JP2014203459A - 2つ以上の光源の組によって照光されたシーンの2つ以上の入力画像の組から照明基底画像の組を復元する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
シーンを照光するl個の光源が存在し、各光源は独立したオン/オフスイッチによって制御される。一緒に全てがオンであるか又は全てがオフである2つ以上のライトからなるグループが存在する(グループ内のライトのうちの1つがオンである一方、そのグループ内の別のライトがオフである入力画像が存在しないようになっている)場合、ライトのグループは単一の光源であるとみなされる。例えば、同じスイッチによって制御される2つのライトは単一の光源とみなされる。
いくつかの実施形態では、SBNMFを用いて入力画像の組から照明基底画像及び指標行列を復元する。真の照明基底画像が線形に独立しており、かつ十分な照光変動性を観測する、すなわち真の指標行列Wの階数がライト数以上である場合、シーン内のライト数lは、データ行列Yの階数によって与えられる。
いくつかの実施形態において、シーンから取得された画像の組において3D幾何学境界を検出する。シーンの画像において観察されるように、3D幾何学境界は、シーン内の2つの面を分離する輪郭であり、この輪郭において、3D深さの不連続性が存在するか、又は面法線の大きな変化が存在する。通常の屋内シーンの場合、遠方にある照明の仮定は有効でない。近傍の照明を考慮するには、一度に1つの小さな画像パッチを検討し、複数の照明条件とともにそのパッチの局所外観がどのように変動するかを解析する。本方法は、多岐にわたる形状及び大きさを有するパッチを用いることができる。例えば、各画像ピクセルを中心とする固定の直径(例えば7ピクセル)を有する正方形又は円形のパッチを検討することができる。
簡単にするために、本方法を、直接照明成分のみを有するランバート面について証明するが、類似した議論が、より広い種類(クラス)の反射率関数及び間接照明、例えば複数の反射に適用される。説明を簡単にするために、点光源についてのみ説明する。なぜなら、拡張等方性光源は、複数の点光源の重ね合わせとして適宜良好に近似することができるためである。
いくつかの実施形態では、局所外観の照光部分空間が2以上の次元を有するパッチを特定することによって幾何学境界を検出する。ピクセルロケーションごとに、m個全ての入力画像(m個のライト組合せ)から、そのロケーションを中心としたτピクセルパッチを抽出し、これらのパッチを、次式のように、τ×mの行列Z内の列ベクトルとして配列する。
本発明による方法は、双方のタイプの3D幾何学境界、すなわち法線における不連続性及び深さにおける不連続性の検出に成功する。本明細書において、双方のタイプが「境界」として特徴付けられる。加えて、本発明による方法は、テクスチャエッジによって混乱しない。しかしながら、図6に概説した方法によって、シャドウエッジが誤検出3D幾何学境界として検出される可能性がある。光源のうちの1つについて、パッチのいくつかのピクセルが照光され、他のピクセルが影になっている場合、パッチはシャドウエッジを含む。
図8に示すように、本発明の実施形態を用いることができる1つの用途はシーン編集である。照明基底画像102は、取得(入力)画像ではなく、個々の照明基底画像を直接変更することによるシーン編集を可能にする。
Claims (20)
- 2つ以上の光源の組によって照光されたシーンの2つ以上の入力画像の組から照明基底画像の組を復元する方法であって、
各光源は固定であり、
該方法は、前記入力画像の組を前記照明基底画像と指標係数の組とに分解することを含み、
各照明基底画像は、前記光源のうちの1つのみによって照光された前記シーンの外観に対応する非負の画像であり、
各指標係数は、前記入力画像のうちの1つに対する前記光源のうちの1つの寄与を示し、
前記入力画像の組は固定カメラによって取得され、
各入力画像において、前記シーンは前記光源の組合せによって照光され、
前記入力画像の組内の少なくとも2つの画像が前記光源の異なる組合せによって照光され、
前記分解することはプロセッサにおいて実行される、
方法。 - 前記シーンは屋内環境にある、請求項1に記載の方法。
- 各指標係数は0又は1である、請求項1に記載の方法。
- 前記指標係数は非負の実数である、請求項1に記載の方法。
- 前記分解することは因数分解することを含み、
前記因数分解することは、準バイナリ非負行列因数分解(SBNMF)を用いて、非負の照明基底画像の行列と指標係数のバイナリ行列とを生成する、請求項1に記載の方法。 - 交互方向乗数法によって前記連続緩和を解くことを更に含む、請求項7に記載の方法。
- 前記照明基底画像の組を編集することであって、それにより編集された基底画像の組を生成することと、
前記編集された基底画像の組をマージすることであって、それにより出力画像を生成することと、
を更に含む、請求項1に記載の方法。 - 前記編集することは線形関数を用いる、請求項9に記載の方法。
- 前記編集することは非線形関数を用いる、請求項9に記載の方法。
- 前記マージすることは、前記編集された基底画像の組の線形結合である、請求項9に記載の方法。
- 特定の照明基底画像内のシャドウ領域及びハイライト領域を検出することと、
前記シャドウ領域及び前記ハイライト領域のそれぞれにおけるピクセルの輝度を、異なる照明基底画像内の同一ロケーションにある領域内の前記ピクセルの前記輝度から導出された値と置き換えることと、
を更に含む、請求項9に記載の方法。 - 特定の照明基底画像内の領域のテクスチャを、対応する前記編集された基底画像内の異なるテクスチャに置き換えることと、
前記特定の照明基底画像において影になっている、前記領域内のピクセルの組を検出することと、
前記特定の照明基底画像内の前記ピクセルの組と同一のロケーションにある、前記編集された基底画像内の前記ピクセルを暗くすることと、
を更に含む、請求項9に記載の方法。 - 前記光源のうちの1つ又は複数から前記シーンへの距離は、該シーンの大きさよりも1桁又は複数桁未満だけ大きい、請求項1に記載の方法。
- 前記カメラから前記シーンの一部分への距離は、該シーンの大きさよりも1桁又は複数桁未満だけ大きい、請求項1に記載の方法。
- 前記画像の組は、低速度撮影写真を用いて取得される、請求項1に記載の方法。
- 前記カメラはビデオカメラであり、前記画像の組は、前記ビデオカメラによって取得されたビデオからの画像を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記入力画像の組における3次元幾何学境界を検出することを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記シーンは屋外環境にある、請求項1に記載の方法。
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