテクスチャ画像における色成分毎の画素値と、分光感度と、分光分布とにより(1)式及び(2)式を用いて求めて付与する。
ここで、分光テクスチャ画像生成部107は、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。
そして、分光テクスチャ画像生成部107は、所定の波長のバンド(31個種類)の各々の分光テクスチャ画像(31個)を生成し、分光テクスチャ画像記憶部113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。
That is, the spectral texture image generation unit 107 creates a development in which the polygon mesh of the three-dimensional shape model is developed, and calculates and assigns the intensity of the spectral reflectance spectrum as the pixel values of the pixels in each region in this development, that is, the pixel values of the pixels in the pixel region surrounded by the coordinate values of the vertices of the polygon mesh, using equations (1) and (2) from the pixel values of each color component in the texture image corresponding to the development, the spectral sensitivity, and the spectral distribution.
Here, the spectral texture image generation unit 107 generates a spectral texture image corresponding to one wavelength band by assigning the intensity of the spectral reflectance spectrum as a pixel value to each pixel in all areas of the development drawing.
The spectral texture image generating unit 107 then generates spectral texture images (31 images) for each of the predetermined wavelength bands (31 types), and writes and stores them in a spectral texture image table in the spectral texture image storage unit 113 .
ステップS107:
分光テクスチャ画像生成部107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107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107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S106へ進める。
Step S107:
The spectral texture image generating unit 107 determines whether or not spectral texture images for all wavelength bands have been generated.
At this time, if the spectral texture image generating unit 107 determines that spectral texture images for all wavelength bands have been generated, it ends the processing.
On the other hand, if the spectral texture image generator 107 determines that spectral texture images for all wavelength bands have not been generated, the process proceeds to step S106.
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三次元形状モデルを再現し、三次元形状モデルの画素(座標点)を基準として、同一の座標系を有する、分光感度グループ毎の対応座標情報を生成し、当該対応座標系の各々を用いて、分光感度グループのそれぞれのテクスチャ画像(色成分R、色成分G及び色成分Bの3バンド)を生成し、このテクスチャ画像を用いて分光テクスチャ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R、G、B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 three-dimensional shape model is reproduced from multi-viewpoint images captured with different spectral sensitivities and viewpoint information (viewpoint position, optical axis vector) using an imaging device such as a commercially available digital camera that is available to general users. Corresponding coordinate information for each spectral sensitivity group, which has the same coordinate system, is generated based on the pixels (coordinate points) of the three-dimensional shape model. Each of these corresponding coordinate systems is used to generate a texture image (three bands: R, G, and B color components) for each spectral sensitivity group. These texture images can then be used to generate a spectral texture image. This allows the spectral reflectance of the target object to be obtained as a more detailed spectral reflectance spectrum than images captured using the normal RGB color components. This allows for the easy generation of a spectral texture image for the three-dimensional shape model as a texture image that accurately reflects the spectral reflectance of the target object corresponding to each of a specified number of wavelength bands (more than the three bands of R, G, and B 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R、G、B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R、G、B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。 Furthermore, according to this embodiment, spectral texture images of multiple wavelength bands (e.g., 31) are generated and can be observed on a display device that displays the color components R, G, and B. By corresponding each pixel value of the spectral texture images for each wavelength to the pixel values of the respective color components R, G, and B, the images can be texture-mapped onto the restored three-dimensional shape model, and the texture-mapped three-dimensional shape model can be observed on the display device, allowing the spectral reflectance state of the target object to be visually recognized 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。
第2の実施形態の構成は、図1に示す本発明の第1の実施形態の構成と同様である。以下、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において、第1の実施形態と異なる動作を説明する。
第1の実施形態においては、分光感度グループの各々の対応座標情報を、それぞれの座標系が同一となるように構成していた。
一方、本実施形態における分光感度グループの各々の対応座標情報は、それぞれの座標系が同一でなく、すなわち異なった座標系として生成されている。
Second Embodiment
A second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The configuration of the second embodiment is similar to the configuration of the first embodiment of the present invention shown in Fig. 1. Below, the operations of the spectral texture image generation system according to the second embodiment that differ from those of the first embodiment will be described.
In the first embodiment, the corresponding coordinate information for each of the spectral sensitivity groups is configured so that the coordinate systems are the same.
On the other hand, the corresponding coordinate information for each of the spectral sensitivity groups in this embodiment is not generated in the same coordinate system, that is, in different coordinate systems.
対応座標情報生成部104は、第1の実施形態と同様に、三次元形状モデルと多視点画像とからテクスチャ画像を生成する際に用いる対応座標情報を、分光感度グループ毎に生成する。
このとき、対応座標情報生成部104は、テクスチャ画像の座標系である第2座標系(UV座標系)における画素(第2画素)と、多視点画像の座標系である第1座標系における画素(第1画素)との各々の対応関係を示す対応座標情報が示された対応座標情報テーブル(図5)を生成する。
As in the first embodiment, the corresponding coordinate information generating unit 104 generates, for each spectral sensitivity group, corresponding coordinate information used when generating a texture image from a three-dimensional shape model and a multi-viewpoint image.
At this time, the corresponding coordinate information generation unit 104 generates a corresponding coordinate information table (Figure 5) that shows corresponding coordinate information indicating the correspondence between a pixel (second pixel) in the second coordinate system (UV coordinate system), which is the coordinate system of the texture image, and a pixel (first pixel) in the first coordinate system, which is the coordinate system of the multi-viewpoint image.
対応座標情報テーブルは、分光感度グループ毎に設けられており、展開図を構成する画素の第2座標系(UV座標系)における座標値と、多視点画像を構成する画素の第1座標系における座標との対応関係がレコード単位で示されている。
本実施形態においては、分光感度グループ毎に第2座標系が異なっている。この座標系の異なりは、原点がずれている、あるいは展開図におけるメッシュの位置が異なるなどを含んでおり、三次元形状モデルが画素(座標点)が、同一の画素であるにも関わらず、分光感度グループ毎に第2座標系における座標位置が異なる状態を示している。
The corresponding coordinate information table is provided for each spectral sensitivity group, and shows the correspondence between the coordinate values in the second coordinate system (UV coordinate system) of the pixels that make up the unfolded view and the coordinates in the first coordinate system of the pixels that make up the multi-viewpoint image on a record-by-record basis.
In this embodiment, the second coordinate system is different for each spectral sensitivity group. The difference in the coordinate system includes a shift in the origin, a difference in the position of the mesh in the development, etc., and indicates a state in which the coordinate positions in the second coordinate system are different for each spectral sensitivity group even though the pixels (coordinate points) in the 3D shape model are the same pixels.
対応座標情報生成部104は、分光感度グループ毎に、各視点情報の多視点画像と、三次元形状モデル(ポリゴンメッシュで表された後述する図6(a))とを用いて、色成分R、色成分G、色成分Bそれぞれの展開図(後述する図6(b))を生成する際に用いる対応座標情報を生成する。
ここで、対応座標情報生成部104は、三次元形状モデル記憶部110から、三次元形状モデルを形成するポリゴンメッシュのデータを読み出し、ポリゴンメッシュの展開図(例えば、ポリゴンメッシュである図6(a)のUV展開を行った図6(b)展開図)を生成する際に用いる第2対応座標情報(三次元形状の座標値の第3座標と展開図における座標の第2座標との関係を示す情報)を、分光感度グループ毎に生成する。
The corresponding coordinate information generation unit 104 generates, for each spectral sensitivity group, corresponding coordinate information to be used when generating development diagrams (see FIG. 6(b) below) for each of the color components R, G, and B, using a multi-viewpoint image of each piece of viewpoint information and a three-dimensional shape model (see FIG. 6(a) below, represented by a polygon mesh).
Here, the corresponding coordinate information generation unit 104 reads data of the polygon mesh that forms the three-dimensional shape model from the three-dimensional shape model storage unit 110, and generates second corresponding coordinate information (information indicating the relationship between a third coordinate of the coordinate values of the three-dimensional shape and a second coordinate of the coordinates in the development) for each spectral sensitivity group, which is used when generating a development of the polygon mesh (for example, the development of Figure 6(b) obtained by UV development of the polygon mesh of Figure 6(a)).
そして、対応座標情報生成部104は、生成した第2座標対応情報を、対応座標情報記憶部111における分光感度グループ毎の対応座標情報テーブルに対して書き込んで記憶させる。
この第2対応座標情報において、三次元形状モデルにおける同一の画素(座標点)の座標の各々は、分光感度グループ毎の展開図の第2座標系のそれぞれにおける座標位置と異なっている。
The corresponding coordinate information generating unit 104 then writes and stores the generated second coordinate correspondence information in a corresponding coordinate information table for each spectral sensitivity group in the corresponding coordinate information storage unit 111 .
In this second corresponding coordinate information, the coordinates of the same pixel (coordinate point) in the three-dimensional shape model differ from the coordinate positions in the second coordinate system of the development for each spectral sensitivity group.
一方、対応座標情報生成部104は、第1の実施形態と同様に、多視点画像における画素の座標(第1座標)と、三次元形状モデルにおける画素の座標(座標値、第3座標)との対応関係を示す第3座標対応情報を生成する。
そして、対応座標情報生成部104は、生成した第3座標対応情報を、対応座標情報記憶部111における分光感度グループ毎の対応座標情報テーブルに対して書き込んで記憶させる。
On the other hand, the correspondence coordinate information generation unit 104 generates third coordinate correspondence information that indicates the correspondence between the coordinates of a pixel in a multi-view image (first coordinates) and the coordinates of a pixel in a three-dimensional shape model (coordinate values, third coordinates), as in the first embodiment.
The corresponding coordinate information generating unit 104 then writes and stores the generated third coordinate correspondence information in a corresponding coordinate information table for each spectral sensitivity group in the corresponding coordinate information storage unit 111 .
また、第2座標対応情報における展開図の座標系が分光感度グループ毎に異なるため、後述する分光テクスチャ画像を生成する際に、分光テクスチャ画像における画素の分光反射率を求める際に同一の画素の画素値が必要となり、分光感度グループの各々の間で同一の画素を抽出するため、対応座標情報生成部104は、第4対応座標情報を生成する。
また、第2座標対応情報における展開図の座標系は、すでに述べたように、生成された時点において分光感度グループ毎に異なっている。
Furthermore, because the coordinate system of the development diagram in the second coordinate correspondence information differs for each spectral sensitivity group, when generating a spectral texture image (described later), the pixel values of the same pixels are required to calculate the spectral reflectance of the pixels in the spectral texture image, and in order to extract the same pixels between each spectral sensitivity group, the correspondence coordinate information generation unit 104 generates fourth correspondence coordinate information.
As already mentioned, the coordinate system of the development in the second coordinate correspondence information differs for each spectral sensitivity group at the time of generation.
このため、後述する分光テクスチャ画像を生成する際に、分光テクスチャ画像における画素の分光反射率を求める場合、多視点画像の各々における同一の画素の画素値が必要となる。
対応座標情報生成部104は、分光感度グループの多視点画像の各々間で同一の画素を抽出するために用いる第4対応座標情報を生成する。
上記第4対応座標情報は、三次元形状モデルにおける画素の座標(座標値、第3座標)、分光感度グループ毎の展開図の画素の座標(第2座標)との対応を示す情報である。
Therefore, when generating a spectral texture image (described later), the pixel values of the same pixels in each of the multi-viewpoint images are required to calculate the spectral reflectance of the pixels in the spectral texture image.
The corresponding coordinate information generating unit 104 generates fourth corresponding coordinate information used to extract identical pixels between the multi-viewpoint images of the spectral sensitivity group.
The fourth corresponding coordinate information is information indicating the correspondence between the coordinates (coordinate values, third coordinates) of pixels in the three-dimensional shape model and the coordinates (second coordinates) of pixels in the development diagram for each spectral sensitivity group.
図15は、本実施形態における対応座標情報記憶部111に書き込まれて記憶されている第4対応座標情報テーブルの構成例を示す図である。
第4対応座標情報テーブルは、三次元形状モデルにおけるポリゴンメッシュの画素の座標値に対応して、各分光感度グループの展開図の各々における画素の座標値との対応関係がレコード単位で示されている。この図15は、分光感度グループ(例えば、3台の撮像装置による分光感度グループ)が、例えば、分光感度グループ#1、分光感度グループ#2、分光感度グループ#3の3個がある場合における第4対応座標情報テーブルの構成例を示している。
FIG. 15 is a diagram showing an example of the configuration of the fourth corresponding coordinate information table written and stored in the corresponding coordinate information storage unit 111 in this embodiment.
The fourth correspondence coordinate information table indicates, for each record, the correspondence between the coordinate values of pixels in each development of each spectral sensitivity group and the coordinate values of pixels in a polygon mesh in a three-dimensional shape model. Fig. 15 shows an example of the configuration of the fourth correspondence coordinate information table when there are three spectral sensitivity groups (e.g., spectral sensitivity groups based on three image capture devices), for example, spectral sensitivity group #1, spectral sensitivity group #2, and spectral sensitivity group #3.
三次元形状モデル座標値は、三次元形状モデルにおける各画素(座標点)の座標値を示している。
展開図#1座標値は、分光感度グループ#1の展開図である展開図#1における画素の座標を示している。
同様に、展開図#2座標値は、分光感度グループ#2の展開図である展開図#2における画素の座標を示している。
また、展開図#3座標値は、分光感度グループ#3の展開図である展開図#3における画素の座標を示している。
The three-dimensional shape model coordinate values indicate the coordinate values of each pixel (coordinate point) in the three-dimensional shape model.
The development #1 coordinate values indicate the coordinates of pixels in the development #1, which is a development of the spectral sensitivity group #1.
Similarly, the development #2 coordinate values indicate the coordinates of pixels in the development #2, which is a development of the spectral sensitivity group #2.
Moreover, the development #3 coordinate values indicate the coordinates of pixels in the development #3, which is a development of the spectral sensitivity group #3.
図1に戻り、対応座標情報生成部104は、対応座標情報記憶部111における各分光感度グループの第2対応座標情報テーブルを参照し、三次元形状モデル座標値を引数(関連付けるキーデータ)として、第2対応座標情報を統合して、第4対応座標情報を生成する。
そして、対応座標情報生成部104は、生成した第4対応座標情報を、対応座標情報記憶部111の第4対応座標情報テーブルに対して書き込んで記憶させる。
Returning to FIG. 1 , the correspondence coordinate information generation unit 104 references the second correspondence coordinate information table for each spectral sensitivity group in the correspondence coordinate information storage unit 111, and integrates the second correspondence coordinate information using the three-dimensional shape model coordinate values as arguments (associated key data) to generate fourth correspondence coordinate information.
Then, the corresponding coordinate information generating unit 104 writes and stores the generated fourth corresponding coordinate information in a fourth corresponding coordinate information table in the corresponding coordinate information storage unit 111 .
テクスチャ画像生成部105は、多視点画像記憶部109における同一視点多視点画像テーブルの各々と、対応座標情報記憶部111における対応座標情報テーブルとを参照して、分光感度グループ毎のテクスチャ画像を生成する。
そして、テクスチャ画像生成部105は、生成した分光感度グループ毎のテクスチャ画像の各々を、テクスチャ画像記憶部112に対して書き込んで記憶させる。
The texture image generating unit 105 references each of the same viewpoint multi-viewpoint image tables in the multi-viewpoint image storage unit 109 and the corresponding coordinate information table in the corresponding coordinate information storage unit 111 to generate a texture image for each spectral sensitivity group.
Then, the texture image generating unit 105 writes and stores each of the generated texture images for each spectral sensitivity group in the texture image storage unit 112 .
テクスチャ画像補正部106は、テクスチャ画像記憶部112のテクスチャ画像の各々において、例えば、a×b画素(a及びbは3以上の奇数の整数値)の検知枠により画素それぞれを比較し、検知枠の中央の画素の類似度を順次求めることで、類似度が高い位置として画素の位置をテクスチャ画像間において合わせることにより、第2対応座標情報テーブルにおける第2対応座標情報における展開図の画素の座標を補正する。
そして、テクスチャ画像補正部106は、補正した第2対応座標情報テーブルを、対応座標情報記憶部111に対して書き込んで記憶させる(例えば、対応座標情報生成部104が生成した第2対応座標情報テーブルに上書きする)。
The texture image correction unit 106 compares each pixel in each texture image in the texture image storage unit 112 using a detection frame of, for example, a × b pixels (a and b are odd integer values of 3 or more), and sequentially calculates the similarity of the pixels in the centers of the detection frames, thereby aligning the positions of pixels between the texture images as positions with high similarity, thereby correcting the coordinates of the pixels in the unfolded view in the second correspondence coordinate information in the second correspondence coordinate information table.
Then, the texture image correcting unit 106 writes and stores the corrected second corresponding coordinate information table in the corresponding coordinate information storage unit 111 (for example, overwrites the second corresponding coordinate information table generated by the corresponding coordinate information generating unit 104).
また、テクスチャ画像補正部106は、第2対応座標情報テーブルにおける第2対応座標情報の補正に伴い、第4対応座標情報テーブルにおける第4対応座標情報における展開図の画素の座標も補正する。
テクスチャ画像補正部106は、補正した第4対応座標情報テーブルを、対応座標情報記憶部111に対して書き込んで記憶させる(例えば、対応座標情報生成部104が生成した第4対応座標情報テーブルに上書きする)。
Furthermore, in conjunction with the correction of the second correspondence coordinate information in the second correspondence coordinate information table, the texture image correction unit 106 also corrects the coordinates of the pixels of the development in the fourth correspondence coordinate information in the fourth correspondence coordinate information table.
The texture image correcting unit 106 writes and stores the corrected fourth correspondence coordinate information table in the correspondence coordinate information storage unit 111 (for example, overwrites the fourth correspondence coordinate information table generated by the correspondence coordinate information generating unit 104).
分光テクスチャ画像生成部107は、テクスチャ画像生成部105が生成したテクスチャ画像(または、テクスチャ画像補正部106が補正したテクスチャ画像)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、31バンド)の分光テクスチャ画像のそれぞれを生成する。
ここで、分光テクスチャ画像生成部107は、分光テクスチャ画像記憶部113の各分光感度グループのテクスチャ画像と、多視点画像記憶部109における同一視点多視点画像テーブルの各々と、対応座標情報記憶部111の対応座標情報テーブル及び第4対応座標情報テーブルとを参照し、例えば、31バンドの分光テクスチャ画像を生成する。
The spectral texture image generation unit 107 generates spectral texture images for each of a plurality of wavelength bands (e.g., 31 bands, each 10 nm apart from a wavelength of 400 nm to a wavelength of 700 nm) from the texture image generated by the texture image generation unit 105 (or the texture image corrected by the texture image correction unit 106).
Here, the spectral texture image generation unit 107 refers to the texture images of each spectral sensitivity group in the spectral texture image storage unit 113, each of the same-viewpoint multi-viewpoint image tables in the multi-viewpoint image storage unit 109, and the corresponding coordinate information table and fourth corresponding coordinate information table in the corresponding coordinate information storage unit 111, and generates, for example, a 31-band spectral texture image.
分光テクスチャ画像生成部107が各分光感度グループのテクスチャ画像における同一の画素の画素値から分光反射率を求める処理は、第1の実施形態と同様である。
本実施形態においては、すでに述べたように、分光感度グループ毎に対応座標情報の展開図における座標系が異なる。
このため、分光テクスチャ画像生成部107は、分光テクスチャ画像の各々の画素の分光反射率を求める際、第4対応座標情報テーブルを参照して、各分光感度グループのテクスチャ画像から同一の画素を抽出し、この抽出されたテクスチャ画像の画素の画素値を用いて、分光テクスチャ画像の各画素の分光反射率の算出を行う。
The process in which the spectral texture image generating unit 107 calculates the spectral reflectance from the pixel value of the same pixel in the texture image of each spectral sensitivity group is the same as in the first embodiment.
In this embodiment, as already described, the coordinate system in the development of the corresponding coordinate information differs for each spectral sensitivity group.
Therefore, when calculating the spectral reflectance of each pixel in the spectral texture image, the spectral texture image generation unit 107 refers to the fourth correspondence coordinate information table, extracts identical pixels from the texture images of each spectral sensitivity group, and uses the pixel values of the extracted pixels in the texture images to calculate the spectral reflectance of each pixel in the spectral texture image.
また、分光テクスチャ画像生成部107は、所定の分光感度グループの展開図、例えば、展開図#1の座標系に対応した分光テクスチャ画像を生成する。
このとき、分光テクスチャ画像生成部107は、算出した分光反射率を、当該分光反射率の算出に用いた展開図#1のテクスチャ画像の座標に付与し、分光テクスチャ画像を生成する。
そして、分光テクスチャ画像生成部107は、生成した分光テクスチャ画像を、分光テクスチャ画像記憶部113に書き込んで記憶させる。
Furthermore, the spectral texture image generating unit 107 generates a development of a predetermined spectral sensitivity group, for example, a spectral texture image corresponding to the coordinate system of development #1.
At this time, the spectral texture image generating unit 107 assigns the calculated spectral reflectance to the coordinates of the texture image of the development #1 used to calculate the spectral reflectance, thereby generating a spectral texture image.
The spectral texture image generating unit 107 then writes and stores the generated spectral texture image in the spectral texture image storage unit 113 .
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三次元形状モデルを再現し、三次元形状モデルの画素(座標点)を基準として、異なる座標系を有する、分光感度グループ毎の対応座標情報を生成し、当該対応座標系の各々を用いて、分光感度グループのそれぞれのテクスチャ画像(色成分R、色成分G及び色成分Bの3バンド)を生成し、分光感度グループ毎の対応座標情報を統合する第4対応座標情報を用いて、異なる座標系のテクスチャ画像の各々を用いて分光テクスチャ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 three-dimensional shape model is reproduced from multi-viewpoint images captured with different spectral sensitivities and viewpoint information (viewpoint position, optical axis vector) using an imaging device such as a commercially available digital camera that is accessible to general users. Correspondence coordinate information for each spectral sensitivity group, which has a different coordinate system, is generated based on the pixels (coordinate points) of the three-dimensional shape model. Each of these correspondence coordinate systems is used to generate texture images (three bands of color components R, G, and B) for each spectral sensitivity group. A fourth correspondence coordinate information that integrates the correspondence coordinate information for each spectral sensitivity group is used to generate a spectral texture image using each of the texture images in the different coordinate systems. This allows the spectral reflectance of the target object to be obtained as a more detailed spectral reflectance spectrum than images captured using normal RGB color components. This allows for the easy generation of a spectral texture image for the three-dimensional shape model 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 greater than the three bands of RGB color components (e.g., 31 bands of different wavelengths)).
<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の実施形態の構成は、図1に示す本発明の第1の実施形態の構成と同様である。以下、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において、第1の実施形態と異なる動作を説明する。
第1の実施形態においては、分光感度グループの各々の対応座標情報を、それぞれの座標系が同一となるように構成していた。
一方、本実施形態において、対応座標情報生成部104は、分光感度グループの各々の対応座標情報は、第2の実施形態と同様にそれぞれの座標系が同一でなく、すなわち異なった座標系として、分光感度グループ毎の対応座標情報を生成する。
Third Embodiment
A third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The configuration of the third embodiment is similar to the configuration of the first embodiment of the present invention shown in Fig. 1. Below, the operations of the spectral texture image generation system according to the third embodiment that differ from those of the first embodiment will be described.
In the first embodiment, the corresponding coordinate information for each of the spectral sensitivity groups is configured so that the coordinate systems are the same.
On the other hand, in this embodiment, the corresponding coordinate information generation unit 104 generates the corresponding coordinate information for each spectral sensitivity group in a manner that the coordinate systems for each of the spectral sensitivity groups are not the same, i.e., different coordinate systems, as in the second embodiment.
このとき、対応座標情報生成部104は、第2の実施形態と同様に、三次元形状モデルにおける画素(座標値)の座標値、分光感度グループの各々の展開図の画素の座標との対応を示す第4対応座標情報を生成する。
そして、本実施形態において、テクスチャ画像生成部105は、第2の実施形態と同様に、分光感度グループ間において、対応座標情報に対応して、それぞれ異なる座標系のテクスチャ画像を生成する。
また、対応座標情報生成部104は、第4対応座標情報を参照して、いずれかの分光感度グループの展開図における画素の座標と、三次元形状モデルにおける画素(座標点)の座標との対応関係に合わせて、他の分光感度グループの第2対応座標情報における対応座標系を修正する。
At this time, the correspondence coordinate information generation unit 104 generates fourth correspondence coordinate information indicating the correspondence between the coordinate values of pixels (coordinate values) in the three-dimensional shape model and the coordinates of pixels in each development diagram of the spectral sensitivity group, as in the second embodiment.
In this embodiment, the texture image generating unit 105 generates texture images in different coordinate systems in accordance with the corresponding coordinate information between the spectral sensitivity groups, as in the second embodiment.
Furthermore, the corresponding coordinate information generating unit 104 refers to the fourth corresponding coordinate information and modifies the corresponding coordinate system in the second corresponding coordinate information of another spectral sensitivity group in accordance with the correspondence between the coordinates of a pixel in the development of one of the spectral sensitivity groups and the coordinates of a pixel (coordinate point) in the three-dimensional shape model.
テクスチャ画像生成部105は、異なる座標系のテクスチャ画像の各々を、第4対応座標情報を参照して、いずれかの分光感度グループの展開図における画素の座標と、三次元形状モデルにおける画素(座標点)の座標との対応関係に合わせて、他の分光感度グループのテクスチャ画像における画素を再配置する。
テクスチャ画像生成部105は、上述したテクスチャ画像における画素の再配置により、第1の実施形態と同様に、分光感度グループ間において座標系を同一を有するテクスチャ画像を生成する。
以降のテクスチャ画像の画素の位置ズレの補正や、分光テクスチャ画像の生成については、第1の実施形態と同様のため、処理を省略する。
The texture image generation unit 105 rearranges the pixels in each of the texture images of the different coordinate systems in accordance with the correspondence between the coordinates of pixels in the development diagram of one of the spectral sensitivity groups and the coordinates of pixels (coordinate points) in the three-dimensional shape model, by referring to the fourth correspondence coordinate information.
The texture image generating unit 105 generates texture images having the same coordinate system between spectral sensitivity groups by rearranging pixels in the texture images described above, similarly to the first embodiment.
The subsequent correction of pixel positional deviations in the texture image and generation of the spectral texture image are the same as those in the first embodiment, and therefore will be omitted.
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三次元形状モデルを再現し、三次元形状モデルの画素(座標点)を基準として、同一の座標系を有する、分光感度グループ毎の対応座標情報を生成し、当該対応座標系の各々を用いて、分光感度グループのそれぞれのテクスチャ画像(色成分R、色成分G及び色成分Bの3バンド)を生成し、このテクスチャ画像を用いて分光テクスチャ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R、G、B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R、G、B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 three-dimensional shape model is reproduced from multi-viewpoint images captured with different spectral sensitivities and viewpoint information (viewpoint position, optical axis vector) using an imaging device such as a commercially available digital camera that is available to general users. Corresponding coordinate information for each spectral sensitivity group, which has the same coordinate system, is generated based on the pixels (coordinate points) of the three-dimensional shape model. Each of these corresponding coordinate systems is used to generate a texture image (three bands: R, G, and B color components) for each spectral sensitivity group. These texture images can then be used to generate a spectral texture image. This allows the spectral reflectance of the target object to be obtained as a more detailed spectral reflectance spectrum than an image captured using the normal R, G, and B color components. This allows for the easy generation of a spectral texture image for the three-dimensional shape model as a texture image that accurately reflects the spectral reflectance of the target object corresponding to each of a specified number of wavelength bands (more than the three bands of R, G, and B color components (e.g., 31 bands of different wavelengths)).
<第4の実施形態>
以下、本発明の第4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。
図16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、対応座標情報生成部104、分光テクスチャ画像生成部107、可視化用テクスチャ画像生成部108、多視点画像記憶部109、三次元形状モデル記憶部110、対応座標情報記憶部111、テクスチャ画像記憶部112、分光テクスチャ画像記憶部113及び対応座標情報補正部114の各々を備えている。
<Fourth embodiment>
A fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 16 is a block diagram showing an example of the configuration of a spectral texture image generation system according to the fourth embodiment of the present invention.
In FIG. 16 , the spectral texture image generation system 100B includes a data input/output unit 101, a multi-viewpoint image classification unit 102, a corresponding coordinate information generation unit 104, a spectral texture image generation unit 107, a visualization texture image generation unit 108, a multi-viewpoint image storage unit 109, a three-dimensional shape model storage unit 110, a corresponding coordinate information storage unit 111, a texture image storage unit 112, a spectral texture image storage unit 113, and a corresponding coordinate information correction unit 114.
第1の実施形態から第3の実施形態においては、分光感度グループの各々の対応座標情報に基づき、テクスチャ画像のそれぞれを生成し、当該テクスチャ画像を用いて分光テクスチャ画像を生成している。
一方、本実施形態において、分光テクスチャ画像生成部107は、分光感度グループの各々の分光テクスチャ画像を、対応座標情報生成部104が生成する対応座標情報に基づいて、多視点画像から直接に分光テクスチャ画像を生成する。
以下、第1の実施形態と異なる、第4の実施形態の構成及び動作について説明する。
In the first to third embodiments, texture images are generated based on the corresponding coordinate information of each of the spectral sensitivity groups, and the spectral texture image is generated using the generated texture images.
On the other hand, in this embodiment, the spectral texture image generating unit 107 generates the spectral texture images of each spectral sensitivity group directly from the multi-viewpoint images based on the corresponding coordinate information generated by the corresponding coordinate information generating unit 104.
The configuration and operation of the fourth embodiment, which differ from the first embodiment, will be described below.
対応座標情報生成部104は、第1の実施形態と同様に、分光感度グループの間で同一の座標系を有する対応座標情報を、第2対応座標情報及び第3対応座標情報の各々から生成する。
また、対応座標情報生成部104は、第2の実施形態と同様に、分光感度グループの間で異なる座標系の対応座標情報と、第4対応座標情報とを生成する。
As in the first embodiment, the corresponding coordinate information generating unit 104 generates corresponding coordinate information having the same coordinate system among the spectral sensitivity groups from each of the second corresponding coordinate information and the third corresponding coordinate information.
Furthermore, similarly to the second embodiment, the corresponding coordinate information generating unit 104 generates corresponding coordinate information in coordinate systems that differ between the spectral sensitivity groups, and fourth corresponding coordinate information.
そして、対応座標情報生成部104は、第4対応座標情報と分光感度グループのの対応座標情報各々とを参照し、いずれかの分光感度グループの対応座標情報を基準として、当該対応座標情報の展開図の座標に対して、他の分光感度グループの対応座標情報を変更する。
これにより、対応座標情報生成部104は、同一の座標系として、多視点画像における画素の座標と、展開図における画素の座標との対応関係を示す対応座標情報を生成する。
Then, the corresponding coordinate information generation unit 104 refers to the fourth corresponding coordinate information and each of the corresponding coordinate information of the spectral sensitivity groups, and, using the corresponding coordinate information of one of the spectral sensitivity groups as a reference, changes the corresponding coordinate information of the other spectral sensitivity groups to the coordinates of the development diagram of the corresponding coordinate information.
As a result, the corresponding coordinate information generating unit 104 generates corresponding coordinate information that indicates the correspondence between the coordinates of pixels in the multi-view image and the coordinates of pixels in the development, using the same coordinate system.
対応座標情報補正部114は、分光感度グループの各々の対応座標情報と、第3座標対応情報とのを参照し、同一の三次元形状モデルの画素(座標点)に対応する分光感度グループの多視点画像における画素の座標ズレの補正を行う。
このとき、対応座標情報補正部114は、例えば、分光感度グループの各々の多視点画像において、a×b画素(a及びbは3以上の奇数の整数値)の検知枠により囲まれる画素それぞれを比較し、検知枠の中央の画素を対象画素として、検知枠内における画素の各々の画素値からなるパターンの類似度を順次求める。
The corresponding coordinate information correction unit 114 refers to the corresponding coordinate information of each spectral sensitivity group and the third coordinate correspondence information, and corrects the coordinate misalignment of pixels in the multi-viewpoint image of the spectral sensitivity group that correspond to pixels (coordinate points) of the same three-dimensional shape model.
At this time, the corresponding coordinate information correction unit 114, for example, compares each of the pixels surrounded by a detection frame of a × b pixels (a and b are odd integer values greater than or equal to 3) in each multi-viewpoint image of the spectral sensitivity group, and sequentially calculates the similarity of the patterns made up of the pixel values of each of the pixels within the detection frame, using the pixel in the center of the detection frame as the target pixel.
そして、対応座標情報補正部114は、各分光感度グループの多視点画像の各々における対象画素の中央とした検知枠内のパターンの類似度が高い座標を検知する。
ここで、対応座標情報補正部114は、上記検知の結果に対応して、多視点画像間における類似度が最も高くなる座標に、各多視点画像における対象画素のそれぞれの座標を合わせることにより、対応座標情報の各々における多視点画像の画素の座標を補正する。
Then, the corresponding coordinate information corrector 114 detects coordinates with a high degree of pattern similarity within a detection frame that is set at the center of a target pixel in each of the multi-viewpoint images of each spectral sensitivity group.
Here, the corresponding coordinate information correction unit 114 corrects the coordinates of the pixels of the multi-viewpoint images in each of the corresponding coordinate information by matching the coordinates of each target pixel in each multi-viewpoint image to the coordinates that result in the highest similarity between the multi-viewpoint images, in accordance with the results of the above detection.
これにより、対応座標情報補正部114は、対応座標情報生成部104が分光感度グループ毎に生成した対応座標情報の間における多視点画像の各々の画素の位置ずれを補正する。
対応座標情報補正部114は、補正した対応座標情報の各々を対応座標情報記憶部111に対して書き込んで記憶させる。
In this way, the corresponding coordinate information correcting unit 114 corrects the positional deviation of each pixel of the multi-viewpoint image between the pieces of corresponding coordinate information generated by the corresponding coordinate information generating unit 104 for each spectral sensitivity group.
The corresponding coordinate information correcting unit 114 writes and stores each corrected piece of corresponding coordinate information in the corresponding coordinate information storage unit 111 .
分光テクスチャ画像生成部107は、対応座標情報記憶部111における対応座標情報テーブルと、多視点画像記憶部109における同一視点多視点画像テーブルとの各々を参照し、第1の実施形態と同様に分光テクスチャ画像を生成する。
すなわち、分光テクスチャ画像生成部107は、分光感度グループの各々の対応座標情報における多視点画像の画素の座標と、展開図の画素の座標との対応関係から、展開図の画素毎に、同一視点多視点画像テーブルから対応する多視点画像の画像データを読み出し、(1)式及び(2)式により分光反射率(各バンドの分光反射スペクトル)を求める。
The spectral texture image generation unit 107 references the corresponding coordinate information table in the corresponding coordinate information storage unit 111 and the same viewpoint multi-viewpoint image table in the multi-viewpoint image storage unit 109, and generates a spectral texture image in the same manner as in the first embodiment.
That is, the spectral texture image generation unit 107 reads the image data of the corresponding multi-viewpoint image from the same-viewpoint multi-viewpoint image table for each pixel of the development drawing based on the correspondence between the coordinates of the pixels of the multi-viewpoint image in the corresponding coordinate information of each spectral sensitivity group and the coordinates of the pixels of the development drawing, and calculates the spectral reflectance (spectral reflectance spectrum of each band) using equations (1) and (2).
そして、分光テクスチャ画像生成部107は、バンド毎に展開図の画素の各々の分光反射率を求め、4バンド以上、例えば第1の実施形態と同様に31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107は、生成した31バンドの分光テクスチャ画像の各々を、分光テクスチャ画像記憶部113に対して書き込んで記憶させる。
The spectral texture image generating unit 107 then calculates the spectral reflectance of each pixel of the development for each band, and generates a spectral texture image with four or more bands, for example, 31 bands as in the first embodiment.
The spectral texture image generating unit 107 writes and stores each of the generated 31-band spectral texture images in the spectral texture image storage unit 113 .
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三次元形状モデルを再現し、三次元形状モデルの画素(座標点)を基準として、同一の座標系を有する、分光感度グループ毎の対応座標情報を生成し、当該対応座標情報の各々を用いて、分光感度グループのそれぞれの多視点画像(色成分R、色成分G及び色成分Bの3バンドの画像)から分光テクスチャ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R、G、B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R、G、B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 three-dimensional shape model is reproduced from multi-viewpoint images captured with different spectral sensitivities and viewpoint information (viewpoint position, optical axis vector) using an imaging device such as a commercially available digital camera that is accessible to general users. Corresponding coordinate information is generated for each spectral sensitivity group, which has the same coordinate system based on the pixels (coordinate points) of the three-dimensional shape model. Using each piece of corresponding coordinate information, a spectral texture image can be generated from each multi-viewpoint image of the spectral sensitivity group (an image with three bands: R, G, and B color components). This allows the spectral reflectance of the target object to be obtained as a more detailed spectral reflectance spectrum than an image captured with the normal R, G, and B color components. This allows for the easy generation of a spectral texture image for the three-dimensional shape model 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 greater than the three bands of R, G, and B color components (e.g., 31 bands of different wavelengths)).
<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17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17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、対応座標情報生成部104、テクスチャ画像生成部105、テクスチャ画像補正部106、分光分布推定部115、分光テクスチャ画像生成部107、可視化用テクスチャ画像生成部108、多視点画像記憶部109、三次元形状モデル記憶部110、対応座標情報記憶部111、テクスチャ画像記憶部112、分光テクスチャ画像記憶部113及び分光分布基底ベクトル記憶部116の各々を備えている。
Fifth Embodiment
A fifth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
17 is a block diagram showing an example of the configuration of a spectral texture image generation system according to a fifth embodiment of the present invention. In Fig. 17, the spectral texture image generation system 100C includes a data input/output unit 101, a multi-viewpoint image classification unit 102, a corresponding coordinate information generation unit 104, a texture image generation unit 105, a texture image correction unit 106, a spectral distribution estimation unit 115, a spectral texture image generation unit 107, a visualization texture image generation unit 108, a multi-viewpoint image storage unit 109, a three-dimensional shape model storage unit 110, a corresponding coordinate information storage unit 111, a texture image storage unit 112, a spectral texture image storage unit 113, and a spectral distribution basis vector storage unit 116.
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多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(すなわち、複数のバンド、例えば31バンドの分光反射スペクトル)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, too, captured image data of an object to be reconstructed as a three-dimensional shape model is supplied as multi-viewpoint images from an external device (not shown). Only the configuration and operation 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 acquired as already measured spectral distribution data.
In the fifth embodiment, when estimating the spectral reflectance (that is, the spectral reflectance spectrum of a plurality of bands, for example, 31 bands), 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多視点画像(撮像した視点が異なる視点画像)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 distribution estimation unit 115 estimates the spectral distribution of the light source in the environment in which the multi-viewpoint images (images taken from different viewpoints) are captured using a plurality of imaging devices with different spectral sensitivities.
The spectral distribution estimation unit 115 reads, for example, a plurality of spectral distribution basis vectors from the spectral distribution basis vector storage unit 116. Then, similar to the case of spectral reflectance, the spectral distribution estimation unit 115 expresses the spectral distribution of the light source in the environment in which the multi-viewpoint image is captured as a weighted sum of the plurality of read spectral distribution basis vectors. The spectral distribution estimation unit 115 estimates the spectral distribution of the light source by estimating weighting coefficients that weight each spectral distribution basis vector.
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 spectral distributions of a plurality of light sources, 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 using a combination of 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, reducing the calculation load.
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 distribution estimation unit 115 estimates the spectral distribution l by expressing it as a weighted sum of a plurality of spectral distribution basis vectors ej = [ ej(λ1) , ej (λ2) , ...] T and finding the weighting coefficient a = [ a1 , a2 , ...] T of each of the spectral distribution basis vectors, as shown in the following equation (3). Here, the spectral distribution basis vectors are, for example, stored in advance as a set in the spectral distribution basis vector storage unit 116. Furthermore, the spectral distribution basis vector storage unit 116 may store a plurality of spectral distribution basis vectors arranged in descending order of principal component scores in principal component analysis, and a configuration may be adopted in which spectral distribution basis vectors up to a predetermined order are read and used as needed (described later).
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。 The spectral distribution estimation unit 115 then estimates each weighting coefficient a by solving the following equation (4) for the spectral distribution expressed by the above equation (3). The spectral distribution estimation unit 115 then estimates the spectral distribution l using equation (3) with the estimated weighting coefficients. Here, the spectral distribution l is expressed as a 31-dimensional vector sampled in 10 nm increments over the wavelength range from 400 nm to 700 nm, as in the case of spectral reflectance, for example.
上記(4)式において、pm,kは、多視点画像から生成したm番目のテクスチャ画像の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多視点画像から生成したテクスチャ画像を示す番号である。また、kは、テクスチャ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 texture image generated from the multi-viewpoint image. That is, in p m,k , m is a number indicating the texture image generated from the multi-viewpoint image in the viewpoint group for spectral reflectance estimation. Furthermore, k indicates the channel of the color component of a portion in the texture image. For example, if a portion is represented by pixel values of the color components R, G, and B, then channel 1 is the color component R, channel 2 is the color component G, and channel 3 is the color component B.
また、(4)式において、行列Cm、kは、m番目のテクスチャ画像の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番目のテクスチャ画像の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)式で用いるテクスチャ画像は、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多視点画像から生成したテクスチャ画像である。
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、各多視点画像における部分に対応する画素値と、多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、多視点画像における画素から選択しても良い。
In addition, in equation (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 texture image, and the element c m,k (λ) in this C m,k indicates the spectral sensitivity of the wavelength λ in the k-th channel of the m-th texture image.
The texture image used in equation (4) is a texture image generated by sampling several parts of a three-dimensional shape model and then using multi-viewpoint images of a group of viewpoints for estimating the spectral reflectance of the sampled parts.
The spectral distribution estimation unit 115 then estimates the spectral distribution of the light source by solving equation (4) using the spectral reflectance of the sampled portion, the pixel values corresponding to the portion in each multi-view image, and the spectral sensitivity of the imaging device that captured the multi-view image, thereby estimating the weighting coefficient a. The portion to be sampled may be selected from the three-dimensional shape model or may be selected from the pixels in the multi-view image.
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, the spectral distribution estimation unit 115 may be configured to select and read out a set of spectral distribution basis vectors from the spectral distribution basis vector storage unit 116 in accordance with the number of spectral sensitivity groups in the viewpoint group for estimating spectral reflectance, as in the case of estimating spectral reflectance.
Furthermore, when solving equation (3), the upper limit of the number of spectral distribution basis vectors (principal components) N χ used to represent the spectral distribution data (hereinafter referred to as the number of spectral distribution basis vectors) 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 spectral sensitivity adjustments 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。 Furthermore, 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 is different for each part. Therefore, the set of spectral distribution basis vectors (the number N χ of spectral distribution basis vectors) that the spectral distribution estimation unit 115 reads from the spectral distribution basis vector storage unit 116 is different for each part of the three-dimensional shape model.
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107は、分光テクスチャ画像記憶部113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 part 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 from estimating the spectral reflectance, the spectral texture image generation unit 107 reads the spectral distribution of a preset default light source from the spectral texture image storage unit 113, and estimates the spectral reflectance using equations (1) and (2).
Next, when estimating the spectral distribution, the spectral distribution estimation unit 115 uses the spectral reflectance obtained from the spectral distribution of the default light source to estimate the spectral distribution using equations (3) and (4).
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107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 distribution estimation unit 115 estimates the spectral distribution using equations (3) and (4) by using a preset default spectral reflectance for the portion sampled from the three-dimensional shape model.
Next, when estimating the spectral reflectance, the spectral texture image generating unit 107 uses the spectral distribution obtained from the default spectral reflectance and estimates the spectral reflectance using equations (1) and (2).
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 obtain, with increased 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-viewpoint image was captured.
In this case, 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多視点画像、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多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多視点画像を選択し、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 multi-view 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 same light source as the target object.
In this case, when using a multi-viewpoint image in which the reference object and the target object are captured as the same image, the spectral distribution estimation unit 115 selects a multi-viewpoint image in which the reference object is captured from at least two of the spectral sensitivity groups, and generates a group of viewpoints for light source estimation.
そして、分光分布推定部115は、光源推定用視点群における多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多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 distribution estimation unit 115 calculates the spectral distribution of the light source that captured the multi-viewpoint image using the spectral sensitivity corresponding to the multi-viewpoint image in the group of viewpoints for light source estimation, the known spectral reflectance of a specific part of the reference object, and the pixel value of the position corresponding to the above-mentioned specific part of the multi-viewpoint image in the group of viewpoints for light source estimation, using equations (3) and (4).
Furthermore, in this embodiment, the first embodiment has been described as being provided with the spectral distribution estimation unit 115 that estimates the spectral distribution of the light source and the spectral distribution basis vector storage unit 116, but these may also be provided in each of the second to fourth embodiments.
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多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 a multi-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109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110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、多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、多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 image storage unit 109, estimates the three-dimensional shape of the target object, and generates a three-dimensional shape model. The three-dimensional shape restoration unit then writes and stores data of the three-dimensional shape model of the target object in the three-dimensional shape model storage unit 110.
Here, with regard to the method of generating a 3D shape model, for example, a depth map may be generated from a multi-view 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 Reconstruction Algorithm Based on Phase-Only Correlation Method, 20th Image Recognition and Understanding Symposium (2017)).
Furthermore, when reproducing the object as a three-dimensional point cloud or mesh, the three-dimensional shape restoration unit also estimates the camera parameters of the image capturing device used to capture each of the multi-viewpoint images.
なお、本発明における図1、図16及び図17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。 In addition, a program for implementing each function of the spectral texture image generation systems shown in Figures 1, 16, and 17 of the present invention may be recorded on a computer-readable recording medium. The program recorded on the recording medium may then be loaded into a computer system and executed to generate spectral texture images of each wavelength band corresponding to a hyperspectral image of a three-dimensional shape model of a target object. Note that the term "computer system" herein includes hardware such as an operating system (OS) and peripheral devices. It also includes a World Wide Web (WWW) system equipped with a homepage provision environment (or display environment). Furthermore, "computer-readable recording medium" refers to portable media such as flexible disks, magneto-optical disks, ROMs (Read Only Memory), and CD-ROMs (Compact Disc-Read Only Memory), as well as storage devices such as hard disks built into computer systems. Furthermore, "computer-readable recording medium" also includes devices that retain programs for a certain period of time, such as volatile memory (RAM (Random Access Memory)) within computer systems that function as servers or clients when programs are transmitted via networks such as the Internet or communication lines such as telephone lines.
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 that stores the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium, or by transmission waves within 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 differential file (differential program) that can realize the above-mentioned functions in combination with a program already recorded on 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 above describes an embodiment of the present invention in detail with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment and includes design modifications and the like that do not deviate from the gist of the present invention.
100,100B,100C…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
104…対応座標情報生成部
105…テクスチャ画像生成部
106…テクスチャ画像補正部
107…分光テクスチャ画像生成部
108…可視化用テクスチャ画像生成部
109…多視点画像記憶部
110…三次元形状モデル記憶部
111…対応座標情報記憶部
112…テクスチャ画像記憶部
113…分光テクスチャ画像記憶部
114…対応座標情報補正部
115…分光分布推定部
116…分光分布基底ベクトル記憶部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100, 100B, 100C...Spectral texture image generation system 101...Data input/output unit 102...Multi-viewpoint image classification unit 104...Corresponding coordinate information generation unit 105...Texture image generation unit 106...Texture image correction unit 107...Spectral texture image generation unit 108...Visualization texture image generation unit 109...Multi-viewpoint image storage unit 110...Three-dimensional shape model storage unit 111...Corresponding coordinate information storage unit 112...Texture image storage unit 113...Spectral texture image storage unit 114...Corresponding coordinate information correction unit 115...Spectral distribution estimation unit 116...Spectral distribution basis vector storage unit
Claims (14)
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、
前記分光感度グループの各々に対応して、前記多視点画像を構成する画素である第1画素の座標を示す第1座標と、前記テクスチャ画像を構成する画素である第2画素の座標を示す第2座標との対応関係を示す情報である対応座標情報を生成する対応座標情報生成部と、
前記分光感度グループの各々に対応して、前記対応座標情報を用いて前記多視点画像から前記テクスチャ画像を生成するテクスチャ画像生成部と、
前記対応座標情報を参照し、前記テクスチャ画像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、当該分光反射スペクトルの各々に対応する分光テクスチャ画像それぞれ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 from multi-viewpoint images, as a texture image of a three-dimensional shape model of the target object;
a multi-viewpoint image classification unit that classifies each of the multi-viewpoint images obtained by capturing the target object using 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 corresponding coordinate information generating unit that generates, for each of the spectral sensitivity groups, corresponding coordinate information that is information indicating a correspondence relationship between first coordinates that indicate coordinates of first pixels that are pixels that constitute the multi-viewpoint image and second coordinates that indicate coordinates of second pixels that are pixels that constitute the texture image;
a texture image generation unit that generates the texture image from the multi-viewpoint image using the corresponding coordinate information, corresponding to each of the spectral sensitivity groups;
a spectral texture image generation unit that references the corresponding coordinate information, estimates a spectral reflectance spectrum of four or more bands of the target object from the texture image, and generates spectral texture images corresponding to each of the spectral reflectance spectra.
前記分光感度グループの各々において、それぞれの前記テクスチャ画像の前記第2座標の座標系を同一として前記対応座標情報を生成し、
前記分光テクスチャ画像生成部が、
前記対応座標情報を参照して、前記テクスチャ画像の各々から前記分光テクスチャ画像のそれぞれを生成する
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 corresponding coordinate information generation unit
generating the corresponding coordinate information by using the same coordinate system for the second coordinates of each of the texture images in each of the spectral sensitivity groups;
The spectral texture image generation unit
The spectral texture image generation system according to claim 1 , wherein the spectral texture images are generated from the texture images by referring to the corresponding coordinate information.
前記分光感度グループの各々における前記テクスチャ画像のそれぞれの前記第2座標を異なる座標系として前記対応座標情報を生成し、
前記分光テクスチャ画像生成部が、
前記対応座標情報を参照して、前記三次元形状モデルにおける座標点である第3画素の第3座標を基準として、前記テクスチャ画像の各々から前記分光テクスチャ画像のそれぞれ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 corresponding coordinate information generation unit
generating the corresponding coordinate information using the second coordinates of each of the texture images in each of the spectral sensitivity groups as different coordinate systems;
The spectral texture image generation unit
2. The spectral texture image generation system according to claim 1, wherein the spectral texture images are generated from the respective texture images by referring to the corresponding coordinate information and using a third coordinate of a third pixel, which is a coordinate point in the three-dimensional shape model, as a reference .
前記分光感度グループの各々における前記テクスチャ画像のそれぞれの前記第2座標を異なる座標系として、前記分光感度グループのぞれぞれの対応座標情報を生成し、また前記分光感度グループの各々の前記対応座標情報を統合する統合対応座標情報を生成し、
前記テクスチャ画像生成部が、
前記対応座標情報を参照して、前記多視点画像の各々から、前記分光感度グループ毎の前記テクスチャ画像のそれぞれを生成し、当該テクスチャ画像の各々の座標系を前記統合対応座標情報により同一としてテクスチャ画像を再構成し、
前記分光テクスチャ画像生成部が、
前記テクスチャ画像の各々から前記分光テクスチャ画像のそれぞれを生成する
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 corresponding coordinate information generation unit
generating corresponding coordinate information for each of the spectral sensitivity groups using the second coordinates of each of the texture images in each of the spectral sensitivity groups as different coordinate systems, and generating integrated corresponding coordinate information that integrates the corresponding coordinate information for each of the spectral sensitivity groups;
The texture image generation unit
generating the texture images for each of the spectral sensitivity groups from each of the multi-viewpoint images with reference to the corresponding coordinate information, and reconstructing the texture images by making the coordinate systems of the texture images identical using the integrated corresponding coordinate information;
The spectral texture image generation unit
The spectral texture image generation system according to claim 1 , wherein the spectral texture images are generated from the respective texture images.
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、
前記分光感度グループの各々に対応して、前記多視点画像を構成する画素である第1画素の座標を示す第1座標と、前記分光テクスチャ画像を構成する画素である第2画素の座標を示す第2座標との対応関係を示す情報である対応座標情報を生成する対応座標情報生成部と、
前記対応座標情報を参照し、前記多視点画像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、当該分光反射スペクトルの各々に対応する分光テクスチャ画像それぞれ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 from multi-viewpoint images as a texture image of a three-dimensional shape model of the target object,
a multi-viewpoint image classification unit that classifies each of the multi-viewpoint images obtained by capturing the target object from a plurality of different viewpoints and using imaging devices with a plurality of different spectral sensitivities into a spectral sensitivity group having the same spectral sensitivity;
a corresponding coordinate information generating unit that generates, for each of the spectral sensitivity groups, corresponding coordinate information that indicates a correspondence relationship between first coordinates that indicate coordinates of first pixels that are pixels that constitute the multi-viewpoint image and second coordinates that indicate coordinates of second pixels that are pixels that constitute the spectral texture image;
a spectral texture image generation unit that references the corresponding coordinate information, estimates spectral reflectance spectra of four or more bands of the target object from the multi-viewpoint image , and generates spectral texture images corresponding to each of the spectral reflectance spectra.
をさらに備える
ことを特徴とする請求項2または請求項4に記載の分光テクスチャ画像生成システム。 5. The spectral texture image generation system according to claim 2, further comprising: a texture image correction unit that detects a positional shift of the pixels between the texture images of each of the spectral sensitivity groups and corrects the positional shift of the texture images.
をさらに備える
ことを特徴とする請求項3に記載の分光テクスチャ画像生成システム。 4. The spectral texture image generation system according to claim 3, further comprising a texture image correction unit that detects a positional shift of the pixel between the texture images of each of the spectral sensitivity groups and corrects the positional shift in the corresponding coordinate information.
をさらに備える
ことを特徴とする請求項5に記載の分光テクスチャ画像生成システム。 The spectral texture image generation system according to claim 5, further comprising a texture image correction unit that detects a positional shift of the pixel between the multi-viewpoint images of each of the spectral sensitivity groups and corrects the positional shift in the corresponding coordinate information.
前記第2座標と前記三次元形状モデルの画素の座標である第3座標との対応関係を示す第2対応座標情報と、前記第3座標と前記分光感度グループ毎の前記多視点画像の第1座標との対応関係を示す第3対応座標情報とから、前記対応座標情報を生成する
ことを特徴とする請求項2または請求項5に記載の分光テクスチャ画像生成システム。 The corresponding coordinate information generation unit
6. The spectral texture image generation system according to claim 2, wherein the corresponding coordinate information is generated from second corresponding coordinate information indicating a correspondence relationship between the second coordinates and third coordinates, which are coordinates of pixels of the three-dimensional shape model, and third corresponding coordinate information indicating a correspondence relationship between the third coordinates and first coordinates of the multi-viewpoint image for each of the spectral sensitivity groups.
前記分光感度グループ毎に生成される、前記三次元形状モデルの画素の座標である第3座標と、前記多視点画像の画素の座標である前記第1座標との対応関係を示す第3対応座標情報から前記対応座標情報を生成する
ことを特徴とする請求項3、請求項4または請求項7のいずれか一項に記載の分光テクスチャ画像生成システム。 The corresponding coordinate information generation unit
8. The spectral texture image generation system according to claim 3, wherein the corresponding coordinate information is generated from third correspondence coordinate information that indicates a correspondence relationship between third coordinates, which are coordinates of pixels of the three-dimensional shape model, and the first coordinates, which are coordinates of pixels of the multi-viewpoint image, and that is generated for each of the spectral sensitivity groups.
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、
対応座標情報生成部が、前記分光感度グループの各々に対応して、前記多視点画像を構成する画素である第1画素の座標を示す第1座標と、前記テクスチャ画像を構成する画素である第2画素の座標を示す第2座標との対応関係を示す情報である対応座標情報を生成する対応座標情報生成過程と、
テクスチャ画像生成部が、前記分光感度グループの各々に対応して、前記対応座標情報を用いて前記多視点画像から前記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、前記対応座標情報を参照し、前記テクスチャ画像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、当該分光反射スペクトルの各々に対応する分光テクスチャ画像それぞれを生成する分光テクスチャ画像生成過程と
を含む
ことを特徴とする分光テクスチャ画像生成方法。 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 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, which are obtained by capturing the target object from a plurality of different viewpoints and using imaging devices with a plurality of different spectral sensitivities, into a spectral sensitivity group having the same spectral sensitivity;
a corresponding coordinate information generation step in which a corresponding coordinate information generation unit generates, for each of the spectral sensitivity groups, corresponding coordinate information which is information indicating a correspondence relationship between first coordinates indicating coordinates of first pixels which are pixels constituting the multi-viewpoint image and second coordinates indicating coordinates of second pixels which are pixels constituting the texture image;
a texture image generation step in which a texture image generation unit generates the texture image from the multi-viewpoint image using the corresponding coordinate information in correspondence with each of the spectral sensitivity groups;
a spectral texture image generation step in which a spectral texture image generation unit references the corresponding coordinate information, estimates a spectral reflectance spectrum of four or more bands of the target object from the texture image, and generates spectral texture images corresponding to each of the spectral reflectance spectra.
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、
対応座標情報生成部が、前記分光感度グループの各々に対応して、前記多視点画像を構成する画素である第1画素の座標を示す第1座標と、前記分光テクスチャ画像を構成する画素である第2画素の座標を示す第2座標との対応関係を示す情報である対応座標情報を生成する対応座標情報生成過程と、
分光テクスチャ画像生成部が、前記対応座標情報を参照し、前記多視点画像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、当該分光反射スペクトルの各々に対応する分光テクスチャ画像それぞれを生成する分光テクスチャ画像生成過程と
を含む
ことを特徴とする分光テクスチャ画像生成方法。 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 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, which are obtained by capturing the target object from a plurality of different viewpoints and using imaging devices with a plurality of different spectral sensitivities, into a spectral sensitivity group having the same spectral sensitivity;
a corresponding coordinate information generation step in which a corresponding coordinate information generation unit generates, for each of the spectral sensitivity groups, corresponding coordinate information which is information indicating a correspondence relationship between first coordinates indicating coordinates of first pixels which are pixels constituting the multi-viewpoint image and second coordinates indicating coordinates of second pixels which are pixels constituting the spectral texture image;
a spectral texture image generation step in which a spectral texture image generation unit references the corresponding coordinate information, estimates a spectral reflectance spectrum of four or more bands of the target object from the multi-viewpoint image , and generates spectral texture images corresponding to each of the spectral reflectance spectra.
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、
前記分光感度グループの各々に対応して、前記多視点画像を構成する画素である第1画素の座標を示す第1座標と、前記テクスチャ画像を構成する画素である第2画素の座標を示す第2座標との対応関係を示す情報である対応座標情報を生成する対応座標情報生成手段、
前記分光感度グループの各々に対応して、前記対応座標情報を用いて前記多視点画像から前記テクスチャ画像を生成するテクスチャ画像生成手段、
前記対応座標情報を参照し、前記テクスチャ画像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、当該分光反射スペクトルの各々に対応する分光テクスチャ画像それぞれ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 from multi-viewpoint images as a texture image of a three-dimensional shape model of the target object,
The computer
a multi-viewpoint image classification means for classifying each of the multi-viewpoint images obtained by capturing the target object using 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 corresponding coordinate information generating means for generating, for each of the spectral sensitivity groups, corresponding coordinate information which is information indicating a correspondence relationship between first coordinates indicating coordinates of first pixels which are pixels constituting the multi-viewpoint image and second coordinates indicating coordinates of second pixels which are pixels constituting the texture image;
a texture image generating means for generating the texture image from the multi-viewpoint image using the corresponding coordinate information in correspondence with each of the spectral sensitivity groups;
a program for causing the program to function as a spectral texture image generating means that refers to the corresponding coordinate information, estimates a spectral reflectance spectrum of four or more bands of the target object from the texture image, and generates spectral texture images corresponding to each of the spectral reflectance spectra.
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、
前記分光感度グループの各々に対応して、前記多視点画像を構成する画素である第1画素の座標を示す第1座標と、前記分光テクスチャ画像を構成する画素である第2画素の座標を示す第2座標との対応関係を示す情報である対応座標情報を生成する対応座標情報生成手段、
前記対応座標情報を参照し、前記多視点画像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、当該分光反射スペクトルの各々に対応する分光テクスチャ画像それぞれ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 from multi-viewpoint images as a texture image of a three-dimensional shape model of the target object,
The computer
a multi-viewpoint image classification means for classifying each of the multi-viewpoint images obtained by capturing the target object using 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 corresponding coordinate information generating means for generating, for each of the spectral sensitivity groups, corresponding coordinate information which is information indicating a correspondence relationship between first coordinates indicating coordinates of first pixels which are pixels constituting the multi-viewpoint image and second coordinates indicating coordinates of second pixels which are pixels constituting the spectral texture image;
a program for causing the program to function as a spectral texture image generating means that references the corresponding coordinate information, estimates the spectral reflectance spectrum of four or more bands of the target object from the multi-viewpoint image , and generates spectral texture images corresponding to each of the spectral reflectance spectra.
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