ランバート拡散反射を持つシーンに対するリライティング
概要
ランバート拡散反射を持つシーンの反射特性を測定することで，新たな光源が与えられた場合のシーンの画像を生成するリライティングを行いました．さらに，実シーンの光源分布を与えてイメージベーストライティングを行いました．
ランバート拡散反射面に対するリライティング
ランバート拡散反射面での明るさは次式のように表せられます．
は反射率，
は法線，
は光源ベクトルです．
式より，反射率と法線が既知であれば，光源ベクトルが与えられた時の明るさが求まります．これを利用することで，新たな光源を設置したときのシーンの画像を生成（リライティング）することができます．
照度差ステレオ法
Woodhamの照度差ステレオ法を使うと，ランバート拡散反射面の法線と反射率の情報を獲得することができます．詳しくは以下の記事をご覧ください．
法線と反射率の測定
Woodhamの照度差ステレオ法を用いて，シーンの法線と反射率を測定しました．対象とする物体はイノシシの置物です．牙と目の部分に少し光沢があります．
測定によって得られた法線と反射率の画像です．
リライティングの結果
法線と反射率の情報から，単一の平行光源を設置した場合のシーンをリライティングした結果です．
Reflectance Field
単一光源のリライティングだけではつまらないので，もう少し発展させてイメージベーストライティングを行います．
実シーンに対するイメージベーストライティングはDebevecらの手法が有名です．Debevecらは，light stageとよばれる装置を用いて，光源方向を変えながら撮影した複数の画像からreflectance fieldとよばれる反射光の分布を獲得しました．このreflectance fieldを用いることで，実物体に対してもイメージベーストライティングを行うことができます*1．
ここで，シーンをランバート拡散反射を持つシーンに限定し，法線と反射率が既知であれば，light stageといった大型の装置を使わずにreflectance fieldを獲得することができます．
イメージベーストライティングの結果
法線と反射率からreflectance fieldを計算し，パノラマ画像を光源とした場合のイメージベーストライティングを行なった結果です．パノラマ画像の一部はこちらのものを使わせてもらってます．
*1:Paul Debevec, Tim Hawkins, Chris Tchou, Haarm-Pieter Duiker, Westley Sarokin, and Mark Sagar. Ac- quiring the Reflectance Field of a Human Face. In Proceedings of the 27th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques, SIGGRAPH ’00, pages 145–156. ACM Press/Addison-Wesley Publish- ing Co., 2000.
