Computational Methods for Capture and Reproduction of Photorealistic Surface Appearance

Julkaisun otsikon käännös: Laskennallisia menetelmiä pintamateriaalien ulkonäön kaappaamiseen ja toisintamiseen

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Tämä väitöskirja käsittelee pintamateriaalien ulkonäön automaattista kaappaamista ja toistamista tietokonegrafiikan sovelluksia varten. Ulkonäkö muodustuu värien, kiiltävyyden ja pinnanmuotojen vaihtelusta, ja se on keskeisen tärkeä osa esineiden visuaalista uskottavuutta synteettisessä kuvanmuodostuksessa. Näiden ominaisuuksien kaappaaminen edellyttää heijastuneen valon määrän mittaamista lukuisissa valaistus- ja katseluolosuhteissa. Pääosa olemassaolevista menetelmistä hyödyntää joko monimutkaisia mekaanisia laitteita tai yksinkertaistettuja heuristiikkoja, jotka eivät toista pintojen ulkonäköä uskollisesti. Tämän seurauksena suurin osa käytännön sisällöntuotantotyöstä tehdään edelleen käsin. Tässä väitöskirjassa esitellään kolme menetelmää visuaalisesti rikkaiden pintamateriaalimallien kaappaamiseksi käyttäen yksinkertaisia laitteistoja ja suhteellisen vähälukuisia mittauksia. Erityinen huomio kohdistuu yksityiskohtaisen, pinnalla vaihtuvan rakenteen mallintamiseen, siinä missä aikaisemmassa tutkimuksessa on usein keskitytty ensisijaisesti katselukulman vaikutuksen mallintamiseen. Esiteltävät menetelmät hyödyntävät modernin data-analyysin työkaluja — erityisesti hyvin määriteltyjä optimointitehtäviä — erotellakseen ja selittääkseen havaitut heijastusilmiöt vähäisessä mittausdatassa. Ensimmäinen menetelmä hyödyntää litteää monitoria ohjelmoitavana valonlähteenä ja järjestelmäkameraa pinnasta heijastuneen valon määrän mittaamiseen. Monitorilla näytetään Fourier-kantafunktioita, jotka soveltuvat hyvin heijastusfunktioiden matemaattiseen käsittelyyn ja tulkitsemiseen, ja joiden lukuisat matemaattiset erityisominaisuudet mahdollistavat tehokkaan laskennallisen ratkaisumenetelmän muodostamisen. Jälkimmäiset kaksi menetelmää hyödyntävät todellisen maailman pinnoille tyypillistä stationaarista rakennetta, jossa keskenään samankaltaiset pienet elementit toistuvat koko pinnan yli. Yhdistämällä mittaushavaintoja toistuneiden elementtien kesken menetelmät saavuttavat korkealaatuisia kaappaustuloksia vain kahdesta ja yhdestä valokuvasta. Valokuvien ottamiseen käytetään matkapuhelimen kameraa. Kaapatut heijastusmallit toistavat pintojen ulkonäön uskollisesti uusissa katselu- ja valaistusolosuhteissa. Tulokset vertautuvat edullisesti aiempiin vastaavia kevyitä laitteistoja hyödyntäviin menetelmiin. Ne ovat suoraan käytettävissä useissa tietokonegrafiikan sovelluksissa, mukaanlukien pelit, elokuvat sekä virtuaali- ja lisätty todellisuus.
Julkaisun otsikon käännösLaskennallisia menetelmiä pintamateriaalien ulkonäön kaappaamiseen ja toisintamiseen
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Lehtinen, Jaakko, Vastuuprofessori
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-60-7048-3
Sähköinen ISBN978-952-60-7047-6
TilaJulkaistu - 2016
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tutkimusalat

  • tietokonegrafiikka
  • pintamateriaalit
  • heijastavuus
  • synteettinen kuvantaminen
  • tekstuuri
  • käänteisongelmat
  • optimointi

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Laskennallisia menetelmiä pintamateriaalien ulkonäön kaappaamiseen ja toisintamiseen'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.
  • Best PhD Thesis Annual Award

    Aittala, Miika (Recipient) & Lehtinen, Jaakko (Supervisor), syysk. 2017

    Palkinto: Palkinto tai huomionosoitus tuotoksesta

  • Best PhD Thesis Award

    Aittala, Miika (Recipient) & Lehtinen, Jaakko (Supervisor), marrask. 2017

    Palkinto: Palkinto tai huomionosoitus tuotoksesta

Siteeraa tätä