JPH0792370B2 - Object and light source information extraction method and apparatus using the same - Google Patents
Object and light source information extraction method and apparatus using the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は物体および光源情報抽
出方法およびこれを用いた装置に関する。より特定的に
は、この発明は画像処理により3次元物体の反射率や形
状あるいは光源の明るさや方向の変化の様子をコンピュ
ータの中に構築するものであって、物体モデルの自動入
力や移動ロボットにおける環境認識などに利用され、あ
るいはFAなどを含む計測分野や移動ロボットにおける
環境認識などに利用されるような物体および光源情報抽
出方法およびこれを用いた装置に関するBACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an object and light source information extraction method and an apparatus using the same. More specifically, the present invention constructs a state of reflectance and shape of a three-dimensional object or brightness and direction of a light source in a computer by image processing, and automatically inputs an object model and a mobile robot. And a light source information extraction method and an apparatus using the same, which are used for environment recognition, etc., in the field of measurement including FA, etc., and environment recognition in mobile robots, etc.
【0002】[0002]
【従来の技術】画像強度の分布から3次元物体の情報を
抽出する方法は、「陰影からの形状復元」と呼ばれてい
る。図8はその概要を示すために、物体の例として球8
1を用いたものである。表面が一様な拡散反射の3次元
物体を十分離れた点光源82により照明した場合、撮像
される画像の各座標点での画像強度は、その点の面の向
きにより一意的に決まる。したがって、何らかの方法で
光源の明るさや方向を検出すれば、撮像される画像強度
から、その点の面の向きがどちらを向いているかを或る
程度限定することができる。2. Description of the Related Art A method for extracting information on a three-dimensional object from a distribution of image intensity is called "shape restoration from shadow". FIG. 8 shows a sphere 8 as an example of an object in order to show its outline.
1 is used. When a three-dimensional object whose surface has a uniform diffuse reflection is illuminated by a point light source 82 that is sufficiently distant, the image intensity at each coordinate point of the captured image is uniquely determined by the orientation of the surface of that point. Therefore, if the brightness and direction of the light source are detected by some method, it is possible to limit to some extent which direction the surface of the point is facing from the strength of the imaged image.
【0003】以下、例を用いて具体的に説明する。図9
は図8の明るさ分布を同じ明るさの点を結んだ曲線で書
き換えたものである。たとえば、図9に示すように光源
82が配置され、球81と同じ反射率を持つ撮像された
或る点(i,j)の画像強度が0.2であるとき、その
点の面の向きは球の上の太線91で示される0.2の明
るさの曲線上の面の向きの集合に限定される。しかし、
この方法では、これ以上絞り込むことができず、面の向
きを一意的には決めることができない。A specific description will be given below with reference to an example. Figure 9
Is a rewriting of the brightness distribution of FIG. 8 with a curve connecting points of the same brightness. For example, when a light source 82 is arranged as shown in FIG. 9 and the image intensity of a certain imaged point (i, j) having the same reflectance as the sphere 81 is 0.2, the direction of the plane of that point Is limited to the set of face orientations on the 0.2 brightness curve indicated by the thick line 91 on the sphere. But,
With this method, it is not possible to narrow down further, and the orientation of the surface cannot be uniquely determined.
【0004】この問題を解決する方法として、カメラと
物体の位置を固定したうえで、光源を異なる3方向から
次々に照射することにより、3枚の画像強度の分布から
3次元物体の情報を抽出する、照度差ステレオ法が提案
されている。As a method for solving this problem, the positions of the camera and the object are fixed, and the light source is successively irradiated from three different directions to extract the information of the three-dimensional object from the distribution of the intensity of the three images. A photometric stereo method has been proposed.
【0005】図10は上述の照度差ステレオ法の原理を
説明するための図である。図10において、3方向の光
源の明るさは一様もしくは既知であり、その方向は事前
に求められているものとする。まず、光源101の照明
のみによる点(i,j)の画像強度をI1 (i,j)=
0.2とすれば、図9と同じように面の向きを太線10
4の上に限定することができる。さらに、光源102お
よび103の照明のみによるその点の画像強度をI
2 (i,j)=0.8,I3 (i,j)=0.2とすれ
ば、それぞれ太線105,106の上に限定することが
できる。したがって、撮像された点(i,j)の面の向
きは、これらの太線の交点107における面の向きで一
意的に表わされることがわかる。また、面の向きが求め
られれば、光源の方向が既に与えられているため、画像
強度の値からその点の相対的な反射率も決定することが
できる。FIG. 10 is a diagram for explaining the principle of the above-described photometric stereo method. In FIG. 10, it is assumed that the brightness of the light source in three directions is uniform or known, and the directions thereof are obtained in advance. First, the image intensity of a point (i, j) only by the illumination of the light source 101 is I 1 (i, j) =
If it is 0.2, the direction of the surface is indicated by the thick line 10 as in FIG.
Can be limited to above 4. Furthermore, the image intensity at that point due to only the illumination of the light sources 102 and 103 is I
If 2 (i, j) = 0.8 and I 3 (i, j) = 0.2, it can be limited to the thick lines 105 and 106, respectively. Therefore, it can be seen that the plane orientation of the imaged point (i, j) is uniquely represented by the plane orientation at the intersection 107 of these thick lines. Further, if the direction of the surface is obtained, the direction of the light source has already been given, so the relative reflectance at that point can also be determined from the value of the image intensity.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、照度差
ステレオ法は3次元物体の面の向きおよび反射率を一意
的に決定する優れた手法であるが、以下のような欠点が
ある。As described above, the photometric stereo method is an excellent method for uniquely determining the orientation and reflectance of the surface of a three-dimensional object, but has the following drawbacks.
【0007】まず、3つの光源の明るさが一様もしくは
既知であり、それらの方向を精度よく求めておく必要が
ある。次に、撮像された3枚の画像の中で、1枚でも影
になってしまうような座標点の面の向きや反射率は求め
ることができないという点である。First, the brightness of the three light sources is uniform or known, and it is necessary to obtain their directions with high accuracy. Next, it is impossible to obtain the surface orientation and reflectance of the coordinate point that would make even one of the three captured images a shadow.
【0008】それゆえに、この発明の主たる目的は、事
前に光源の明るさやその方向を与えないで、しかも撮像
された複数画像の中で影となる部分があっても、3次元
物体の相対的な面の向きや反射率を一意的に決定する物
体情報抽出方法およびそれを用いた装置を提供すること
である。Therefore, the main object of the present invention is to provide the relative brightness of a three-dimensional object without giving the brightness and the direction of the light source in advance, and even if there are shadowed parts in a plurality of picked-up images. An object information extracting method for uniquely determining the direction and reflectance of a flat surface and an apparatus using the same.
【0009】この発明の他の目的は、事前に光源の明る
さやその方向を与えないという点から、相対的な光源の
明るさや方向を抽出する光源情報抽出方法およびそれを
用いた装置を提供することである。Another object of the present invention is to provide a light source information extraction method for extracting the relative brightness and direction of a light source, and a device using the same, since the brightness and direction of the light source are not given in advance. That is.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
異なった未知の光源方向により照明される形状が未知の
対象物を撮像した複数の画像を処理し、該対象物の相対
的な反射率や面の向きおよび相対的な光源の明るさや光
源方向を抽出する物体および光源情報抽出方法であっ
て、各画像からその画像強度データからなる画像行列を
構成する第1のステップと、構成された画像行列を特異
値分解を用いて2組の面特性行列と光源特性行列の積の
形に分解し、その1組を選択する第2のステップと、第
2のステップの処理結果から光源の明るさが一定である
かあるいは反射率が一定もしくはその比がわかっている
かの条件により所定の変換行列を計算し、その変換行列
を第2のステップの処理結果に施すことによって、その
対象物の相対的な反射率や面の向きおよび相対的な光源
の明るさや光源方向を抽出する第3のステップを含んで
構成される。The invention according to claim 1 is
By processing a plurality of images of an object whose shape illuminated by different unknown light source directions is unknown, the relative reflectance and surface orientation of the object and the relative brightness and light source direction of the light source are determined. A method of extracting object and light source information, comprising: a first step of forming an image matrix composed of image intensity data from each image; and two sets of surface characteristic matrices using the singular value decomposition of the formed image matrix. And the light source characteristic matrix are decomposed into a product form, and the second step of selecting one set and the processing result of the second step indicate that the brightness of the light source is constant or the reflectance is constant or its ratio is constant. A predetermined transformation matrix is calculated according to the known condition, and the transformation matrix is applied to the processing result of the second step to obtain the relative reflectance and the surface orientation of the object and the relative light source brightness. Sheath light source direction Configured to include a third step of extracting.
【0011】請求項2に係る発明は、請求項1の発明の
第2のステップの前処理として、画像平面座標に領域を
設定するステップと、設定した領域が影となる画像のす
べての画像強度データを画像行列から削除するステップ
と、その画像行列から常に影とならない座標点の画像強
度データのみで影の領域を含まない画像小行列を構成す
るステップを含み、後処理として、残された影の領域を
含む画像小行列と得られた相対的な光源の明るさや方向
から、相対的な反射率や面の向きが未知の座標点につい
て計算するステップを含んで構成される。According to a second aspect of the present invention, as a preprocessing of the second step of the first aspect of the invention, a step of setting an area on the image plane coordinates, and all image intensities of the image in which the set area is a shadow It includes the steps of deleting the data from the image matrix and the step of constructing an image submatrix that does not include the shadow area only with the image intensity data of the coordinate points that do not always produce shadows from the image matrix. Comprising a step of calculating a coordinate point whose relative reflectance and surface orientation are unknown from the image sub-matrix including the area and the obtained relative brightness and direction of the light source.
【0012】請求項3に係る発明は、異なった未知の光
源方向により照明される形状が未知の対象物を撮像した
複数の画像を処理し、その対象物の相対的な反射率や面
の向きおよび相対的な光源の明るさや光源方向を抽出す
る物体および光源情報抽出装置であって、対象物の画像
を撮像する撮像手段と、対象物と光源の相対的位置関係
を変化させる光源移動手段と、撮像手段によって撮像さ
れた異なった光源方向からの画像からその画像強度デー
タからなる画像行列を特異値分解を用いて2組の面特性
行列と光源特性行列の積の形に分解し、その1組を選択
したうえ、その処理結果から光源の明るさが一定である
かあるいは反射率が一定もしくはその比がわかっている
かの条件により所定の変換行列を計算し、その変換行列
を処理結果に施すことによって、その対象物の相対的な
反射率や面の向きおよび相対的な光源の明るさや光源方
向を抽出する画像処理手段とを含んで構成される。According to a third aspect of the present invention, a plurality of images of an object whose shape is unknown illuminated by different unknown light source directions are processed, and the relative reflectance and surface orientation of the object are processed. And an object and light source information extraction device for extracting relative brightness and light source direction of a light source, and image pickup means for picking up an image of the object, and light source moving means for changing the relative positional relationship between the object and the light source. , An image matrix consisting of image intensity data from images from different light source directions picked up by the image pickup means is decomposed into a form of a product of two sets of surface characteristic matrix and light source characteristic matrix using singular value decomposition, and 1 After selecting a set, calculate the predetermined transformation matrix according to the condition that the brightness of the light source is constant or the reflectance is constant or the ratio is known from the processing result, and apply the transformation matrix to the processing result. And by configured to include an image processing means for extracting the brightness and the light source direction of its orientation relative reflectance and the surface of the object and the relative light sources.
【0013】[0013]
【作用】この発明に係る物体および光源情報抽出方法な
らびに光源情報抽出装置は、異なった未知の光源方向に
より照明される形状が未知の対象物を撮像した各画像か
ら、その画像強度データからなる画像行列を構成して、
その画像行列を特異値分解を用いて2組の面特性行列と
光源特性行列の積の形に分解し、そのうちの1組を選択
したうえ、その処理結果から、光源の明るさが一定であ
るかあるいは反射率が一定もしくはその比がわかってい
るかの条件により所定の変換行列を計算し、その変換行
列を処理結果に施すことにより、事前に光源の明るさや
その方向を与えなくとも、三次元物体の相対的な面の向
きや反射率を精度よく求めることができる。The object, the light source information extracting method, and the light source information extracting apparatus according to the present invention are composed of image intensity data from each image of an object whose shape is unknown illuminated by different unknown light source directions. Make up the matrix,
The image matrix is decomposed into the product of two sets of the surface characteristic matrix and the light source characteristic matrix by using singular value decomposition, and one set is selected, and from the processing result, the brightness of the light source is constant. Alternatively, a predetermined conversion matrix is calculated under the condition that the reflectance is constant or the ratio is known, and by applying the conversion matrix to the processing result, it is possible to calculate the three-dimensional shape without giving the brightness or direction of the light source in advance. It is possible to accurately determine the relative surface orientation and reflectance of an object.
【0014】また、事前に光源の明るさやその方向を与
えないという点から言えば、異なった光源方向により照
明される対象物を撮像した複数の画像から、それらの相
対的な光源の明るさや方向を抽出することができる。Further, in terms of not giving the brightness and the direction of the light source in advance, from the plurality of images of the object illuminated by the different light source directions, the relative brightness and direction of the light source are obtained. Can be extracted.
【0015】さらに、異なった光源方向により照明され
る対象物を撮像した複数の画像において、いずれか1枚
にでも影の領域が存在する場合に、前述の特異値分解に
よる分解および分解結果の選択処理において、その前処
理として、画像平面座標に領域を設定し、設定した領域
が影となる画像のすべての画像強度データを画像行列か
ら削除して、その結果得られた画像行列から常に影とな
らない座標点の画像強度データのみで、影の領域を含ま
ない画像小行列を構成したうえに、後処理として、残さ
れた影の領域を含む画像小行列と得られた相対的な光源
の明るさや方向から、相対的な反射率や面の向きが未知
である座標点について計算することにより、撮像された
複数画像の中で影となる部分があっても、3次元物体の
相対的な面の向きや反射率を精度よく求めることができ
る。Furthermore, in any of a plurality of images obtained by picking up an object illuminated by different light source directions, if any one of them has a shadow region, the decomposition by the singular value decomposition and the selection of the decomposition result are performed. In the process, as a pre-process, a region is set in the image plane coordinates, all image intensity data of the image in which the set region is a shadow is deleted from the image matrix, and the shadow is always cast from the resulting image matrix. The image small matrix that does not include the shadow area is constructed only by the image intensity data of the coordinate points that do not become, and as a post-processing, the image small matrix that contains the remaining shadow area and the obtained relative light source brightness. By calculating coordinate points whose relative reflectance and surface orientation are unknown from the sheath direction, the relative surface of the three-dimensional object can be obtained even if there is a shadow in a plurality of captured images. Orientation It can be determined with high reflectivity accuracy.
【0016】[0016]
【実施例】図1はこの発明の一実施例の概略ブロック図
である。図1において、対象物の一例としての円筒1は
光源2によって照明され、撮像手段としてのテレビカメ
ラ4によって円筒1が撮像される。テレビカメラ4で撮
像された画像は画像処理装置5に与えられて処理され
る。光源2は移動装置3によって対象物との相対的な位
置が制御される。ただし、光源2の移動においては精度
が不要であるため、手動により適当に動かしてもよくあ
るいは太陽のように制御できない光源を用いてもよい。
画像処理装置5と移動装置3はCPU6によって制御さ
れるとともに、CPU6によって円筒1の物体情報およ
び光源2の光源情報を抽出するための処理が実行され
る。1 is a schematic block diagram of an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a cylinder 1 as an example of an object is illuminated by a light source 2 and a television camera 4 as an image capturing unit captures an image of the cylinder 1. The image captured by the television camera 4 is given to the image processing device 5 and processed. The position of the light source 2 relative to the object is controlled by the moving device 3. However, since the movement of the light source 2 does not require accuracy, it may be manually moved appropriately or a light source such as the sun that cannot be controlled may be used.
The image processing device 5 and the moving device 3 are controlled by the CPU 6, and the CPU 6 executes a process for extracting the object information of the cylinder 1 and the light source information of the light source 2.
【0017】図2〜図7はこの発明の一実施例の動作を
説明するためのフロー図であり、特に、図2は全体の流
れを示し、図3は図2に示したステップ(図示ではSP
と略称する)SP1の具体的なフローを示し、図4はス
テップSP2の具体的なフローを示し、図5および図6
はステップSP3の具体的なフローを示す。さらに、異
なった光源方向により照明される円筒1を撮像した複数
の画像において、どれか1枚にでも影の領域が存在する
場合のステップSP2の具体的なフローを図7に示す。2 to 7 are flow charts for explaining the operation of one embodiment of the present invention. In particular, FIG. 2 shows the overall flow, and FIG. 3 shows the steps shown in FIG. SP
5 shows a specific flow of SP1 and FIG. 4 shows a specific flow of step SP2.
Shows a specific flow of step SP3. Furthermore, FIG. 7 shows a specific flow of step SP2 in the case where a shadow region exists in any one of a plurality of images of the cylinder 1 illuminated by different light source directions.
【0018】次に、図1〜図7を参照して、この発明の
一実施例の具体的な動作について説明する。図1に示し
たテレビカメラ4は光源2の照明の下で円筒1を撮像
し、その撮像出力を画像処理装置5に与える。画像処理
装置5は撮像された画像を処理してCPU6に与える。
CPU6は移動装置3に指令信号を出力し、光源2を任
意に移動させる。これらの動作を繰返し、テレビカメラ
4は円筒1を異なった光源方向のもとで順次撮像する。
なお、手動により光源2を移動させる場合や太陽のよう
に制御できない光源を用いる場合には、光源を移動させ
ている間もしくは動いている間、連続的もしくは適当な
間隔で複数の画像を撮像すればよい。The specific operation of the embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. The television camera 4 shown in FIG. 1 captures an image of the cylinder 1 under the illumination of the light source 2 and supplies the image output to the image processing device 5. The image processing device 5 processes the captured image and gives it to the CPU 6.
The CPU 6 outputs a command signal to the moving device 3 to move the light source 2 arbitrarily. By repeating these operations, the television camera 4 sequentially takes images of the cylinder 1 under different light source directions.
If the light source 2 is manually moved or a light source such as the sun that cannot be controlled is used, a plurality of images may be taken continuously or at appropriate intervals while moving or moving the light source. Good.
【0019】CPU6は図2に示すステップSP1にお
いて、画像処理装置5から各画像信号を取込み、画像行
列なるものを生成する。そして、ステップSP2におい
て、CPU6はその画像行列を特異値分解を用いて2組
の2行列の積の形に分解し、その1組を選択する。さら
に、CPU6はステップSP3において、ステップSP
2の処理結果から、光源2の明るさもしくは円筒1の反
射率に関する条件により適当な変換行列を計算し、その
変換行列をステップSP2の処理結果に施す。なお、異
なった光源方向により照明される円筒1を撮像した複数
の画像において、どれか1枚にでも影の領域が存在する
ときには、ステップSP2において、前処理と後処理を
追加することにする。In step SP1 shown in FIG. 2, the CPU 6 takes in each image signal from the image processing device 5 and generates an image matrix. Then, in step SP2, the CPU 6 decomposes the image matrix into a product of two sets of two matrices by using singular value decomposition, and selects one set. Further, the CPU 6 proceeds to step SP3 at step SP3.
From the processing result of No. 2, an appropriate conversion matrix is calculated according to the condition regarding the brightness of the light source 2 or the reflectance of the cylinder 1, and the conversion matrix is applied to the processing result of step SP2. If any one of the plurality of images of the cylinder 1 illuminated by different light source directions has a shadow area, pre-processing and post-processing are added in step SP2.
【0020】上述の各ステップの動作についてより詳細
に説明する。図2に示したステップSP1の具体的な処
理は図3に示されている。図3に示すステップSP11
において、インデックス変数kが0に初期化される。ス
テップSP12において、テレビカメラ4から画像信号
が画像処理装置5に読込まれ、画像データimage−
kとされる。なお、撮像された1枚の画像はn個(ただ
し、n≧6)の座標点をもった画像サイズとし、画像デ
ータを構成するときに、光源2を点灯していない状態で
撮像した画像強度の値の分だけ、撮像された画像強度か
ら差し引くものとする。このようにして得られた画像デ
ータimage−kはCPU6に与えられる。The operation of each of the above steps will be described in more detail. The specific processing of step SP1 shown in FIG. 2 is shown in FIG. Step SP11 shown in FIG.
At, the index variable k is initialized to 0. In step SP12, the image signal from the television camera 4 is read into the image processing device 5, and the image data image-
k. It should be noted that one imaged image has an image size having n (where n ≧ 6) coordinate points, and the intensity of the image captured when the light source 2 is not lit when forming the image data. The value of is subtracted from the captured image intensity. The image data image-k thus obtained is given to the CPU 6.
【0021】ステップSP13は異なる光源方向の照明
のもとでの円筒1を撮像するための処理であり、CPU
6は移動装置3に命令を出し、光源2を移動させる。そ
れに伴い、ステップSP14においてインデックス変数
たるkをインクリメントする。CPU6はステップSP
15においてインデックス変数kがm(ただし、m≧
6)になったか否かを判別し、インデックス変数kがm
でなければステップSP12に戻り、上述のステップS
P12〜14の処理を繰返す。Step SP13 is a process for picking up an image of the cylinder 1 under illumination of different light source directions.
6 issues a command to the moving device 3 to move the light source 2. Accordingly, the index variable k is incremented in step SP14. CPU6 is step SP
15, the index variable k is m (where m ≧
6) and whether the index variable k is m
If not, the process returns to step SP12 and the above step S
The process of P12 to 14 is repeated.
【0022】インデックス変数kがmになるまで処理を
繰返し、n個の座標点をもったm枚の画像データが得ら
れた後に、ステップSP16において、次の第(1)式
に示す画像行列Iを生成する。なお、この行列の各行は
画像の各座標点に、各列は1つの光源方向の照明のもと
での各画像に対応している。The process is repeated until the index variable k reaches m, and m image data having n coordinate points are obtained. Then, at step SP16, the image matrix I shown in the following equation (1) is obtained. To generate. Note that each row of this matrix corresponds to each coordinate point of the image, and each column corresponds to each image under illumination in one light source direction.
【0023】[0023]
【数1】 [Equation 1]
【0024】最後に、ステップSP17において、得ら
れた画像行列Iの階数が3以上であることを計算により
確認し、ステップSP1の動作を終了する。なお、階数
が2以下の場合には、ステップSP2以降の処理を行な
わず、エラーメッセージを出力し、全体の動作を終了す
る。Finally, in step SP17, it is confirmed by calculation that the rank of the obtained image matrix I is 3 or more, and the operation of step SP1 is ended. When the number of floors is 2 or less, the processing from step SP2 is not performed, an error message is output, and the entire operation ends.
【0025】上述のステップSP1で生成された画像行
列Iは、観測している物体の表面を近似的に拡散反射面
とみなすことによって、次の第(2)式の関係式を満た
す。The image matrix I generated in the above step SP1 satisfies the following relational expression (2) by approximating the surface of the observed object as a diffuse reflection surface.
【0026】[0026]
【数2】 [Equation 2]
【0027】上述のNは面特性行列と呼び、Sは光源特
性行列と呼ぶ。面特性行列Nの行ベクトルを各座標点に
関する面特性ベクトルと呼び、その大きさは反射率に対
応し、その方向は面の法線方向に対応する。また、光源
特性行列Sの列ベクトルを各画像に関する光源特性ベク
トルと呼び、その大きさは光源の明るさに対応し、その
方向は光源方向に対応する。以下で説明するステップS
P2の画像行列の分解1およびステップSP3の画像行
列の分解2は、このような面特性行列N,光源特性行列
Sを一意的に求めるための処理となっている。The above N is called a surface characteristic matrix, and S is called a light source characteristic matrix. A row vector of the surface characteristic matrix N is called a surface characteristic vector for each coordinate point, its magnitude corresponds to reflectance, and its direction corresponds to the normal direction of the surface. Further, the column vector of the light source characteristic matrix S is called a light source characteristic vector for each image, and its size corresponds to the brightness of the light source and its direction corresponds to the light source direction. Step S described below
The image matrix decomposition 1 of P2 and the image matrix decomposition 2 of step SP3 are processes for uniquely obtaining such a surface characteristic matrix N and a light source characteristic matrix S.
【0028】次に、図4を参照して、ステップSP2の
画像行列の分解1の処理について説明する。まず、ステ
ップSP21において、画像行列Iがn≧mであるとし
たとき、特異値分解を画像行列Iに施すことによって、
次のような(n,m)行列U,(m,m)の非負の対角
化行列Σ,(m,m)行列Vを求める。なお、n<mの
ときには予め転置行列を計算し、面特性行列Nと光源特
性行列Sを以下すべて入れ替えて、同様の処理を行なえ
ばよい。Next, referring to FIG. 4, the processing of the image matrix decomposition 1 in step SP2 will be described. First, in step SP21, when the image matrix I is n ≧ m, singular value decomposition is applied to the image matrix I to obtain
The following non-negative diagonalization matrix Σ, (m, m) matrix V of (n, m) matrix U, (m, m) is obtained. When n <m, the transposed matrix may be calculated in advance, and the surface characteristic matrix N and the light source characteristic matrix S may all be replaced with each other to perform the same processing.
【0029】[0029]
【数3】 [Equation 3]
【0030】さらに、特異値分解により得られた3つの
行列U,Σ,Vから、それぞれの小行列U′,Σ′,
V′を次のように抽出する。Further, from the three matrices U, Σ and V obtained by the singular value decomposition, the respective submatrices U ′, Σ ′,
V'is extracted as follows.
【0031】[0031]
【数4】 [Equation 4]
【0032】そして、ステップSP22において、2組
の仮の面特性行列N′と仮の光源特性行列S′を次のよ
うに計算する。Then, in step SP22, two sets of temporary surface characteristic matrix N'and temporary light source characteristic matrix S'are calculated as follows.
【0033】[0033]
【数5】 [Equation 5]
【0034】続いて、ステップSP23において、これ
らの2組の行列の積から1組を選択する。この選択を行
なうための前提条件として、同一平面上にない3つの光
源方向ベクトル、もしくは面の法線ベクトルの相対関係
がわかっていなければならない。ここでの相対関係と
は、方向を表わす3つのベクトルのうちの1つをz軸方
向の単位ベクトルと一致させた任意の座標系で、他の2
つの方向を表わすベクトルのxy成分の符号が明確に定
義できる場合を指す。Then, in step SP23, one set is selected from the products of these two sets of matrices. As a precondition for making this selection, the relative relationship between three light source direction vectors that are not on the same plane or the normal vector of the surface must be known. The relative relationship here is an arbitrary coordinate system in which one of the three vectors representing the direction coincides with the unit vector in the z-axis direction, and the other two
It refers to the case where the signs of the xy components of the vector indicating one direction can be clearly defined.
【0035】以下、簡単のために、光源方向ベクトルの
相対関係がわかっている場合について述べる。まず、光
源に関する2つの解の行列S′の中から、相対関係のわ
かっている光源の計算結果のみを取出して行列を構成
し、その行列式を計算する。そして、実際の相対関係か
ら得られる行列式の符号と照らし合わせて、符号の一致
する解の行列S′を選択する。ただし、実際の相対関係
においては、方向ベクトルのxy成分の符号のみがわか
っているので、その符号で行列式の符号が決まるよう
に、座標系を決定する必要がある。For simplicity, a case where the relative relationship between the light source direction vectors is known will be described below. First, from the two solution matrices S ′ relating to the light source, only the calculation results of the light source whose relative relationship is known are taken out to form a matrix, and the determinant is calculated. Then, the matrix S'of the solution having the same code is selected by comparing with the code of the determinant obtained from the actual relative relationship. However, in the actual relative relationship, since only the sign of the xy component of the direction vector is known, it is necessary to determine the coordinate system so that the sign determines the sign of the determinant.
【0036】なお、3つの方向ベクトルのすべての組合
せの場合について、行列式の符号が方向ベクトルのxy
成分の符号のみで決定できることは別途確認済みであ
る。もちろん、面の向きに関する行列N′は選ばれた
S′と組になっているものを選択する。なお、3つの面
の法線のベクトルの相対関係がわかっている場合も、同
様の処理を行なう。For all combinations of three direction vectors, the determinant code is the direction vector xy.
It has been confirmed separately that it can be determined only by the sign of the component. Of course, the matrix N'for the orientation of the surface is selected to be paired with the selected S '. Note that the same processing is performed when the relative relationship between the vectors of the normals of the three surfaces is known.
【0037】次に、図5および図6を参照して、ステッ
プSP3の画像行列の分解2の処理について説明する。
撮像した複数の画像において、6枚以上の画像の光源の
明るさが一定もしくはそれらの比がわかっている場合に
は図5による処理を行ない、6点以上の座標点の反射率
が一定もしくはそれらの比がわかっている場合には図6
による処理を行なう。Next, with reference to FIGS. 5 and 6, the processing of the image matrix decomposition 2 in step SP3 will be described.
In the plurality of captured images, if the brightness of the light source of 6 or more images is constant or the ratio thereof is known, the process shown in FIG. 5 is performed, and the reflectance of 6 or more coordinate points is constant or Fig. 6 when the ratio of
Is processed.
【0038】まず、図5による光源の明るさが一定もし
くはそれらの比がわかっている場合の処理について説明
する。ステップSP31において、ステップSP2の画
像行列の分解1の処理で得られた仮の光源特性行列S′
から、光源の明るさが一定もしくはそれらの比がわかっ
ている画像の光源特性ベクトルs′のみを取出す。そし
て、光源の明るさが一定の場合には、次の方程式を構成
する。ただし、行列Aは求めたい(3,3)の変換行列
である。First, the processing in the case where the brightness of the light source is constant or the ratio thereof is known according to FIG. 5 will be described. At step SP31, the temporary light source characteristic matrix S'obtained by the processing of decomposition 1 of the image matrix at step SP2.
From the above, only the light source characteristic vector s ′ of the image in which the brightness of the light source is constant or the ratio thereof is known is extracted. Then, when the brightness of the light source is constant, the following equation is constructed. However, the matrix A is the conversion matrix of (3,3) to be obtained.
【0039】[0039]
【数6】 [Equation 6]
【0040】なお、光源の明るさの比がわかっている場
合には、第(6)式の右辺をすべて1にする代わりに、
それぞれそれらの比の値を設定するが、以下簡単のため
に一定の場合について説明する。この式は(3,3)の
対称行列B=AT Aを用いれば、When the brightness ratio of the light source is known, instead of setting all 1s on the right side of the equation (6),
The values of these ratios are set respectively, but for simplicity, a fixed case will be described below. Using the symmetric matrix B = A T A of (3,3),
【0041】[0041]
【数7】 [Equation 7]
【0042】と書き直すことができる。よって、行列B
の各要素を線形最小二乗法で求め、得られた行列Bにつ
いて次のように特異値分解を施し、変換行列Aを求め
る。It can be rewritten as Therefore, matrix B
Each element of is obtained by the linear least squares method, the obtained matrix B is subjected to singular value decomposition as follows, and the transformation matrix A is obtained.
【0043】[0043]
【数8】 [Equation 8]
【0044】続いて、ステップSP32において、仮の
光源特性行列S′と変換行列Aから真の光源特性行列S
を次のように計算する。Subsequently, in step SP32, the true light source characteristic matrix S is calculated from the temporary light source characteristic matrix S'and the conversion matrix A.
Is calculated as follows.
【0045】[0045]
【数9】 [Equation 9]
【0046】さらに、ステップSP33において、仮の
面特性行列N′と変換行列の逆行列A-1から、真の面特
性行列Nを次のように計算する。Further, in step SP33, the true surface characteristic matrix N is calculated from the temporary surface characteristic matrix N'and the inverse matrix A -1 of the conversion matrix as follows.
【0047】[0047]
【数10】 [Equation 10]
【0048】次に、図6による反射率が一定もしくはそ
れらの比がわかっている場合の処理について説明する。
ステップSP31′において、ステップSP2の画像行
列の分解1の処理で得られた仮の面特性行列N′から、
反射率が一定もしくはそれらの比がわかっているような
座標点の面特性ベクトルn′のみを取出す。そして、反
射率が一定の場合には、次の方程式を構成する。ただ
し、行列Aは求めたい(3,3)の変換行列である。Next, the processing when the reflectance is constant or the ratio thereof is known according to FIG. 6 will be described.
At step SP31 ′, from the temporary surface characteristic matrix N ′ obtained by the processing of decomposition 1 of the image matrix at step SP2,
Only the surface characteristic vector n'of the coordinate point whose reflectance is constant or whose ratio is known is extracted. Then, when the reflectance is constant, the following equation is constructed. However, the matrix A is the conversion matrix of (3,3) to be obtained.
【0049】[0049]
【数11】 [Equation 11]
【0050】なお、反射率の比がわかっている場合に
は、第(12)式の右辺をすべて1にする代わりに、そ
れぞれそれらの比の値を設定するが、以下簡単のため
に、一定の場合について説明する。この式は(3,3)
の対称行列B=AAT を用いれば、When the reflectance ratio is known, the values of the respective ratios are set instead of setting all 1s on the right side of the equation (12). The case will be described. This formula is (3,3)
Using the symmetric matrix B = AA T of
【0051】[0051]
【数12】 [Equation 12]
【0052】と書き直すことができる。よって、行列B
の各要素を線形最小二乗法で求め、次のようにして、得
られた行列Bについて特異値分解を施し、変換行列Aを
求める。It can be rewritten as Therefore, matrix B
Each element of is obtained by the linear least squares method, and the obtained matrix B is subjected to singular value decomposition in the following manner to obtain the transformation matrix A.
【0053】[0053]
【数13】 [Equation 13]
【0054】続いて、ステップSP32′において、仮
の面特性行列N′と変換行列Aから、真の面特性行列N
を次のように計算する。Then, in step SP32 ', the true surface characteristic matrix N is calculated from the temporary surface characteristic matrix N'and the conversion matrix A.
Is calculated as follows.
【0055】N=N′A…(16) さらに、ステップSP33′において、仮の光源特性行
列S′と変換行列の逆行列A-1から、真の光源特性行列
Sを次のように計算する。N = N'A (16) Further, in step SP33 ', the true light source characteristic matrix S is calculated as follows from the temporary light source characteristic matrix S'and the inverse matrix A -1 of the conversion matrix. .
【0056】S=A-1S′…(17) これら2つの場合のどちらかによる処理が終了した時点
で、ステップSP3の処理を終え、全体の処理を終了す
る。なお、テレビカメラ4の座標系で表わされる面の向
きや光源方向が2つ以上わかっている場合には、求めら
れたすべての相対的な面の向きや光源方向をカメラ4の
座標系に合うような絶対的なものに変換することができ
る。S = A -1 S '... (17) When the processing in either of these two cases ends, the processing in step SP3 ends, and the entire processing ends. If two or more plane directions and light source directions represented by the coordinate system of the television camera 4 are known, all the calculated relative plane directions and light source directions match the coordinate system of the camera 4. Can be converted into something absolute.
【0057】以上説明した実施例は、撮像した複数画像
の中に影の領域が全く存在しない場合である。以下、図
7を参照して、異なった光源方向により照明される円筒
1を撮像した複数の画像において、どれか1枚にでも影
の領域が存在するときのステップSP2の具体的な処理
を説明する。ただし、ステップSP1およびステップS
P3は同じ処理を行なうものとする。The embodiment described above is a case in which there is no shadow area in a plurality of picked-up images. Hereinafter, with reference to FIG. 7, a specific process of step SP2 when there is a shadow region in any one of a plurality of images of the cylinder 1 illuminated by different light source directions will be described. To do. However, step SP1 and step S
P3 performs the same processing.
【0058】まず、ステップSP21′において、画像
平面にある領域を設定する。ただし、設定した領域の座
標点の中で、少なくとも3点の面の法線ベクトルは同一
平面上にないようにする。次に、ステップSP22′に
おいて、撮像されたm枚の画像から、設定領域の一部で
も影となる画像データimage−kを画像行列Iから
削除する。ただし、削除した後得られた画像行列Iを構
成する複数の画像データの枚数はm′枚(ただし、m≧
m′≧6)で、それらを構成する光源方向ベクトルのう
ち、少なくとも3つは同一平面上にはないようにする。First, in step SP21 ', an area on the image plane is set. However, the normal vectors of at least three points among the coordinate points of the set area should not be on the same plane. Next, in step SP22 ', the image data image-k that becomes a shadow even in a part of the set area is deleted from the image matrix I from the m captured images. However, the number of the plurality of image data forming the image matrix I obtained after deletion is m ′ (where m ≧
When m ′ ≧ 6), at least three of the light source direction vectors forming them are not on the same plane.
【0059】そして、ステップSP23′において、
(n,m′)の画像行列Iから、常に影とならない座標
点の画像データのみで、影の領域を含まない(f,
m′)の画像小行列I1 を構成する。ただし、n≧f≧
6で、この画像小行列I1 を構成する、同一平面上にな
い3つの光源方向ベクトルもしくは面の法線ベクトルの
相対関係がわかっているものとする。Then, in step SP23 ',
From the image matrix I of (n, m ′), only the image data of the coordinate points that do not always form a shadow and do not include the shadow area (f,
The image submatrix I 1 of m ′) is constructed. However, n ≧ f ≧
In FIG. 6, it is assumed that the relative relationship between three light source direction vectors or normal vectors of planes that form this image sub-matrix I 1 and are not on the same plane is known.
【0060】ステップSP24′では、得られた画像小
行列I1 に特異値分解を施す。処理方法はステップSP
21と全く同じである。続いて、ステップSP25′で
2組の仮の面特性小行列と光源特性行列を計算する。処
理方法はステップSP22と全く同じである。さらに、
ステップSP26′で得られた2組の仮の面特性小行列
と光源特性行列から1組を選択する。処理方法はステッ
プSP23と全く同じである。この段階で、f個の面の
特性を表わす仮の面特性小行列とm′個の光源特性を表
わす仮の光源特性行列が得られる。In step SP24 ', singular value decomposition is applied to the obtained image submatrix I 1 . The processing method is step SP
It is exactly the same as 21. Then, in step SP25 ', two sets of temporary surface characteristic small matrix and light source characteristic matrix are calculated. The processing method is exactly the same as in step SP22. further,
One set is selected from the two sets of temporary surface characteristic small matrix and light source characteristic matrix obtained in step SP26 '. The processing method is exactly the same as in step SP23. At this stage, a temporary surface characteristic small matrix representing the characteristics of f surfaces and a temporary light source characteristic matrix representing m ′ light source characteristics are obtained.
【0061】最後に、ステップSP27′において、得
られたm′個の光源特性を表わす光源特性行列と影の領
域を含む(n−f,m′)の画像小行列I2 から、n−
f個の未知の面特性ベクトルについて計算する。第
(2)式より、 I2 =N2 S…(18) となり、画像小行列I2 と光源特性行列Sはわかってい
るので、各座標点の面特性ベクトルに関して、それぞれ
線形最小二乗法を施せば、n−f個の未知の面特性ベク
トルを決定することができる。ただし、求めたい面特性
ベクトルに関する、影でない画像データが3つ以上ない
場合には、その部分は求めることができない。最後に、
既に求められているf個の面特性ベクトルと組合わせる
ことによって、全体のn個の面特性行列を構成すること
ができる。以上のようにして、撮像した複数の画像にお
いて、どれか1枚にでも影の領域が存在するときのステ
ップSP2の具体的な処理を終了する。Finally, in step SP27 ', from the obtained light source characteristic matrix representing the light source characteristics of m'and the image submatrix I 2 of (n-f, m') including the shadow area, n-
Compute for f unknown surface feature vectors. From the equation (2), I 2 = N 2 S (18), and the image submatrix I 2 and the light source characteristic matrix S are known. Therefore, regarding the surface characteristic vector of each coordinate point, the linear least squares method is applied. If applied, it is possible to determine nf unknown surface characteristic vectors. However, if there are not three or more non-shadow image data relating to the surface characteristic vector to be obtained, that portion cannot be obtained. Finally,
A total of n surface characteristic matrices can be constructed by combining with f surface characteristic vectors already obtained. As described above, the specific process of step SP2 when any one of the plurality of captured images has a shadow area is ended.
【0062】[0062]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、異な
った未知の光源方向により照明される形状が未知の対象
物を撮像して複数の画像を処理し、各画像からその画像
強度データからなる画像行列を構成し、その画像行列を
特異値分解を用いて2組の面特性行列と光源特性行列の
積の形に分解し、そのうちの1組を選択したうえ、その
処理結果から光源の明るさが一定であるかあるいは反射
率が一定もしくはその比がわかっているかの条件により
適当な変換行列を計算し、その変換行列を処理結果に施
すことにより、事前に光源の明るさやその方向を与えな
くとも、三次元物体の相対的な面の向きや反射率を精度
よく求めることができる。また、事前に光源の明るさや
その方向を与えないという点から言えば、異なった光源
方向により照明される対象物を撮像した複数の画像か
ら、それらの相対的な光源の明るさや方向を抽出するこ
とができることになる。As described above, according to the present invention, a plurality of images are processed by capturing an image of an object whose shape illuminated by different unknown light source directions is unknown, and the image intensity data is obtained from each image. The image matrix is composed of, and the image matrix is decomposed into the product of the two sets of surface characteristic matrix and light source characteristic matrix using singular value decomposition, and one of these is selected, and the light source is selected from the processing results. The brightness of the light source and its direction are calculated in advance by calculating an appropriate conversion matrix according to the condition that the brightness is constant or the reflectance is constant or the ratio is known, and the conversion matrix is applied to the processing result. Even without giving, it is possible to accurately determine the relative surface orientation and reflectance of the three-dimensional object. Further, in terms of not giving the brightness and direction of the light source in advance, the relative brightness and direction of the light sources are extracted from a plurality of images of an object illuminated by different light source directions. It will be possible.
【0063】さらに、異なった光源方向により照明され
る対象物を撮像した複数の画像において、どれか1枚に
でも影の領域が存在する場合に、前述の特異値分解によ
る分解および分解結果の選択処理において、その前処理
として、画像平面座標に領域を設定し、設定した領域が
影となる画像のすべての画像強度データを画像行列から
削除して、その結果得られた画像行列から常に影となら
ない座標点の画像強度データのみで、影の領域を含まな
い画像小行列を構成したうえに、後処理として、影の領
域を含む画像小行列と得られた相対的な光源の明るさや
方向から、相対的な反射率や面の向きが未知である座標
点について計算することにより、撮像された複数画像の
中で影となる部分があっても、3次元物体の相対的な面
の向きや反射率を精度よく求めることができる。Further, in any of a plurality of images obtained by picking up an object illuminated by different light source directions, if any one of them has a shadow region, the above-mentioned decomposition by singular value decomposition and selection of the decomposition result are performed. In the process, as a pre-process, a region is set in the image plane coordinates, all image intensity data of the image in which the set region is a shadow is deleted from the image matrix, and the shadow is always cast from the resulting image matrix. The image small matrix that does not include the shadow area is constructed only with the image intensity data of the coordinate points that do not become, and as a post-processing, the image small matrix that contains the shadow area and the obtained relative light source brightness and direction are used. , By calculating a coordinate point whose relative reflectance or surface orientation is unknown, even if there is a shadow in a plurality of captured images, the relative surface orientation of the three-dimensional object or Reflectance It is possible to obtain a good time.
【図1】この発明の一実施例の概略ブロック図である。FIG. 1 is a schematic block diagram of an embodiment of the present invention.
【図2】この発明の一実施例による物体および光源情報
抽出方法を示す全体のフロー図である。FIG. 2 is an overall flowchart showing an object and light source information extraction method according to an embodiment of the present invention.
【図3】図2に示した全体のフロー図のステップSP1
の詳細を示すフロー図である。FIG. 3 is a step SP1 of the overall flow chart shown in FIG.
It is a flow chart showing the details of.
【図4】図2に示した全体のフロー図のステップSP2
の詳細を示すフロー図である。FIG. 4 is a step SP2 of the entire flow chart shown in FIG.
It is a flow chart showing the details of.
【図5】図2に示した全体のフロー図のステップSP3
の詳細を示すフロー図である。5 is a step SP3 of the overall flow chart shown in FIG.
It is a flow chart showing the details of.
【図6】図2に示した全体のフロー図のステップSP3
の詳細を示すフロー図である。FIG. 6 is a step SP3 of the overall flow chart shown in FIG.
It is a flow chart showing the details of.
【図7】撮像した複数の画像において影の領域が存在す
るときの、図2に示した全体のフロー図のステップSP
2の詳細を示すフロー図である。FIG. 7 is a step SP of the overall flow chart shown in FIG. 2 when a shadow region exists in a plurality of captured images.
It is a flowchart which shows the detail of 2.
【図8】従来の物体情報抽出方法の原理を説明するため
の図である。FIG. 8 is a diagram for explaining the principle of a conventional object information extraction method.
【図9】従来の物体情報抽出方法の原理を説明するため
の図である。FIG. 9 is a diagram for explaining the principle of a conventional object information extraction method.
【図10】従来の物体情報抽出方法を説明するための図
である。FIG. 10 is a diagram for explaining a conventional object information extraction method.
1 対象物体 2 光源 3 移動装置 4 テレビカメラ 5 画像処理装置 6 CPU 1 Target Object 2 Light Source 3 Moving Device 4 Television Camera 5 Image Processing Device 6 CPU
Claims (3)
る形状が未知の対象物を撮像した複数の画像を処理し、
該対象物の相対的な反射率や面の向きおよび相対的な光
源の明るさや光源方向を抽出する物体および光源情報抽
出方法であって、 前記各画像から、その画像強度データからなる画像行列
を構成する第1のステップと、 前記第1のステップで構成された画像行列を特異値分解
を用いて2組の面特性行列と光源特性行列の積の形に分
解し、その1組を選択する第2のステップと、 前記第2のステップの処理結果から、光源の明るさが一
定であるかあるいは反射率が一定もしくはその比がわか
っているかの条件により所定の変換行列を計算し、その
変換行列を前記第2のステップの処理結果に施すことに
よって、該対象物の相対的な反射率や面の向きおよび相
対的な光源の明るさや光源方向を抽出する第3のステッ
プを含む、物体および光源情報抽出方法。1. Processing a plurality of images of an object whose shape illuminated by different unknown light source directions is unknown,
An object and a light source information extraction method for extracting the relative reflectance and surface orientation of the target object and the relative brightness and light source direction of the light source, wherein an image matrix composed of the image intensity data is obtained from each of the images. The first step of configuring and the image matrix configured in the first step are decomposed into a product of two sets of surface characteristic matrix and light source characteristic matrix using singular value decomposition, and the one set is selected. From the second step and the processing result of the second step, a predetermined conversion matrix is calculated under the condition that the brightness of the light source is constant or the reflectance is constant or the ratio thereof is known, and the conversion is performed. By applying a matrix to the processing result of the second step, a third step of extracting the relative reflectance and surface orientation of the object and the relative brightness and light source direction of the light source, Light source information Way out.
ずれか1つにでも影の領域が存在する場合に、前処理と
して、 画像平面座標に領域を設定するステップと、 前記設定した領域が影となる画像のすべての画像強度デ
ータを前記画像行列から削除するステップと、 前記画像行列から常に影とならない座標点の画像強度デ
ータのみで、影の領域を含まない画像小行列を構成する
ステップとを含み、 後処理として、前記画像行列から前記影の領域を含まな
い画像小行列を除いた影の領域を含む画像小行列と得ら
れた相対的な光源の明るさや方向から、相対的な反射率
や面の向きが未知の座標点について計算するステップを
含む、請求項1の物体および光源情報抽出方法。2. The second step, when a shadow area is present in any one of the images, as a pre-processing, a step of setting an area in image plane coordinates, and the set area. A step of deleting from the image matrix all image intensity data of an image having a shadow, and an image sub-matrix not including a shadow region is formed only from the image intensity data of coordinate points that are not always a shadow from the image matrix. As a post-processing, the image submatrix including the shadow area obtained by removing the image submatrix not including the shadow area from the image matrix and the obtained relative lightness and direction of the light source are 2. The object and light source information extraction method according to claim 1, including the step of calculating a coordinate point whose unknown reflectance or surface orientation is unknown.
る形状が未知の対象物を撮像した複数の画像を処理し、
該対象物の相対的な反射率や面の向きおよび相対的な光
源の明るさや光源方向を抽出する物体および光源情報抽
出装置であって、 前記対象物の画像を撮像する撮像手段、 前記対象物と前記光源の相対的位置関係を変化させる光
源移動手段、および 前記撮像手段によって撮像された異なった光源方向から
の画像からその画像強度データからなる画像行列を特異
値分解を用いて2組の面特性行列と光源特性行列の積の
形に分解し、その1組を選択したうえ、その処理結果か
ら、光源の明るさが一定であるかあるいは反射率が一定
もしくはその比がわかっているかの条件により所定の変
換行列を計算し、その変換行列を処理結果に施すことに
より、前記対象物の相対的な反射率や面の向きおよび相
対的な光源の明るさや光源方向を抽出する画像処理手段
を備えた、物体および光源情報抽出装置。3. Processing a plurality of images of an object whose shape illuminated by different unknown light source directions is unknown,
An object and a light source information extraction device for extracting the relative reflectance and surface orientation of the object and the relative brightness and light source direction of the light source, the imaging means for capturing an image of the object, the object Light source moving means for changing the relative positional relationship between the light source and the light source, and an image matrix composed of image intensity data from images from different light source directions picked up by the image pick-up means by using singular value decomposition. Condition that the brightness of the light source is constant or the reflectance is constant or its ratio is known from the processing result after decomposing into a product of the characteristic matrix and the light source characteristic matrix and selecting one set An image processing for extracting a relative reflectance and a surface orientation of the object and a relative light source brightness and a light source direction by calculating a predetermined transformation matrix with the processing result and applying the transformation matrix to the processing result. Comprising means, the object and the light source information extracting device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5131819A JPH0792370B2 (en) | 1993-06-02 | 1993-06-02 | Object and light source information extraction method and apparatus using the same |
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