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Estimação da direção de múltiplas fontes de luz Baseado no artigo Estimation of Illuminant Direction and Intensity of Multiple Light Sources, de W. Zhou.

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1 Estimação da direção de múltiplas fontes de luz Baseado no artigo Estimation of Illuminant Direction and Intensity of Multiple Light Sources, de W. Zhou & C. Kambhamettu Aluno: Vilar Fiuza da Camara Neto Belo Horizonte (MG), junho de 2004

2 2/16 Estrutura da apresentação Introdução Convenções Desenvolvimento Determinação da posição e raio do alvo de calibração (esfera) Determinação da direção das fontes de luz Determinação da intensidade das fontes de luz Conclusão

3 3/16 Introdução Problema: Determinar simultaneamente a direção e a intensidade de várias fontes de luz através da análise da imagem de uma esfera Base da solução proposta: Duas câmeras paralelas e calibradas Posição e raio da esfera desconhecidos A esfera deve gerar reflexo especular

4 4/16 Convenção do sistema de coordenadas

5 5/16 Posição e raio da esfera Existe somente um conjunto de parâmetros ( s x, s y, s z, r ) capaz de produzir as duas imagens (caso ideal) Base do algoritmo: Minimizar uma função de erro para chegar ao melhor conjunto de parâmetros Restrição: A distância entre [o ponto ( s x, s y, s z, )] e [cada reta formada pelo centro de projeção e os pontos no plano de imagem] é igual ao raio r Função de erro: Procurar melhores valores que causem uma menor variação de r para cada ponto

6 6/16 Intensidade luminosa de pontos da imagem da esfera (1/2) Intensidade em um ponto da superfície da esfera: I ambient = intensidade da componente ambiente I diffuse = intensidade da componente difusa I specular = intensidade da componente especular

7 7/16 Intensidade luminosa de pontos da imagem da esfera (2/2) As intensidades das contribuições ambiente e difusa não dependem do ponto de vista Contribuição da luz ambiente não depende da geometria do objeto Contribuição difusa depende da relação entre a posição da fonte de luz e a normal da superfície Modelo Lambertiano Conclusão: A diferença de intensidade entre pontos correspondentes em uma imagem e outra, D(i 1, j 1, i 2, j 2 ), é causada pela variação da contribuição especular

8 8/16 Iluminação especular Contribuição especular (modelo de iluminação especular de Phong):

9 9/16 Modelo de iluminação especular de Phong

10 10/16 Simplificação do modelo de Phong Aproximação: Conseqüência:

11 11/16 Separação da imagem (1/2) Proposição: Separar a imagem usando dois limiares (thresholds): th diffuse e th specular sobre a diferença de intensidade de pixels correspondentes D(i 1, j 1, i 2, j 2 ) Se D(i 1, j 1, i 2, j 2 ) < th diffuse Intensidade independe do ponto de vista pixels lambertianos Se D(i 1, j 1, i 2, j 2 ) > th specular Diferença causada por iluminação especular pixels especulares

12 12/16 Separação da imagem (2/2)

13 13/16 Estimação das direções das fontes de luz Usar o centróide de cada grupo de pixels especulares para estimar R Calcular a direção da fonte de luz com base na relação: Cada imagem produz um centróide Duas direções são estimadas para cada fonte de luz Propõe-se usar a média como resultado

14 14/16 Estimação das intensidades das fontes de luz (1/2) Nos pixels sem reflexo especular (pixels lambertianos), a intensidade depende apenas de: ângulo de incidência da luz sobre a normal da superfície – já determinado ( N · L ); intensidade da iluminação ambiente ( I a 1 incógnita); intensidade da fonte de luz ( I d (i) 1 incógnita por fonte de luz).

15 15/16 Estimação das intensidades das fontes de luz (2/2) Equações e incógnitas do sistema n+1 incógnitas (n = nº de fontes de luz) uma equação para cada pixel lambertiano

16 16/16 Conclusão Vantagens Método preciso com o uso de apenas uma imagem por câmera Em princípio, pode calibrar qualquer número de fontes, desde que seus reflexos não se superponham Limitações Depende de duas câmeras calibradas e paralelas configuração não convencional, mesmo em aplicações de estéreo Não determina a posição das fontes de luz, apenas a direção a partir do centro da esfera


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