中空透明球体上の鏡面反射光を用いた近接光源位置の推定

摘要

近接光源位置の推定は，照度差ステレオによる物体形状の計測において重要な課題である．本稿では，実環境の光源分布を計測する方法として，中空透明球体を用いた近接光源位置の推定方法を提案する．従来，近接光源位置の推定手法として，複数の参照物体から観測される反射光や単一の参照物体によって生じる影を用いる方法が提案されてきた．しかし，前者は参照物体間の位置関係を事前にキャリブレーションする必要があり，後者には推定すべきパラメータが多く，光源位置を安定に推定することが難しいという問題がある．本研究では，新たに提案する中空透明球体を用いることで，これらの問題を解決する．提案法は，（1）単一の参照物体のみによる推定を行うため参照物体間の幾何学的キャリブレーションが不要である，（2）光源·カメラの光学中心·透明球の中心の3点で構成されるエビポーラ平面上に必ず反射光が存在するため，画像上で反射光と球中心が直線上に観測でき，反射光の対応付けが容易である，（3）画像上で反射光の再投影誤差を最小化することで，光源位置を高精度かつ安定に推定できるという，特長がある．実験では，実画像およびシュミレーションにより光源位置の三次元復元を行い，その精度を評価する．