光源位置の異なる2枚の画像から、光源位置が徐々に変化する画像を生成するイルミネーションモーフィング(以下、ILM)手法が開発された。ILM手法は輝度値が連続的に変化する滑らかな面のみを対象としている。しかし、実写画像には微小な凹凸による陰影や汚れなどが存在し、輝度値のゆらぎが生じる。本稿ではILM手法の対象範囲を実写画像へ拡張するため、局所的に輝度値がゆらいでいる面を含む画像に拡張する方法を検討した。複数の要素関数の集合から成る輝度分布関数を用いて画像中の輝度分布を表現し、配置する要素関数に一定以上の半径を持つという条件を加えることで、局所的なゆらぎ成分を除いた輝度分布を得る。この処理により、輝度のゆらぎ成分を除いた輝度分布の形状変形を実現する

Kaneda, Kazufumi

Manabe, Tomohisa

Oda, Minoru

Tamaki, Toru

Hiroshima University Institutional Repository

実写画像を用いたイルミネーションモーフィング手法に関する検討  小田 稔† 真鍋知久‡ 玉木 徹† 金田 和文† †広島大学大学院工学研究科  ‡高松工業高等専門学校 1. はじめに 画像モーフィングの考えを用いて、光源位置の異なる 2枚の画像から、光源位置が徐々に変化する画像を生成するイルミネーションモーフィング(以下 ILM)手法が開発された。そして、カラー画像への拡張手法も提案されている[2]。これらの ILM 手法は輝度値が連続的に変化する滑らかな面のみを対象としている。しかし、実写画像には微小な凹凸による陰影や汚れなどが存在し、輝度値にゆらぎが生じる。 本稿では ILM 手法の対象範囲を実写画像へ拡張するため、局所的に輝度値がゆらいでいる面を含む画像に適用する方法を検討する。 2. ILM 手法 ILM 手法は、画像中の輝度分布から等輝度線を生成し、2 枚の画像間の等輝度線を対応付けてワーピングすることにより光源位置が徐々に移動する画像を生成する[1]。カラー画像を扱う場合には、RGB 表色系で表された画像を、XYZ 表色系のように輝度成分を持つ表色系に変換し、輝度と色成分を分離することにより処理を行う[2]。すなわち、輝度成分については手法[1]により処理を行い、色成分については 2 枚の画像をブレンディングすることにより中間画像を作成する。 実写画像を扱う場合、輝度成分画像において等輝度線の形状が輝度のゆらぎの影響を受けてしまい、等輝度線の算出や、画像間での等輝度線の対応付けが困難となる。 この問題を解決するため、複数の要素関数の集合から成る照度分布関数[3]を用いた輝度分布の表現を採用する。 3. 実写画像への拡張方法の提案 図 1に示すように、2枚の入力画像から輝度成分をそれぞれ抽出する。そして、輝度分布を輝度分布関数により近似した輝度成分と、それらの差分の輝度成分（ゆらぎ成分）に分離する。このとき、要素関数を配置する条件として、一定以上の半径を持つ条件を加えることにより、局所的な輝度ゆらぎ成分を除いた輝度分布を得ることができる。要素関数で表された輝度成分は手法[3]を用いて中間の分布関数を作成する。ゆらぎ成分については、ブレンディングにより中間ゆらぎ成分を作成する。そして、中間分布関数と中間ゆらぎ成分から光源移動時の中間輝度分布を得る。最後に、中間輝度分布と中間色成分から RGB 表色系で表された中間画像を作成する。                      4. おわりに 照度分布関数を用いた輝度分布の近似手法の採用により、輝度のゆらぎ成分を除いた輝度分布の形状変形を行い、実写画像に対してもイルミネーションモーフィングを行うことのできる拡張方法を提案した。今後は、本手法の実装を行い、その有用性を検証する予定である。  参考文献 [1]T. Manabe, et al., “Illumination Morphing: Smooth Transition of Luminance Distributions between Two Images,” Proc. 9th International Conference on Computer Aided Design and Computer Graphics, pp. 517-524, 2005. [2]小田稔, 真鍋知久, 玉木徹, 金田和文 “光源位置の異なるカラー画像を用いたイルミネーションモーフィング手法,”画像電子学会 第 35 回年次大会予稿集, pp.71-72, 2007. [3]松並健, 真鍋知久, 金田和文, “照度分布関数の補間を用いた光源位置変更時の画像生成手法,” 電気・情報関連学会中国支部第 55 回連合大会, 講演論文集, pp.449,2004. 図 1 実写画像への拡張 入力画像 2 入力画像 1 輝度成分 2 輝度成分 1 分布関数 2 分布関数 1 中間分布関数 中間輝度分布 中間画像 色成分 2 色成分 1 中間色成分 ゆらぎ 成分 2 ゆらぎ 成分 1  中間ゆらぎ 成分 平成19年度 電気・情報関連学会中国支部連合大会-300-

実写画像を用いたイルミネーションモーフィング手法に関する検討

平成19年度電気・情報関連学会中国支部連合大会発表資料。開催地:広島大学 ; 開催日:2007年10月20

実写画像を用いたイルミネーションモーフィング手法に関する検討1*広島大学 大学院工学研究科 **高松工業高等専門学校*小田稔 **真鍋智久 *玉木徹 *金田和文研究背景2イルミネーションモーフィング（以下、ILM）[Manabe‘2005] ・ 画像中のある領域内の輝度分布の特徴に注目・ 分布の特徴を徐々に変化させ2枚の元画像の中間画像を生成単純に線形補間を行った場合に比べて自然に移動する画像が生成可能線形補間 ILM CMや映画などの映像効果に研究目標3実写画像への拡張・ カラー画像への適用・ 輝度値が連続的に変化しない面への適用（微小な凹凸、汚れなどにより輝度がゆらいでいる面）グレースケールのCG画像のみ対象これまで目標課題カラー画像へ適用するために4RGB三成分には輝度成分と色度成分が含まれる輝度成分と色度成分は独立に扱いたいRGB値から輝度成分を抽出、色度成分と別々に扱うＲＧＢ成分を別々に変化させた場合、ＲＧＢ比が崩れ色度が変化する可能性色度成分を一次元の成分で表現、変化させるカラー画像への拡張5色情報を、明るさにあたる成分を持つ表色系（ex. XYZ）により表現（輝度値と色度成分を別々に扱う）色度成分を主成分分解（色度成分の主な変化を一成分の量で表す）R,G,B輝度成分色度成分 第一主成分第二主成分R,G,B輝度成分色度成分 第一主成分第二主成分輝度成分第一主成分第二主成分色度成分R,G,B結果6光源位置左光源位置右source画像target画像出力結果2枚のカラー入力画像から光源が滑らかに移動する動画を生成輝度が連続でない面への適用7従来の処理では、等しい輝度の点を結んだ線分の形状を用いて分布形状を表すため、ゆらぎの影響を強く受けるゆらぎ成分の影響を受けにくい手法を用いる輝度のゆらぎのある面の例ゆらぎがある面への拡張8ゆらぎを無視して配置した関数の足し合せで近似輝度分布近似要素関数1要素関数2差分を取り、ゆらぎ成分の分布を求める元の輝度分布 近似した輝度分布 ゆらぎ成分分布ー ＝要素関数[松並‘2004]を用いた表示9・ 面上の輝度分布を複数の要素関数の集合で近似・ 対応付けた要素関数同士のパラメータを補間輝度分布分布関数輝度分布分布関数Source Target対応輝度分布分布関数中間光源位置10まとめゆらぎ成分輝度分布ゆらぎ成分輝度分布中間画像ゆらぎ成分主成分２主成分１主成分２主成分１中間画像主成分１中間画像主成分２入力画像１入力画像２輝度成分２輝度成分１色度成分２色度成分１色度成分輝度成分要素関数１要素関数２中間要素関数中間色度成分中間輝度成分出力画像未実装等輝度線１等輝度線２中間等輝度線今後の課題11・ 要素関数を用いた輝度分布の処理を実装した結果について検討・考察・ 輝度分布を要素関数の集合で近似する際にどこまでゆらぎと見て無視するか検討・ 面上で色自体が変化する場合（模様のある面）の拡張12ＲＧＢ別々に変化させた場合13RGB各成分について独立に変化させた場合RGBの比が崩れ、色合いが変化する中間画像Source画像Target画像従来の輝度分布の扱い14輝度分布 輝度分布等輝度線 等輝度線Source Target輝度分布等輝度線中間画像・ 輝度分布の特徴から等輝度線を生成・ 生成した等輝度線を対応付け、ワーピングILM処理近似要素関数を用いた近似輝度分布輝度分布要素関数1要素関数2要素関数１要素関数２＜要素関数の定義式＞( ) 3 22 3 1c r rf r I R R⎧ ⎫⎪ ⎪⎛ ⎞ ⎛ ⎞= − +⎨ ⎬⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎪ ⎪⎩ ⎭::: (0 )cRIr r R⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎜ ⎟≤ ≤⎝ ⎠半径                              中心の値                        中心からの距離（*メタボール分布密度関数の考え方を応用）・ 面上の輝度分布を複数の要素関数の集合で近似・ 対応付けた要素関数同士のパラメータを補間15要素関数パラメータ＜要素関数パラメータ＞( )( , )cu vIR⎛ ⎞⎜ ⎟ ×⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠中心の位置中心の値 　　　　 要素関数の個数半径 　　　　　　　輝度値roRＩｃ(u,v)・ 面上の輝度分布を複数の要素関数の集合で近似・ 対応付けた要素関数同士のパラメータを補間画像1画像2中間画像16ＲＧＢから直接主成分分析した場合R,G,BR,G,B第一主成分第二主成分17第三主成分R,G,B第一主成分第二主成分第三主成分第一主成分第二主成分第三主成分

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http://ir.lib.hiroshima-u.ac.jp/files/public/2/20404/20141016135147202951/p300_0903-4.pdf

実写画像を用いたイルミネーションモーフィング手法に関する検討

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