Capturing high-quality surface normals is critical to acquire high-resolution surface geometry of mesostructures, such as textiles, fur, and metal wires. Existing image-based acquisition methods have assumed a specific type of surface reflectance. The shape-from-shading approach, a.k.a. photometric stereo, makes use of the shading information by a point light, assuming that surfaces are perfectly diffuse. The shape-from-specularity approach captures specular reflection densely, assuming that surfaces are overly smooth. These existing methods often fail due to the difference between the presumed and the actual reflectance of real-world objects. Also, these existing methods require multiple images with different light vectors. In this work, we present a single-shot normal acquisition method for, especially cylindrical mesostructures on near-flat geometry. We leverage diffuse illumination to get rid of the reflectance assumption. We then propose a local shape-from-intensity approach combined with local orientation detection. We conducted several experiments with synthetic and real objects. Quantitative and qualitative results validate that our method can capture surface normals of cylindrical mesostructures with high accuracy.
직물, 모피, 금속 선과 같은 메조 구조의 고해상도 표면 기하 구조를 얻으려면 고품질의 표면 법선 벡터를 획득하는 것이 중요하다. 기존의 영상 기반 획득 방법은 특정 유형의 표면 반사를 가정했다. 명암에서의 형태 획득 방식은 표면이 완벽하게 난반사하는 것으로 가정하여 점 광원에 의한 명암 정보를 사용한다. 정반사에서의 형태 획득 방식은 표면이 충분히 매끄럽다고 가정하여 정반사를 조밀하게 획득한다. 이러한 기존 방법은 추정과 실제 반사율의 차이로 인해 정확한 결과를 얻지 못할 수 있다. 또한 이러한 방법에는 다른 광원 벡터를 가진 여러 영상이 필요하다. 본 논문에서는 평면 형태의 원통형 메조 구조에 대한 단일 영상 법선 획득 방법을 제안한다. 우리는 표면 반사에 관한 가정을 제거하기 위해 확산 조명을 이용한다. 이후 국부적 방향 감지와 결합 된 국부적 강도에서의 형태 획득 방식을 제안한다. 가상의 물체와 실제 물체의 영상을 이용하여 실험을 수행했다. 정량적 및 정성적 검증을 통하여본 시스템이 원통형 메조 구조물의 표면 법선 벡터를 높은 정확도로 획득함을 보인다.