本发明专利技术提供一种图像生成设备，所述图像生成设备基于根据对象的低质量图像生成的几何参数，在任意期望位置的伪光源下生成所述对象的高质量图像。所述图像生成设备包括：根据光源位置、视点位置以及关于表面结构的几何法线信息计算关于所述表面结构的第一几何参数的几何参数计算单元（１０２）；存储指示所述表面的一部分的细微结构并且具有比所述几何法线信息更高的空间分辨率的实例的高分辨率数据库单元（１０３）；增大所述实例以在空间上进行扩展的实例扩展单元（１０４）；使用所增大的实例修改所述第一几何参数的几何参数修改单元（１０５）；以及通过将所修改的几何参数应用到反射模型来生成输出图像的图像生成单元（１０６）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及图像生成设备。更具体地说，本专利技术涉及生成高质量图像的设 备，该高质量图像通过使用该图像的对象的表面上的诸如凸起的表面结构的细微结构 (mesostructure)清晰地表示出该表面结构，其中该生成高质量图像的设备是基于根据同 一对象的低质量图像或诸如此类生成的、与所述表面结构有关的几何参数来生成所述高质 量图像的，或者本专利技术涉及在从任意期望位置发射光的伪光源下生成对象的图像，同时通 过使用所述细微结构实现所述表面结构的清晰表示的设备。
技术介绍
在由低质量图像捕获设备捕获诸如水果、木材或者人类皮肤的具有凸起的表面的 对象的图像时，或者在所述对象的尺寸不足以被清晰地进行图像捕获时，由于分辨率不足， 通常在图像中无法表示所述表面上的凸起。已经提出了各种方案来解决这类问题。根据专 利文献1已知提供了一种(i)由数字相机等捕获第一图像并且通过对该第一图像的一部分 进行变焦来捕获较高质量的第二图像，然后(ii)根据该第一图像和第二图像之间的关系 获得(learn)质量改善函数，以及(iii)将该质量改善函数应用于整个图像的方法。结果， 整个图像具有较高质量和较高分辨率。该方法能够使低质量图像捕获设备使用根据该第二 图像生成的信息，重构所述凸起的信息来生成具有较高质量的图像，这是由于分辨率不足 而无法实现的。尽管专利文献1中公开的方法实现了表示凸起的图像生成，但是所述方法不能在 不同于实际光源的伪光源下进行图像生成。伪光源下的图像生成需要关于对象的表面结构 的信息，更具体地说，需要关于对象表面的几何法线(normal)和视点的几何参数。然而，专 利文献1没有公开根据图像数据估计不同于该图像数据的几何参数的任何方法。在专利文 献1的方法中，质量改善函数被假定直接根据图像数据来生成，尽管该方法并不局限于图 像生成。存在生成关于对象的形状的几何参数的另一方法，其使用测距器等，从而获得指 示该对象的宏形状(macro shape)的几何参数。再次遗憾的是，该方法在分辨率和细度 (fineness)上存在问题。在诸如水果、木材或者人类皮肤的对象的表面上细小尺度凸起的 重构需要所使用的设备中具有高度复杂的功能元件，这尤其在可用性方面导致不现实的尺 寸和成本。另一方面，专利文献2公开一种方法，其能够生成表示位于对象的表面上的凸起 的图像，并且还能够根据图像数据估计不是该图像数据本身而是关于对象表面的几何法线 的信息的几何参数。在专利文献2公开的技术中，将指示像素值与关于视点位置、光源位置 和对象表面的几何法线的几何参数之间的各自物理关系的Torrance-Sparrow模型应用到 该对象的图像。然后，使用高斯分布对结果与实际测量值之间的每一个差别进行建模。这 里，可以将通过高斯分布建模的分量认为是具有更高分辨率的分量。因此，将通过高斯分布 建模的分量添加到没有位于对象的表面上的凸起的信息的图像能够使该图像表示出凸起。而且，使用关于视点位置、光源位置以及对象表面的几何法线的几何参数使得能够在伪光 源下生成图像。专利文献1公开号为2006/00033^Α1的美国专利申请专利文献2公开号为2006-31595的日本未审专利申请
技术实现思路
技术问题遗憾的是，专利文献2中公开的技术未使用具有关于特别是水果、木材或者人类 皮肤的诸如凸起的表面结构的中等等级(medium level)细节的信息(以下，将具有中等等 级细节的表面结构的信息称为“细微结构”)。因此，这一传统技术不能生成更加清晰地表 示该表面结构的图像。下面给出不能生成的原因。在细微结构中，可以认为具有中等等级 细节的空间结构的凸起在空间上是随机分布的，如在非专利文献1中所描述的。然而，专利 文献2中公开的高斯模型是通过根据每一个像素与几何参数之间的关系对像素值的变化 进行建模来生成的。因此，专利文献2中公开的技术不能表示出具有中等等级细节的空间 结构的凸起，而仅仅表示出均质的粗糙表面等。结果，在将水果、木材或者人类皮肤作为对 象进行图像捕获时，发现该对象的表面具有与通过使用细微结构生成的图像不同的均质粗 糙表面。因而，本专利技术克服了上述传统技术的问题。本专利技术的目的在于提供一种图像生成 设备和图像生成方法，其能够基于根据对象的低质量图像生成的、关于所述对象的表面结 构的几何参数，生成(i)具有通过使用所述表面结构的细微结构更加清晰地表示出所述表 面结构的高质量以及(ii)在从任意期望位置发射光的伪光源下的所述对象的图像。非专利文献 1"Mesostructure from Specularity，，，Tongbo Chen, Michael Goesele 禾口 Has-Peter Seidel ；Proceedings of the 2006 IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition,2006技术方案根据用于实现所述目的的本专利技术的一方面，提供一种图像生成设备，所述图像生 成设备基于关于对象的表面的表面结构的信息生成更加清晰地表示出所述表面结构的所 述对象的高质量图像，由光源照亮并且从视点观察所述高质量图像的所述对象，所述图像 生成设备包括配置为获得所述光源的位置信息、所述视点的位置信息以及关于所述表面 结构的几何法线信息的信息获得单元；配置为通过针对所述表面中与所述高质量图像中的 像素相对应的每一个点使用所述光源的所述位置信息、所述视点的所述位置信息以及所述 几何法线信息执行预定的算法运算来计算关于所述表面结构的第一几何参数的几何参数 计算单元；存储有实例(exemplum)的高分辨率数据库单元，所述实例是指示所述表面的一 部分的细微结构并且具有比所述几何法线信息的空间分辨率更高的空间分辨率的几何参 数；配置为从所述高分辨率数据库单元读出所述实例并且在空间上增大所读出的实例以使 得由所读出的实例指示的空间区域覆盖所述高质量图像中的所述对象的表面的实例扩展 单元；配置为通过使用由所述实例扩展单元扩展的所述区域修改所述第一几何参数来计算 修改的几何参数的几何参数修改单元；以及配置为通过将所述修改的几何参数应用到用于 决定所述每一个点的像素值的反射(reflection)模型来计算所述像素值并且从而生成所述高质量图像的图像生成单元。利用上述结构，修改关于所述对象的表面的几何参数以具有更高分辨率，并且随 后使用该修改的几何参数来生成更高质量的输出图像。此外，所述几何参数指示光源的位 置信息，并且将这样的几何参数应用到反射模型以生成图像。这允许光源被虚拟设置在任 意期望位置，这使得能够在从任意期望位置发射光的伪光源下生成对象的图像。应该注意到，本专利技术不仅能够实现为上述的图像生成设备，而且还能够实现为包 括由所述图像生成设备的特征单元执行的步骤的图像生成方法使计算机执行所述图像生 成方法的特征步骤的程序；其中记录有所述程序的诸如CD-ROM的计算机可读记录介质等。技术效果因此，本专利技术能够基于根据对象的低质量图像生成的、关于所述对象的表面上的 诸如凸起的表面结构的几何参数，生成(a)具有通过使用所述表面结构的细微结构更加清 晰地表示该表面结构的高质量并且(b本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种图像生成设备，所述图像生成设备基于关于对象的表面的表面结构的信息来生成更加清晰地表示出所述表面结构的所述对象的高质量图像，由光源照亮并且从视点观察所述高质量图像的所述对象，所述图像生成设备包括： 信息获得单元，配置为获得所述光源的位置信息、所述视点的位置信息以及关于所述表面结构的几何法线信息； 几何参数计算单元，配置为：针对所述表面中与所述高质量图像中的像素相对应的每一个点，通过使用所述光源的所述位置信息、所述视点的所述位置信息以及所述几何法线信息执行预定的算法运算来计算关于所述表面结构的第一几何参数； 存储有实例的高分辨率数据库单元，所述实例是指示所述表面的一部分的细微结构并且具有比所述几何法线信息的空间分辨率高的空间分辨率的几何参数； 实例扩展单元，配置为：从所述高分辨率数据库单元中读出所述实例，并且在空间上增大所读出的实例以使得由所读出的实例指示的空间区域覆盖所述高质量图像中的所述对象的表面； 几何参数修改单元，配置为通过使用由所述实例扩展单元扩展的所述区域修改所述第一几何参数来计算修改的几何参数；以及 图像生成单元，配置为：通过将所述修改的几何参数应用到用于决定所述每一个点的像素值的反射模型来计算所述像素值，从而生成所述高质量图像。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：岩崎正宏，L麦克马努斯，N道奇森，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]
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