Single-Shot Shape and Reflectance with Spatial Polarization Multiplexing

要約

単一の偏光画像からオブジェクトの形状と反射率を再構築するための空間分極マルチプレックス（SPM）を提案し、動的表面回復への応用を実証します。
シングルパターン構造化された光は、シングルショット形状の再構成を可能にしますが、インシデント光の角度サンプリングと予測パターンの絡み合いと表面色のテクスチャの絡み合いのために、反射率は回復するのが難しいです。
AOLP値を量子化することにより、形状再構成のために堅牢かつ一意に解読できる空間的に多重化された分極パターンを設計します。
同時に、私たちの空間的倍率は、BRDF推定のために鏡面領域とびまん性反射を分離する局所領域内で異なる偏光光を投影することにより、線形偏光のシングルショットエリプソメトリーを可能にします。
制約されたde bruijnシーケンスを使用して、この空間偏光多重化を達成します。
強度と色の単一パターン構造光とは異なり、偏光パターンは肉眼では見えず、正確な外観モデリングや人との相互作用に不可欠な自然な表面外観を保持します。
実際のデータに関する方法を実験的に検証します。
結果は、私たちの方法が、シングルショットの偏光画像から形状、ミューラーマトリックス、およびBRDFを回復できることを示しています。
また、動的表面への方法の適用も実証します。

要約(オリジナル)

We propose spatial polarization multiplexing (SPM) for reconstructing object shape and reflectance from a single polarimetric image and demonstrate its application to dynamic surface recovery. Although single-pattern structured light enables single-shot shape reconstruction, the reflectance is challenging to recover due to the lack of angular sampling of incident light and the entanglement of the projected pattern and the surface color texture. We design a spatially multiplexed pattern of polarization that can be robustly and uniquely decoded for shape reconstruction by quantizing the AoLP values. At the same time, our spatial-multiplexing enables single-shot ellipsometry of linear polarization by projecting differently polarized light within a local region, which separates the specular and diffuse reflections for BRDF estimation. We achieve this spatial polarization multiplexing with a constrained de Bruijn sequence. Unlike single-pattern structured light with intensity and color, our polarization pattern is invisible to the naked eye and retains the natural surface appearance which is essential for accurate appearance modeling and also interaction with people. We experimentally validate our method on real data. The results show that our method can recover the shape, the Mueller matrix, and the BRDF from a single-shot polarimetric image. We also demonstrate the application of our method to dynamic surfaces.

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