3D Analysis of Scene and Light Environment Reconstruction for Image Synthesis

영상합성을 위한 3D 공간 해석 및 조명환경의 재구성

In order to generate a photo-realistic synthesized image, we should reconstruct light environment by 3D analysis of scene. This paper presents a novel method for identifying the positions and characteristics of the lights-the global and local lights-in the real image, which are used to illuminate the synthetic objects. First, we generate High Dynamic Range(HDR) radiance map from omni-directional images taken by a digital camera with a fisheye lens. Then, the positions of the camera and light sources in the scene are identified automatically from the correspondences between images without a priori camera calibration. Types of the light sources are classified according to whether they illuminate the whole scene, and then we reconstruct 3D illumination environment. Experimental results showed that the proposed method with distributed ray tracing makes it possible to achieve photo-realistic image synthesis. It is expected that animators and lighting experts for the film and animation industry would benefit highly from it.

실 세계 공간에 가상 물체를 사실적으로 합성하기 위해서는 공간 내에 존재하는 조명정보 등을 분석해야 한다. 본 논문에서는 카메라에 대한 사전 교정(calibration)없이 카메라 및 조명의 위치 등을 추정하는 새로운 조명공간 재구성 방법이 제안된다. 먼저, 어안렌즈(fisheye lens)로부터 얻어진 전방향(omni-directional) 다중 노출 영상을 이용해 HDR (High Dynamic Range) 래디언스 맵(radiance map)을 생성한다. 그리고 다수의 대응점으로부터 카메라의 위치를 추정한 다음, 방향벡터를 이용해 조명의 위치를 재구성한다. 또한 대상 공간 내 많은 영향을 미치는 전역 조명과 일부 지역에 국한되어 영향을 주는 방향성을 갖는 지역 조명으로 분류하여 조명 환경을 재구성한다. 재구성된 조명환경 내에서 분산광선추적(distributed ray tracing) 방법으로 렌더링한 결과로부터 사실적인 합성영상이 얻어짐을 확인하였다. 제안된 방법은 카메라의 사전 교정 등이 필요하지 않으며 조명공간을 자동으로 재구성할 수 있는 장점이 있다.