JPH06109441A - モデル入力装置 - Google Patents
モデル入力装置Info
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- JPH06109441A JPH06109441A JP4259707A JP25970792A JPH06109441A JP H06109441 A JPH06109441 A JP H06109441A JP 4259707 A JP4259707 A JP 4259707A JP 25970792 A JP25970792 A JP 25970792A JP H06109441 A JPH06109441 A JP H06109441A
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- Japan
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- television camera
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、照明条件や表面反射に対する制限を
除去し、カメラを用いて対象のモデル入力を簡単に行う
ことができるモデル入力装置を提供する。 【構成】光源制御部５によりオンオフされる光源４の点
灯前後のテレビカメラ１の画像の差分から環境光を除去
した反射成分を求め、光源を固定し且つカメラ制御部２
によりテレビカメラ１を入力対象領域から等距離を保っ
て動かすことでテレビカメラ１の初期位置と現在位置の
画像の差分から鏡面反射成分を求め、テレビカメラ１か
ら得られる初期位置と現在位置の画像の差分が最大にな
るカメラ位置方向と光源位置方向の２等分線から表面法
線方向を求め、さらに入力対象領域に対向して設けられ
たテレビカメラ１と光源４の関係を維持した異なる位置
で光源１を点灯した時のテレビカメラ１から得られる画
像の差分から拡散反射成分を求めるようにしている。
除去し、カメラを用いて対象のモデル入力を簡単に行う
ことができるモデル入力装置を提供する。 【構成】光源制御部５によりオンオフされる光源４の点
灯前後のテレビカメラ１の画像の差分から環境光を除去
した反射成分を求め、光源を固定し且つカメラ制御部２
によりテレビカメラ１を入力対象領域から等距離を保っ
て動かすことでテレビカメラ１の初期位置と現在位置の
画像の差分から鏡面反射成分を求め、テレビカメラ１か
ら得られる初期位置と現在位置の画像の差分が最大にな
るカメラ位置方向と光源位置方向の２等分線から表面法
線方向を求め、さらに入力対象領域に対向して設けられ
たテレビカメラ１と光源４の関係を維持した異なる位置
で光源１を点灯した時のテレビカメラ１から得られる画
像の差分から拡散反射成分を求めるようにしている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば３次元ＣＡＤや
コンピュータグラフィクスにおいてモデルを自動入力す
るのに用いられるモデル入力装置に関するものである。
コンピュータグラフィクスにおいてモデルを自動入力す
るのに用いられるモデル入力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、工業製品の設計を支援するための
３次元ＣＡＤやコンピュータグラフィクスを用いて映像
を作成する技術が盛んに利用されるようになっている。
３次元ＣＡＤやコンピュータグラフィクスを用いて映像
を作成する技術が盛んに利用されるようになっている。
【０００３】ところで、これらの技術では、対象モデル
について映像を作成するには、対象モデルの形状および
表面の状態に関する情報を計算機に入力することが必要
になるが、従来では、これら情報の入力は、人間が多く
の労力を掛けて行っており、その自動化が強く望まれて
いた。そこで、従来、レンジファインダと呼ばれる距離
映像装置を用いることにより、対象モデルの形状につい
ての情報を自動入力するシステムが考えられている。
について映像を作成するには、対象モデルの形状および
表面の状態に関する情報を計算機に入力することが必要
になるが、従来では、これら情報の入力は、人間が多く
の労力を掛けて行っており、その自動化が強く望まれて
いた。そこで、従来、レンジファインダと呼ばれる距離
映像装置を用いることにより、対象モデルの形状につい
ての情報を自動入力するシステムが考えられている。
【０００４】しかし、このシステムを採用すると、対象
モデルの表面の色や模様などの表面状態の情報を同時に
入力したい場合には、テレビカメラ画像が使用される
が、ここでは形状に関する情報と、画像情報という異種
情報を取り扱うために、これら情報同士を統合するのに
面倒な処理を必要とする問題が発生し、その実現が困難
であった。一方、テレビカメラ画像のみを用いてモデル
対象の形状（表面の法線方向）を推定する手法としてsh
ape from shading方式が提案されている。
モデルの表面の色や模様などの表面状態の情報を同時に
入力したい場合には、テレビカメラ画像が使用される
が、ここでは形状に関する情報と、画像情報という異種
情報を取り扱うために、これら情報同士を統合するのに
面倒な処理を必要とする問題が発生し、その実現が困難
であった。一方、テレビカメラ画像のみを用いてモデル
対象の形状（表面の法線方向）を推定する手法としてsh
ape from shading方式が提案されている。
【０００５】この方式を用いれば、対象モデルの形状情
報を表面情報と同じテレビカメラ画像から得られるよう
になるため、上述のレンジファインダを用いた装置に比
べ簡便にモデル入力が行えるという利点がある。
報を表面情報と同じテレビカメラ画像から得られるよう
になるため、上述のレンジファインダを用いた装置に比
べ簡便にモデル入力が行えるという利点がある。
【０００６】ところが、従来提案されている方式では、
制御された単一照明の下でのみ適応可能とするものであ
るため、例えば、一般の屋内のように環境光が存在する
ような場合は、モデル入力として用いることができなか
った。また、対象モデルの表面状態に対して拡散反射の
みを仮定していることから、表面に艶のある陶器のよう
に鏡面反射成分を有する対象については適用することが
できないという問題点もあった。
制御された単一照明の下でのみ適応可能とするものであ
るため、例えば、一般の屋内のように環境光が存在する
ような場合は、モデル入力として用いることができなか
った。また、対象モデルの表面状態に対して拡散反射の
みを仮定していることから、表面に艶のある陶器のよう
に鏡面反射成分を有する対象については適用することが
できないという問題点もあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように従来のshap
e from shading方式を採用したものでは、一般の屋内環
境でモデル入力として用いることが困難であり、また、
対象モデルの表面に艶のある陶器のように鏡面反射成分
を有する対象について適用できないという問題点があっ
た。
e from shading方式を採用したものでは、一般の屋内環
境でモデル入力として用いることが困難であり、また、
対象モデルの表面に艶のある陶器のように鏡面反射成分
を有する対象について適用できないという問題点があっ
た。
【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、照明条件や表面反射に対する制限を取り除くことが
でき、テレビカメラを用いて対象のモデル入力を簡単に
行うことができるモデル入力装置を提供することを目的
とする。
で、照明条件や表面反射に対する制限を取り除くことが
でき、テレビカメラを用いて対象のモデル入力を簡単に
行うことができるモデル入力装置を提供することを目的
とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、テレビカメラ
と、このテレビカメラの入力対象領域に対する位置およ
び方向を制御するカメラ制御手段と、光源と、この光源
の入力対象領域に対する位置を制御するとともにそのオ
ンオフを制御する光源制御手段と、この光源制御手段に
よりオンオフされる光源の点灯前後のテレビカメラより
それぞれ得られる画像の差分から環境光を除去した光源
の反射成分を求める手段と、光源を固定し且つカメラ制
御手段によりテレビカメラを入力対象領域から等距離を
保って動かすことによりテレビカメラから得られる初期
位置と現在位置での画像の差分から拡散反射成分を除去
した鏡面反射成分を求める手段と、テレビカメラから得
られる初期位置と現在位置での画像の差分が最大になる
カメラ位置方向と光源位置方向の２等分線から入力対象
領域の表面法線方向を求める手段と、カメラ制御手段お
よび光源制御手段により入力対象領域に対しテレビカメ
ラと光源を対向して配置するとともに、これら関係を維
持した異なる位置を設定することによりこれら各位置で
光源を点灯した時にテレビカメラから得られる画像の差
分から鏡面反射成分を除去した拡散反射成分を求める手
段により構成されている。
と、このテレビカメラの入力対象領域に対する位置およ
び方向を制御するカメラ制御手段と、光源と、この光源
の入力対象領域に対する位置を制御するとともにそのオ
ンオフを制御する光源制御手段と、この光源制御手段に
よりオンオフされる光源の点灯前後のテレビカメラより
それぞれ得られる画像の差分から環境光を除去した光源
の反射成分を求める手段と、光源を固定し且つカメラ制
御手段によりテレビカメラを入力対象領域から等距離を
保って動かすことによりテレビカメラから得られる初期
位置と現在位置での画像の差分から拡散反射成分を除去
した鏡面反射成分を求める手段と、テレビカメラから得
られる初期位置と現在位置での画像の差分が最大になる
カメラ位置方向と光源位置方向の２等分線から入力対象
領域の表面法線方向を求める手段と、カメラ制御手段お
よび光源制御手段により入力対象領域に対しテレビカメ
ラと光源を対向して配置するとともに、これら関係を維
持した異なる位置を設定することによりこれら各位置で
光源を点灯した時にテレビカメラから得られる画像の差
分から鏡面反射成分を除去した拡散反射成分を求める手
段により構成されている。
【００１０】
【作用】この結果、本発明によれば、光源の点灯前後に
テレビカメラよりそれぞれ得られる画像の差分から環境
光を除去した反射成分を抽出するようにしたので、屋内
などで環境光が存在していてもモデル入力が可能にな
る。また、この反射成分には鏡面反射成分と拡散反射成
分が混在しているが、これら成分を分離して抽出できる
ようにしていることから、モデル入力として従来扱えな
かった鏡面反射を有する対象にも適用することができ
る。
テレビカメラよりそれぞれ得られる画像の差分から環境
光を除去した反射成分を抽出するようにしたので、屋内
などで環境光が存在していてもモデル入力が可能にな
る。また、この反射成分には鏡面反射成分と拡散反射成
分が混在しているが、これら成分を分離して抽出できる
ようにしていることから、モデル入力として従来扱えな
かった鏡面反射を有する対象にも適用することができ
る。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に従い説明す
る。まず、本発明の考え方を説明する。
る。まず、本発明の考え方を説明する。
【００１２】図１は物体の表面反射の様子を示す模式図
で、対象の入力領域Ωの単位表面法線ベクトルをＮ、光
源ＬＭに対する方向、つまり照明方向の単位ベクトルを
Ｌ、カメラＣＭからの観測方向の単位ベクトルをＶと
し、また、Ｎに対してＬと対称的な方向、つまり角度θ
の方向の単位ベクトルをＬ´としている。この状態で、
領域Ωにおける反射輝度を照明照度で正規化した反射率
方程式は、下式で与えられる。 Ｒ（Ω）＝Ｃｄ（Ｌ・Ｎ）＋Ｃｓ・ｆ（Ｌ´，Ｖ，．．）＋Ｃamb ・ｇ（Ω） …（１）
で、対象の入力領域Ωの単位表面法線ベクトルをＮ、光
源ＬＭに対する方向、つまり照明方向の単位ベクトルを
Ｌ、カメラＣＭからの観測方向の単位ベクトルをＶと
し、また、Ｎに対してＬと対称的な方向、つまり角度θ
の方向の単位ベクトルをＬ´としている。この状態で、
領域Ωにおける反射輝度を照明照度で正規化した反射率
方程式は、下式で与えられる。 Ｒ（Ω）＝Ｃｄ（Ｌ・Ｎ）＋Ｃｓ・ｆ（Ｌ´，Ｖ，．．）＋Ｃamb ・ｇ（Ω） …（１）
【００１３】ここで、Ｃｄ、Ｃｓは、それぞれ拡散反射
係数、鏡面反射係数（定数）である。また、Ｃamb は、
環境光の割合を表す値で、他の物体との間接反射などに
より与えられるものであり、物体が孤立していて環境照
明が十分に離れた位置にあると仮定すると、環境照明に
よる拡散、鏡面反射の影響が小さくなり、環境光として
取り扱われる。また、（Ｌ・Ｎ）はベクトルの内積を表
し、ｆ（ ）は鏡面反射を表す関数である。そして、実
験結果とよく一致し、しかもコンピュータグラフィクス
における画像生成に適用されるphong の関数を用いる
と、ｆ（ ）は（Ｌ´・Ｖ）n で与えられる。ここでｎ
は定数である。
係数、鏡面反射係数（定数）である。また、Ｃamb は、
環境光の割合を表す値で、他の物体との間接反射などに
より与えられるものであり、物体が孤立していて環境照
明が十分に離れた位置にあると仮定すると、環境照明に
よる拡散、鏡面反射の影響が小さくなり、環境光として
取り扱われる。また、（Ｌ・Ｎ）はベクトルの内積を表
し、ｆ（ ）は鏡面反射を表す関数である。そして、実
験結果とよく一致し、しかもコンピュータグラフィクス
における画像生成に適用されるphong の関数を用いる
と、ｆ（ ）は（Ｌ´・Ｖ）n で与えられる。ここでｎ
は定数である。
【００１４】従って、環境光に影響されないモデル入力
を可能にするには、光源ＬＭによる入力用照明の対象の
入力領域Ωに対する反射成分のみを求めればよいことに
なり、これには、光源ＬＭの点灯前後の画像を求め、こ
れら画像の差をとることにより環境光を除去すればよい
ことになる。この反射成分には、拡散反射成分と鏡面反
射成分とが混在している。ここで、鏡面反射が最も強く
観測されるのは、ＶとＬ´が一致したとき、つまり物体
表面の法線方向に対して光源ＬＭの位置方向と対象な方
向にカメラＣＭの観測位置がある場合で、この関係から
互いの方向がずれると、これに従って鏡面反射の影響は
指数的に減衰するようになる。次に、このようにして環
境光を除去した反射成分を用いてモデル入力を行うに
は、拡散反射成分と鏡面反射成分を分離することが必要
である。
を可能にするには、光源ＬＭによる入力用照明の対象の
入力領域Ωに対する反射成分のみを求めればよいことに
なり、これには、光源ＬＭの点灯前後の画像を求め、こ
れら画像の差をとることにより環境光を除去すればよい
ことになる。この反射成分には、拡散反射成分と鏡面反
射成分とが混在している。ここで、鏡面反射が最も強く
観測されるのは、ＶとＬ´が一致したとき、つまり物体
表面の法線方向に対して光源ＬＭの位置方向と対象な方
向にカメラＣＭの観測位置がある場合で、この関係から
互いの方向がずれると、これに従って鏡面反射の影響は
指数的に減衰するようになる。次に、このようにして環
境光を除去した反射成分を用いてモデル入力を行うに
は、拡散反射成分と鏡面反射成分を分離することが必要
である。
【００１５】図２は、拡散反射成分を除去するための方
法を説明するもので、この場合、観測方向として２つの
視線方向Ｖ１、Ｖ２上で、且つ対象の領域Ωから等距離
Ｄの位置にカメラＣＭ１、ＣＭ２をそれぞれ配置する。
そして、これらカメラＣＭ１、ＣＭ２で観測された反射
成分をＲＶ１、ＲＶ２としたとき、これら反射成分ＲＶ
１とＲＶ２の差を取る。すると、拡散反射成分は、視線
方向Ｖ１、Ｖ２に関係なく光源ＬＭと表面法線方向で決
まる量であるため打ち消され０になる。従って、 ＲＶ１（Ω）−ＲＶ２（Ω） ＝Ｃｓ・（ｆ（Ｌ´，Ｖ１，）−（Ｌ´，Ｖ２，）） …（２） となるが、ここで、ｆ（ ）としてphong の関数を用い
ると、（２）式は、 ＲＶ１（Ω）−ＲＶ２（Ω）
法を説明するもので、この場合、観測方向として２つの
視線方向Ｖ１、Ｖ２上で、且つ対象の領域Ωから等距離
Ｄの位置にカメラＣＭ１、ＣＭ２をそれぞれ配置する。
そして、これらカメラＣＭ１、ＣＭ２で観測された反射
成分をＲＶ１、ＲＶ２としたとき、これら反射成分ＲＶ
１とＲＶ２の差を取る。すると、拡散反射成分は、視線
方向Ｖ１、Ｖ２に関係なく光源ＬＭと表面法線方向で決
まる量であるため打ち消され０になる。従って、 ＲＶ１（Ω）−ＲＶ２（Ω） ＝Ｃｓ・（ｆ（Ｌ´，Ｖ１，）−（Ｌ´，Ｖ２，）） …（２） となるが、ここで、ｆ（ ）としてphong の関数を用い
ると、（２）式は、 ＲＶ１（Ω）−ＲＶ２（Ω）
【００１６】 ＝Ｃｓ・（（Ｌ´・Ｖ１）n −（Ｌ´・Ｖ２）n ） …（２´）
【００１７】となる。そして、この状態から、一方の視
線方向Ｖ１を固定し、他方の視線方向Ｖ２を動かし、
（２´）式が最大となる時の視線方向Ｖ２を求めると、
これが照明方向Ｌと対称的な方向Ｌ´と一致することに
なる。これにより、照明方向ＬとＶ２max （＝Ｌ´）の
２等分線方向が表面法線方向Ｎとして求められ、同時に
鏡面反射係数Ｃｓが求められることになる。
線方向Ｖ１を固定し、他方の視線方向Ｖ２を動かし、
（２´）式が最大となる時の視線方向Ｖ２を求めると、
これが照明方向Ｌと対称的な方向Ｌ´と一致することに
なる。これにより、照明方向ＬとＶ２max （＝Ｌ´）の
２等分線方向が表面法線方向Ｎとして求められ、同時に
鏡面反射係数Ｃｓが求められることになる。
【００１８】また、図３は鏡面反射成分を除去する方法
を説明するもので、この場合、図２と同様に観測方向と
して２つの視線方向Ｖ３、Ｖ４上で、且つ対象の領域Ω
から等距離Ｄの位置にカメラＣＭ３、ＣＭ４をそれぞれ
配置し、また、光源ＬＭ３、ＬＭ４による照明方向Ｌ
３、Ｌ４をそれぞれ視線方向Ｖ３、Ｖ４に一致させて配
置している。
を説明するもので、この場合、図２と同様に観測方向と
して２つの視線方向Ｖ３、Ｖ４上で、且つ対象の領域Ω
から等距離Ｄの位置にカメラＣＭ３、ＣＭ４をそれぞれ
配置し、また、光源ＬＭ３、ＬＭ４による照明方向Ｌ
３、Ｌ４をそれぞれ視線方向Ｖ３、Ｖ４に一致させて配
置している。
【００１９】ここで、phong の関数における鏡面反射
は、図１で説明したように視線方向Ｖと照明方向Ｌの表
面法線Ｎに対する対象ベクトルのなす角度に依存するた
め、視線方向Ｖ３にカメラＣＭ３を置いて視線方向Ｖ４
側の光源ＬＭ４を点灯した場合と、視線方向Ｖ４にカメ
ラＣＭ４を置いて視線方向Ｖ３側の光源ＬＭ３を点灯し
た場合とでそれぞれカメラＣＭ３、ＣＭ４で得られる鏡
面反射は等しくなる。従って、これらの反射の差をとる
と、 ＲＶ１（Ω）−ＲＶ２（Ω）＝Ｄｄ・（（Ｎ・Ｖ３）−（Ｎ・Ｖ４）） …（３） になり、図２で述べた鏡面反射係数Ｃｓ推定の際に求め
られる表面法線方向Ｎの値を用いることで拡散反射係数
Ｃｄが求められることになる。
は、図１で説明したように視線方向Ｖと照明方向Ｌの表
面法線Ｎに対する対象ベクトルのなす角度に依存するた
め、視線方向Ｖ３にカメラＣＭ３を置いて視線方向Ｖ４
側の光源ＬＭ４を点灯した場合と、視線方向Ｖ４にカメ
ラＣＭ４を置いて視線方向Ｖ３側の光源ＬＭ３を点灯し
た場合とでそれぞれカメラＣＭ３、ＣＭ４で得られる鏡
面反射は等しくなる。従って、これらの反射の差をとる
と、 ＲＶ１（Ω）−ＲＶ２（Ω）＝Ｄｄ・（（Ｎ・Ｖ３）−（Ｎ・Ｖ４）） …（３） になり、図２で述べた鏡面反射係数Ｃｓ推定の際に求め
られる表面法線方向Ｎの値を用いることで拡散反射係数
Ｃｄが求められることになる。
【００２０】従って、これらから、表面法線方向Ｎ、鏡
面反射係数Ｃｓおよび拡散反射係数Ｃｄがそれぞれ求め
られ、これらにより対象の形状、表面のモデルが得られ
ることになる。図４は、このような考えを実現するため
のモデル入力装置の概略構成例を示すものである。
面反射係数Ｃｓおよび拡散反射係数Ｃｄがそれぞれ求め
られ、これらにより対象の形状、表面のモデルが得られ
ることになる。図４は、このような考えを実現するため
のモデル入力装置の概略構成例を示すものである。
【００２１】図において、１は対象の入力すべき領域を
注視するテレビカメラで、このカメラ１はカメラ位置・
姿勢制御部２により入力すべき対象領域に対する位置お
よび方向が制御され、また、入力すべき対象をカメラ１
の視野の中心に収めるように制御されるようになってい
る。この場合、カメラ位置・姿勢制御部２は、制御用計
算機３の指示により動作される。
注視するテレビカメラで、このカメラ１はカメラ位置・
姿勢制御部２により入力すべき対象領域に対する位置お
よび方向が制御され、また、入力すべき対象をカメラ１
の視野の中心に収めるように制御されるようになってい
る。この場合、カメラ位置・姿勢制御部２は、制御用計
算機３の指示により動作される。
【００２２】一方、４は入力すべき対象領域を照明する
光源で、この光源４は光源制御部５により対象の入力す
べき領域に対する位置が制御されるとともに、そのオン
／オフ制御も制御されるようになっている。この場合の
光源制御部５も制御用計算機３の指示により動作され
る。
光源で、この光源４は光源制御部５により対象の入力す
べき領域に対する位置が制御されるとともに、そのオン
／オフ制御も制御されるようになっている。この場合の
光源制御部５も制御用計算機３の指示により動作され
る。
【００２３】そして、テレビカメラ１から出力される画
像信号は、デコーダ６、Ａ／Ｄ変換器７、ＩＴＶインタ
ーフェイス８を介して画像バス９に送られ、画像メモリ
１０に格納されるようにしている。
像信号は、デコーダ６、Ａ／Ｄ変換器７、ＩＴＶインタ
ーフェイス８を介して画像バス９に送られ、画像メモリ
１０に格納されるようにしている。
【００２４】この場合、画像バス９には、画像メモリ１
０の他に、対象領域検出回路１１、差分検出回路１２、
最大差分検出回路１３、鏡面反射係数計算回路１４、拡
散反射係数計算回路１５を接続している。また、これら
各回路１０〜１５は、制御バス１６に接続され、制御用
計算機３からの指示により制御されるようにしている。
また、制御バス１６には、対象領域位置方向計算回路１
７、表面法線計算回路１８およびモデル記憶部１９を接
続している。
０の他に、対象領域検出回路１１、差分検出回路１２、
最大差分検出回路１３、鏡面反射係数計算回路１４、拡
散反射係数計算回路１５を接続している。また、これら
各回路１０〜１５は、制御バス１６に接続され、制御用
計算機３からの指示により制御されるようにしている。
また、制御バス１６には、対象領域位置方向計算回路１
７、表面法線計算回路１８およびモデル記憶部１９を接
続している。
【００２５】ここで、対象領域検出回路１１は、画像メ
モリ１０に入力された画像から現在のカメラ位置の対象
領域を検出し、対象領域位置方向計算回路１７は、対象
領域検出回路１１で検出された対象領域に対する位置・
方向を求め、これを現在のカメラ位置・方向情報として
制御用計算機３に与えるようにしている。
モリ１０に入力された画像から現在のカメラ位置の対象
領域を検出し、対象領域位置方向計算回路１７は、対象
領域検出回路１１で検出された対象領域に対する位置・
方向を求め、これを現在のカメラ位置・方向情報として
制御用計算機３に与えるようにしている。
【００２６】差分検出回路１２は、異なる画像より反射
成分の差分を検出するものである。また、最大差分検出
回路１３は、異なる画像より反射成分の差分の最大のも
のを検出するものである。そして、鏡面反射係数計算回
路１４は、鏡面反射係数を計算し、拡散反射係数計算回
路１５は、拡散反射係数を計算し、さらに表面法線方向
計算回路１８は、表面法線を計算するようになってい
る。次に、このように構成された実施例の動作を説明す
る。
成分の差分を検出するものである。また、最大差分検出
回路１３は、異なる画像より反射成分の差分の最大のも
のを検出するものである。そして、鏡面反射係数計算回
路１４は、鏡面反射係数を計算し、拡散反射係数計算回
路１５は、拡散反射係数を計算し、さらに表面法線方向
計算回路１８は、表面法線を計算するようになってい
る。次に、このように構成された実施例の動作を説明す
る。
【００２７】この場合、テレビカメラ１より入力された
画像は、デコーダ６、Ａ／Ｄ変換器７、ＩＴＶインター
フェイス８を介して画像バス９に送られ、画像メモリ群
１０に格納される。
画像は、デコーダ６、Ａ／Ｄ変換器７、ＩＴＶインター
フェイス８を介して画像バス９に送られ、画像メモリ群
１０に格納される。
【００２８】この状態で、画像メモリ群１０に入力され
た画像から対象領域検出回路１１および対称領域位置・
方向計算回路１７により対象領域に対する現在のカメラ
１の位置および方向が求められ、現在カメラ位置・方向
情報として制御用計算機３に送られる。すると、制御用
計算機３の指示がカメラ位置・姿勢制御部２および光源
制御部５に与えられ、カメラ１および光源４の位置およ
び方向がそれぞれ確定され、この時点から制御用計算機
３より制御バス１６に、モデル作成処理指令が与えら
れ、以下述べるような所定の処理が実行される。
た画像から対象領域検出回路１１および対称領域位置・
方向計算回路１７により対象領域に対する現在のカメラ
１の位置および方向が求められ、現在カメラ位置・方向
情報として制御用計算機３に送られる。すると、制御用
計算機３の指示がカメラ位置・姿勢制御部２および光源
制御部５に与えられ、カメラ１および光源４の位置およ
び方向がそれぞれ確定され、この時点から制御用計算機
３より制御バス１６に、モデル作成処理指令が与えら
れ、以下述べるような所定の処理が実行される。
【００２９】この場合、最初に、光源制御部５により光
源４のオン／オフ制御を行い、光源４の点灯前後のテレ
ビカメラ１からの画像を画像メモリ群１０に格納する。
そして、これら画像を差分検出回路１２に与え、その差
分を求めることで、環境光を除去した光源４の反射成分
が得られるようになる。次に、このように環境光を除去
した反射成分より拡散反射成分と鏡面反射成分を分離す
る。
源４のオン／オフ制御を行い、光源４の点灯前後のテレ
ビカメラ１からの画像を画像メモリ群１０に格納する。
そして、これら画像を差分検出回路１２に与え、その差
分を求めることで、環境光を除去した光源４の反射成分
が得られるようになる。次に、このように環境光を除去
した反射成分より拡散反射成分と鏡面反射成分を分離す
る。
【００３０】これには、まず、図２で述べた考え方にし
たがって、拡散反射成分を除去する。この場合、光源４
を固定し、テレビカメラ１を対象領域から等距離を保っ
て動かすように制御する。そして、初期のカメラ位置
（図２のＣＭ１の位置）と現在のカメラ位置（図２のＣ
Ｍ２の位置）のそれぞれのテレビカメラ１からの画像を
画像メモリ群１０に格納する。そして、これら画像を差
分検出回路１２に与え、その差分を求めることにより拡
散反射成分を除去する。そして、鏡面反射係数計算回路
１４により鏡面反射係数を計算し、この結果をモデル記
憶部１９に格納するようになる。また、これと同時に、
最大差分検出回路１３により、初期カメラ位置と最も反
射成分の差が大きくなるカメラ位置を求め、この結果を
表面法線方向計算回路１８に与え、ここで、カメラ方向
と照明方向の２等分線の傾きを計算することにより、入
力対象領域の表面法線方向を求め、この結果をモデル記
憶部１９に格納するようになる。
たがって、拡散反射成分を除去する。この場合、光源４
を固定し、テレビカメラ１を対象領域から等距離を保っ
て動かすように制御する。そして、初期のカメラ位置
（図２のＣＭ１の位置）と現在のカメラ位置（図２のＣ
Ｍ２の位置）のそれぞれのテレビカメラ１からの画像を
画像メモリ群１０に格納する。そして、これら画像を差
分検出回路１２に与え、その差分を求めることにより拡
散反射成分を除去する。そして、鏡面反射係数計算回路
１４により鏡面反射係数を計算し、この結果をモデル記
憶部１９に格納するようになる。また、これと同時に、
最大差分検出回路１３により、初期カメラ位置と最も反
射成分の差が大きくなるカメラ位置を求め、この結果を
表面法線方向計算回路１８に与え、ここで、カメラ方向
と照明方向の２等分線の傾きを計算することにより、入
力対象領域の表面法線方向を求め、この結果をモデル記
憶部１９に格納するようになる。
【００３１】次に、図３で述べた考え方にしたがって鏡
面反射成分を除去する。この場合、入力対象領域に対し
カメラ１と光源４を対向して配置する（図３のＣＭ３と
ＬＭ４の関係）。そして、この状態を初期位置として光
源４を点灯した時のテレビカメラ１からの画像を画像メ
モリ群１０に格納する。また、カメラ１と光源４の関係
を維持したまま所定位置に移動し（図３のＣＭ４とＬＭ
３の関係）、これを現在位置として光源４を点灯した時
のテレビカメラ１からの画像を画像メモリ群１０に格納
する。そして、これら画像を差分検出回路１２に与え、
その差分を求めることにより鏡面反射成分を除去する。
そして、拡散反射係数計算回路１５により拡散反射係数
を計算し、この結果をモデル記憶部１９に格納するよう
になる。
面反射成分を除去する。この場合、入力対象領域に対し
カメラ１と光源４を対向して配置する（図３のＣＭ３と
ＬＭ４の関係）。そして、この状態を初期位置として光
源４を点灯した時のテレビカメラ１からの画像を画像メ
モリ群１０に格納する。また、カメラ１と光源４の関係
を維持したまま所定位置に移動し（図３のＣＭ４とＬＭ
３の関係）、これを現在位置として光源４を点灯した時
のテレビカメラ１からの画像を画像メモリ群１０に格納
する。そして、これら画像を差分検出回路１２に与え、
その差分を求めることにより鏡面反射成分を除去する。
そして、拡散反射係数計算回路１５により拡散反射係数
を計算し、この結果をモデル記憶部１９に格納するよう
になる。
【００３２】従って、このようにすれば対象領域に対す
る光源の点灯前後の画像をテレビカメラより求め、これ
ら画像の差をとることにより環境光を除去した反射成分
のみを求め、この反射成分より図２および図３で述べた
考え方にしたがって拡散反射成分と鏡面反射成分を分離
することにより、入力対象領域の表面法線方向、鏡面反
射係数、拡散反射係数を生成するようにしたので、屋内
環境でのモデル入力が可能になるとともに、鏡面反射と
拡散反射を分離して抽出するため、従来扱えなかった対
象モデルの表面に艶のある陶器のように鏡面反射を含む
表面情報をも得られるようになり、これにより３次元Ｃ
ＡＤやコンピュータグラフィクスにおける映像作成のた
めのモデル入力を効率的に行うことができるようにな
る。
る光源の点灯前後の画像をテレビカメラより求め、これ
ら画像の差をとることにより環境光を除去した反射成分
のみを求め、この反射成分より図２および図３で述べた
考え方にしたがって拡散反射成分と鏡面反射成分を分離
することにより、入力対象領域の表面法線方向、鏡面反
射係数、拡散反射係数を生成するようにしたので、屋内
環境でのモデル入力が可能になるとともに、鏡面反射と
拡散反射を分離して抽出するため、従来扱えなかった対
象モデルの表面に艶のある陶器のように鏡面反射を含む
表面情報をも得られるようになり、これにより３次元Ｃ
ＡＤやコンピュータグラフィクスにおける映像作成のた
めのモデル入力を効率的に行うことができるようにな
る。
【００３３】なお、本発明は、上記実施例にのみ限定さ
れず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施でき
る。例えば、上述の実施例では、テレビカメラおよび光
源をそれぞれの制御部により独立して制御するようにし
たが、テレビカメラと光源を一体化したものを複数組用
意して制御することにより、さらに高速にモデル入力を
行うことができる。また、鏡面反射を表す関数として、
本実施例ではphong の関数を用いたが、これに限定され
ることなく照明方向、観測方向についての一価関数であ
り表面法線に対する照明方向と対象な方向Ｌ´で最大値
をとるものなら他のものを適用することも可能である。
れず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施でき
る。例えば、上述の実施例では、テレビカメラおよび光
源をそれぞれの制御部により独立して制御するようにし
たが、テレビカメラと光源を一体化したものを複数組用
意して制御することにより、さらに高速にモデル入力を
行うことができる。また、鏡面反射を表す関数として、
本実施例ではphong の関数を用いたが、これに限定され
ることなく照明方向、観測方向についての一価関数であ
り表面法線に対する照明方向と対象な方向Ｌ´で最大値
をとるものなら他のものを適用することも可能である。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、光源の点灯前後にテレ
ビカメラよりそれぞれ得られる画像の差分から環境光を
除去した反射成分を抽出するようにしたので、従来の単
一照明下という限定を外し、屋内などで環境光が存在し
ていてもモデル入力が可能になる。また、反射成分には
鏡面反射成分と拡散反射成分が混在しているが、これら
成分を分離して抽出するようにしているので、モデル入
力として従来扱えなかった鏡面反射を有する対象にも適
用することができる。そして、モデルとして得られた表
面法線方向、鏡面反射係数、拡散反射係数の値を用いて
コンピュータグラフィクスの映像作成を容易に行うこと
ができる。
ビカメラよりそれぞれ得られる画像の差分から環境光を
除去した反射成分を抽出するようにしたので、従来の単
一照明下という限定を外し、屋内などで環境光が存在し
ていてもモデル入力が可能になる。また、反射成分には
鏡面反射成分と拡散反射成分が混在しているが、これら
成分を分離して抽出するようにしているので、モデル入
力として従来扱えなかった鏡面反射を有する対象にも適
用することができる。そして、モデルとして得られた表
面法線方向、鏡面反射係数、拡散反射係数の値を用いて
コンピュータグラフィクスの映像作成を容易に行うこと
ができる。
【図１】本発明の考え方を説明するための図。
【図２】本発明の考え方を説明するための図。
【図３】本発明の考え方を説明するための図。
【図４】本発明の一実施例を示す概略的構成図。
１…テレビカメラ、２…カメラ位置・姿勢制御部、３…
制御用計算機、４…光源、５…光源制御部、６…デコー
ダ、７…Ａ／Ｄ変換器、８…ＩＴＶインターフェイス、
９…画像バス、１０…画像メモリ、１１…対象領域検出
回路、１２…差分検出回路、１３…最大差分検出回路、
１４…鏡面反射係数計算回路、１５…拡散反射係数計算
回路、１６…制御バス、１７…対象領域位置方向計算回
路、１８…表面法線方向計算回路、１９…モデル記憶
部。
制御用計算機、４…光源、５…光源制御部、６…デコー
ダ、７…Ａ／Ｄ変換器、８…ＩＴＶインターフェイス、
９…画像バス、１０…画像メモリ、１１…対象領域検出
回路、１２…差分検出回路、１３…最大差分検出回路、
１４…鏡面反射係数計算回路、１５…拡散反射係数計算
回路、１６…制御バス、１７…対象領域位置方向計算回
路、１８…表面法線方向計算回路、１９…モデル記憶
部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 1/40 １０１ Ｚ 9068−5Ｃ
Claims (1)
- 【請求項１】 テレビカメラと、 このテレビカメラの入力対象領域に対する位置および方
向を制御するカメラ制御手段と、 光源と、 この光源の入力対象領域に対する位置を制御するととも
にそのオンオフを制御する光源制御手段と、 この光源制御手段によりオンオフされる前記光源の点灯
前後の前記テレビカメラよりそれぞれ得られる画像の差
分から環境光を除去した前記光源の反射成分を求める手
段と、 前記光源を固定し且つ前記カメラ制御手段により前記テ
レビカメラを前記入力対象領域から等距離を保って動か
すことにより前記テレビカメラから得られる初期位置と
現在位置での画像の差分から拡散反射成分を除去した鏡
面反射成分を求める手段と、 前記テレビカメラから得られる初期位置と現在位置での
画像の差分が最大になる前記カメラ位置方向と光源位置
方向の２等分線から前記入力対象領域の表面法線方向を
求める手段と、 前記カメラ制御手段および光源制御手段により前記入力
対象領域に対し前記テレビカメラと前記光源を対向して
配置するとともに、これら関係を維持した異なる位置を
設定することによりこれら各位置で前記光源を点灯した
時に前記テレビカメラから得られる画像の差分から鏡面
反射成分を除去した拡散反射成分を求める手段とを具備
したことを特徴とするモデル入力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4259707A JPH06109441A (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | モデル入力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4259707A JPH06109441A (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | モデル入力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06109441A true JPH06109441A (ja) | 1994-04-19 |
Family
ID=17337824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4259707A Pending JPH06109441A (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | モデル入力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06109441A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004086929A (ja) * | 2003-12-08 | 2004-03-18 | Nec Corp | 画像照合装置 |
| JP2006155422A (ja) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Matsushita Electric Works Ltd | 画像処理装置 |
| US7227973B2 (en) | 2000-04-03 | 2007-06-05 | Nec Corporation | Device, method and record medium for image comparison |
| US7321370B2 (en) | 2000-11-20 | 2008-01-22 | Nec Corporation | Method and apparatus for collating object |
| JP2014048276A (ja) * | 2012-09-04 | 2014-03-17 | Toshiba Corp | 領域特定装置、方法、及びプログラム |
| WO2020050296A1 (ja) * | 2018-09-06 | 2020-03-12 | 株式会社資生堂 | 画像解析装置、画像解析方法およびプログラム |
| CN120609830A (zh) * | 2025-07-09 | 2025-09-09 | 山东美饰佳装饰材料有限公司 | 一种浸渍纸表面缺陷检测系统及方法 |
-
1992
- 1992-09-29 JP JP4259707A patent/JPH06109441A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7227973B2 (en) | 2000-04-03 | 2007-06-05 | Nec Corporation | Device, method and record medium for image comparison |
| US7321370B2 (en) | 2000-11-20 | 2008-01-22 | Nec Corporation | Method and apparatus for collating object |
| US7593019B2 (en) | 2000-11-20 | 2009-09-22 | Nec Corporation | Method and apparatus for collating object |
| US7710431B2 (en) | 2000-11-20 | 2010-05-04 | Nec Corporation | Method and apparatus for collating object |
| US7932913B2 (en) | 2000-11-20 | 2011-04-26 | Nec Corporation | Method and apparatus for collating object |
| JP2004086929A (ja) * | 2003-12-08 | 2004-03-18 | Nec Corp | 画像照合装置 |
| JP2006155422A (ja) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Matsushita Electric Works Ltd | 画像処理装置 |
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| WO2020050296A1 (ja) * | 2018-09-06 | 2020-03-12 | 株式会社資生堂 | 画像解析装置、画像解析方法およびプログラム |
| JPWO2020050296A1 (ja) * | 2018-09-06 | 2021-09-30 | 株式会社 資生堂 | 画像解析装置、画像解析方法およびプログラム |
| US11816873B2 (en) | 2018-09-06 | 2023-11-14 | Shiseido Company, Ltd. | Image analysis device, image analysis method, and program |
| CN120609830A (zh) * | 2025-07-09 | 2025-09-09 | 山东美饰佳装饰材料有限公司 | 一种浸渍纸表面缺陷检测系统及方法 |
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