(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータの画像処理空間で任意の３次元形状に任意の画像を張付けるマッピング処理方法において、
マッピング処理を行う任意の画像に対し注目する領域を利用者に指定させた後、その指定された領域が連続しているか否かを判定し、分離しているならば、指定された前記領域が連続するように、前記画像を修正し、修正された前記画像を、その中の前記指定された領域の中心を利用者によって設定されまたは自動設定された視線ベクトルが通過するように前記任意の３次元形状に対応したマッピンググリッドに張付けることを特徴とするマッピング処理方法。
【請求項２】
前記マッピンググリッドは、任意の３次元形状の属性を形状属性認識処理によって認識し、その認識結果により選択することを特徴とする請求項１記載のマッピング処理方法。
【請求項３】
マッピンググリッドの原点を、前記任意の３次元形状の各面に対する法線と前記視線ベクトルとにより、視線方向から見えない位置に設定し、この原点に前記生成した画像の端部を合わせて張付けを行うことを特徴とする請求項１または２記載のマッピング処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、コンピュータの画像処理空間で任意の３次元形状に任意の画像を張付けるマッピング処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータグラフィックでのレンダリング処理におけるマッピング処理は、３次元形状をよりリアルに見せるために設計段階での検討やショールーム等におけるプレゼンテーション支援に有効な技術である。
【０００３】
例えば、角柱をＣＡＤシステムで作成しても、それに木目の模様を設定した場合と石の模様を設定した場合とでは見る相手に与える印象も異なってくるので、このような場合に極めて有効なものとなる。
【０００４】
また、例えばマッピングデータにロゴを使用することで、ロゴを３次元形状として作成しなくても画像を作成できるので、ロゴのモデリング作業分だけ工数を削減できるという利点がある。
【０００５】
ところで、このように３次元形状にマッピングを行うシステムでは、３次元形状の何処にどのような画像をマッピングするかといった属性を指定する必要がある。
【０００６】
このような属性を設定する際、３次元形状への投影を行うマッピンググリッド（投影グリッド）をマウスとキーボードを用いて指定した後、配置する画像の原点を決定する作業を行う必要がある。
【０００７】
これらの一連の作業は手作業であり、勘と慣れが必要とされ、初心者が満足いく結果を出すまでにかなりの時間と労力を必要とする。そこで、これらの煩わしい作業を少しでも軽減するためにさまざまなエディタが開発、提案されている。
【０００８】
例えば、特開平３−１０５６８２号公報では、印刷物中にレイアウトする図形要素を簡単に指定できる技術が開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、任意の３次元図形に対し任意の画像を単にマッピングするのではなく、視線方向から見て特定領域（特に注目する領域）が目立つようにマッピングすることを要求される場合がある。
【００１０】
ところが、前記特開平３−１０５６８２号公報等に開示された従来技術にあっては、このような要求に対し、オペレータ自身が作品の出来上がりを想定しながら、任意の画像の注目領域の指定、任意の画像の端部を張付けるマッピンググリッドの原点等を指定する操作を、満足する完成画像が得られるまで行う必要があるので、作業時間が長くなり、しかもオペレータの慣れと勘といった技術に作業時間や作品のでき上がりが左右されるという問題があった。
【００１１】
特に、オペレータが初心者である場合には、経験者と比較してかなりの作業時間が必要となったうえ、完成画像の品質も劣るという問題があった。
【００１２】
本発明の目的は、初心者および経験者に関係なく、任意の画像の注目領域が希望通りにマッピングされた画像を効率良く短時間で作成することができるマッピング処理方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、基本的には、マッピング処理を行う任意の画像に対し注目する領域を利用者に指定させた後、その指定された領域が連続しているか否かを判定し、分離しているならば、指定された前記領域が連続するように、前記画像を修正し、修正された前記画像を、その中の前記指定された領域の中心を利用者によって設定されまたは自動設定された視線ベクトルが通過するように前記任意の３次元形状に対応したマッピンググリッドに張付けるようにしたものである。
【００１４】
さらに、前記マッピンググリッドは、任意の３次元形状の属性（球、角柱、自由局面など）を形状属性認識処理によって認識し、その認識結果により選択するようにしたことを特徴とする。
【００１５】
さらに、マッピング実行時にマッピングデータの継ぎ目を隠すために、マッピンググリッドの原点を、任意の３次元形状の各面に対する法線と視線ベクトルとにより、視線方向から見えない位置（３次元形状の裏側）に設定し、この原点に前記生成した画像の端部を合わせて張付けを行うようにしたことを特徴とする。
【００１６】
【作用】
上記手段によれば、まず、マッピング処理を行う任意の画像に対し注目する領域を利用者に指定させる。
【００１７】
注目する領域が指定されたならば、その指定された領域が連続しているか否かを判定する。この判定により、指定された領域が上下もしくは左右に分離している場合は、前記指定された領域が連続する画像が生成され、その中の前記指定された領域の中心を視線ベクトルが通過するように３次元形状に対応したマッピンググリッドに張付けられる。
【００１８】
一方、指定された領域が上下もしくは左右に分離していない場合は、元の画像の中の指定された領域の中心を視線ベクトルが通過するように３次元形状に対応したマッピンググリッドに張付けられる。
【００１９】
この場合、視線方向は利用者に設定させる方法、あるいはマッピング対象の３次元形状が表示されている面の正面側を視線方向として自動設定する方法のいずれを採用してもよい。
【００２０】
この結果、注目領域と視線方向を指定するのみの操作で、任意の画像の注目領域が希望通りにマッピングされる。従って、初心者および経験者に関係なく、任意の画像の注目領域が希望通りにマッピングされた画像を効率良く短時間で作成することができる。
【００２１】
また、任意の画像を張付ける際、マッピング対象の３次元形状について球、角柱、自由局面などの属性を認識し、その認識結果によりマッピング対象の３次元形状の属性に対応したマッピンググリッドが選択され、これに注目領域が指定された画像が張付けられる。従って、マッピング対象の３次元形状を指定する操作のみで、希望通りのマッピング画像を得ることができる。
【００２２】
また、マッピンググリッドの原点は、任意の３次元形状の各面に対する法線と視線ベクトルとにより、視線方向から見えない位置（３次元形状の裏側）に設定される。そして、この原点にマッピングを行う画像の端部を合わせて張付けを行う。これにより、マッピングを行う画像の端部は３次元形状の裏側になり、端部同士の継ぎ目が見えなくなり、不自然さを緩和することができる。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明のマッピング処理方法を適用した画像処理装置の一実施例を示す外観図であり、画像表示画面１を有する処理装置本体２と、マッピング対象の３次元形状やマッピングを行う画像の色、質感、視線方向等を入力したり、指定するキーボード３およびマウス４とから構成されている。
【００２５】
このうち、表示画面１にはマッピング対象の３次元形状５やマッピングを行う画像の色、質感等の属性を指定するための簡易エディタ操作画面６および汎用エディタ操作画面７が表示されるようになっている。
【００２６】
一方、マウス４には、右ボタン４ａ、中ボタン４ｂ、左ボタン４ｃが設けられ、右ボタン４ａで前述のエディタ操作画面６，７を使用したエディタ操作を行い、中ボタン４ｂではマッピングを行う画像の注目領域を指定し、左ボタン４ｃではマッピング対象の３次元形状５を指定するように各ボタンの機能が設定されている。
【００２７】
図２は、図１の装置の詳細構成を示すブロック図であり、デバイス入力部２０、形状属性認識部２１、グリッド選択制御部２２、簡易エディタ操作部２３、画像編集部２４、汎用エディタ操作部２５、プレビュー機能部２６、マッピング処理機能を含むレンダリング処理部２７、画像表示部２８から構成されている。
【００２８】
デバイス入力部２０は、キーボード３またはマウス４といった入力デバイスからの入力情報により現在使用されているデバイスを判断したうえ、その入力情報から画面上のマウスカーソル位置やキーボード３からの入力コードを判断し、更には形状指定が行われたのか、エディタ操作が行われたのかについて判断する部分である。
【００２９】
形状属性認識部２１は、デバイス入力部２０からの入力情報に基づき、表示画面１においてマウス４（またはキーボード３）により指定された３次元形状５を認識し、その形状５が持つ球、自由曲面などの曲面情報および各面を構成している境界線、稜線、頂点などの幾何情報から成る属性情報と、いずれの面が正面に表示されているかによって視線方向を示す視線情報を抽出する部分である。
【００３０】
グリッド選択制御部２２は、形状属性認識部２１が認識した３次元形状５を構成している全ての面の曲面情報により、３次元形状５に対しマッピングを行う上で最適なマッピンググリッドを選択する部分である。ここで、マッピンググリッドとは、マッピングを行う場合に必要な投影用の座標系を指し、角柱や球など様々なタイプが公知である。
【００３１】
簡易エディタ操作部２３および汎用エディタ操作部２５は、マッピング対象の３次元形状５やマッピングを行う画像の色、質感等の属性を指定するための処理を行う部分であり、図１に示す簡易エディタ操作画面６および汎用エディタ操作画面７が表示画面１内に表示され、これらの操作画面で必要な指定操作を行うようになっている。この場合、簡易エディタ操作部２３では、マッピングに最低限必要とされる情報、すなわち３次元形状５の指定情報、マッピングを行う画像の指定情報、マッピングを行う画像の中の注目領域の指定情報などを指定させ、汎用エディタ操作部２５ではマッピングを行う画像の質感などを示す詳細属性などを指定させるようになっている。
【００３２】
画像編集部２４は、マッピングを行う画像の編集操作を行う部分であり、マッピング処理を行う任意の画像に対し注目する領域が指定されたならば、その指定された領域が連続しているか否かを判定し、指定された領域が上下もしくは左右に分離していることが判明したならば、前記指定された領域が連続する画像を生成し、この生成した画像をマッピング処理に供し、指定された領域が分離していない場合は元の画像をマッピング処理に供する部分である。
【００３３】
プレビュー機能部２６は、レンダリング処理部２７でマッピング処理を行う前に、３次元形状５を縮小したサイズでマッピング処理を行うことにより、短時間で精度の低い完成画像（プレビュー画像）を作成し、これを表示画面１に表示して利用者に予めチェックさせるための部分である。このプレビュー機能部２６は、簡易エディタ操作画面６または汎用エディタ操作画面７を通じて起動され、同操作画面６または７から色などの属性を変更することにより、その新たな属性に従うプレビュー画像を作成し表示画面１に表示させる。
【００３４】
マッピング処理機能を含むレンダリング処理部２７は、グリッド選択制御部２２で選択されたマッピンググリッドに対し、画像編集部２４で編集された画像をマッピングする部分であり、プレビュー機能部２６で作成されるマッピング画像に比べて高精度の画像が作成される。
【００３５】
画像表示部２８は、プレビュー機能部２６またはレンダリング処理部２７で作成された画像を表示画面１に表示させる部分である。
【００３６】
図３は、形状属性認識部２１およびグリッド選択制御部２２の処理手順を示すフローチャートであり、まず、ステップ３−１においてデバイス入力部２０からマッピング対象となる３次元形状５の指定情報を得、同時に、その形状５が持つ球、自由曲面などの曲面情報および各面を構成している境界線、稜線、頂点などの幾何情報から成る属性情報と、いずれの面が正面に表示されているかによって視線方向を示す視線情報を抽出する。
【００３７】
この場合、視線方向は利用者に設定させる方法を採用してもよい。
【００３８】
次に、ステップ３−２において、形状５を３次元空間で覆う矩形領域を算出する。これは、形状５の全面走査によって形状を認識するよりも、３次元空間で覆う矩形領域の形状によって認識する方が短時間で認識結果を得られるからである。
【００３９】
次に、ステップ３−３において、ステップ３−２で求めた矩形領域においてｘ軸、ｙ軸、ｚ軸各方向の長さを求め、更に各値の差分を求める。そして、その差分がシステムで定義する範囲内にあるか否かを判断する。範囲内に収まるならば、この矩形領域を立方体とみなす。
【００４０】
次にステップ３−４において、前記矩形領域の重心を求める。続いてステップ３−５では重心と曲面情報からｘ軸、ｙ軸、ｚ軸各方向に最大値をもつ頂点を求め、重心からの距離を算出する。次に、ステップ３−６ではステップ３−５で算出した値からｘ軸、ｙ軸、ｚ軸各方向の長さを各々比較し、その差分がシステムでもつ値以下かどうか判断する。この判断の結果、前述の差分が範囲内ならばステップ３−７でグリッドを球グリッドに設定する。
【００４１】
以上の手法によると、原点からｘ軸、ｙ軸、ｚ軸各方向の長さがそれぞれ等しいので、球に近い形状であると判断できるので球グリッドを適用することが最も妥当である。
【００４２】
一方、範囲外ならばステップ３−８において汎用的な角柱グリッドを選択する。
【００４３】
また、ステップ３−２の立方体に近いかどうかの判定において、立方体ではないと判断された場合、ステップ３−９において矩形領域の上下各底面と形状の交差する部分を求め、上底および下底の面積を求める。続く、ステップ３−１０では、ステップ３−９で求めた上底および下底の面積からその面積の差分を求め、システムで定義している値と比較する。
【００４４】
上底の面積と下底の面積が異なる場合、ステップ３−１１で上底の面積と下底の面積を比較する。下底の面積が広い場合は、ステップ３−１２で上向きの円錐グリッドを、反対に上底の面積が広い場合はステップ３−１３で下向きの円錐グリッドを各々設定する。
【００４５】
一方、ステップ３−１０で下底の面積と上底の面積が等しい場合、ステップ３−１４において形状を構成する曲面情報から平面と曲面の比率を算出する。この結果、５０％以上曲面で囲まれている場合、ステップ３−１５で円柱グリッドを選択し、５０％未満の場合はステップ３−１６で角柱グリッドを選択する。
【００４６】
次に、図４を用いてグリッド原点位置を決定する手順について説明する。
【００４７】
まず、マッピング対象の形状５を囲む矩形領域４１を図３のステップ３−２と同様にして算出する。
【００４８】
次に、画像を作成する場合に視点位置が重要になるが、この位置を視点４２とすると、矩形領域４１を構成する２つの領域に区別する。ここでの２つの領域とは、領域４１を視点４２から見える範囲４６と見えない範囲４７を示す。
【００４９】
さらに矩形領域４１を構成する各面の法線ベクトル４５ａ〜４５ｄと、視点４２からマッピング対象の形状５に向かう視線ベクトル４４から形状の見えない範囲４３を算出する。
【００５０】
マッピング処理を行う場合、形状５を包みこむ形で処理することが一般的であるが、この処理を行う際、マッピングデータの境界（図５の画像５０の端部の接続線）が見えると、不連続な画像となり、見た目が悪いという欠点が生じる。このような状態を回避するためには、マッピングデータの境界が見えない範囲４３になるように、マッピンググリッド原点４８を設定すればよい。
【００５１】
図６にマッピンググリッド原点４８を設定する処理フローを示す。
【００５２】
まず、ステップ７−１において、マッピング対象の形状５に対して矩形領域４１の範囲を計算する。この処理は図３のステップ３−２と同一の処理である。
【００５３】
次に、ステップ７−２において、矩形領域４１を構成する各辺に対し各辺の法線ベクトル４５ａ〜４５ｄを算出し、続くステップ７−３において視線ベクトル４４との内積から視線ベクトル４４との角度を算出する。
【００５４】
次に、ステップ７−４において対象となる法線ベクトルを選択するが、ここでは０°以上９０°未満の範囲に入った法線ベクトルを処理の対象とする。そして、ステップ７−５においてステップ７−４で対象となった法線ベクトルの中から最も見えにくいベクトルを選出する。
【００５５】
これは、視線ベクトル４４と一致するベクトルが該当するので、ステップ７−３および処理７−４で０°に近い角度を持つ法線ベクトルが対象となる。これらの条件から、グリッド原点をステップ７−６で算出する。実際の原点は、ステップ７−５で求めた法線ベクトルを持つ矩形領域４１の辺を求め、この辺に最も近い距離にある頂点を求めればよい。
【００５６】
以上の方法で原点を算出するが、図４において原点４８が該当する。
【００５７】
原点が決定したので、次にマッピングデータを編集する。
【００５８】
この編集は、画像編集部２４で実施するが、この操作は簡易エディタ操作部２３または汎用エディタ操作部２５を使用して行い、マッピング処理に最適な画像を作成する。
【００５９】
マッピング処理を初めレンダリング処理を行う場合、提示する側に強調する点を表現する必要がある。このような画像の強調の一例を図５に示す。
【００６０】
図５に示す通り、「ＡＢＣＤＥＦ」の文字から成る画像５０をマッピングする場合に、特に「ＣＤＥ」に注目させようとする場合、「ＣＤＥ」を領域５１で指定すると、この領域の中心５３が利用者によって設定されたまたは自動設定された視線ベクトル４４の通過点になるようマッピング処理を行う。さらに図５（ｂ）に示すように、注目する領域が５１ａのように「ＥＦＡ」とまたがる場合、マウス４の中ボタン４ｂで領域５１ａをドラックすることで反対側に領域５１ａを順次移動させ、図５（ｃ）に示す通り画像５０を修正する。
【００６１】
このように指定領域が分離する場合、視線ベクトル４４が通過する領域がわかり難いので、図５（ｃ）に示す通り画像５０を修正する。
【００６２】
この画像修正処理の流れを図７のフローチャートを用いて説明する。
【００６３】
まず、マウス４の中ボタン４ｂを用いて注目領域が指定されるが、注目領域が指定されると、その指定された画像５０の注目領域をステップ８−１で算出する。
【００６４】
次に、ステップ８−２において、画像データを作成する際の条件として、マッピング対象の形状５および表示情報から形状５の投影情報を算出する。
【００６５】
次に、ステップ８−３において、マッピンググリッド原点４８の情報および投影情報と視線ベクトル４４の情報から画像５０を修正する。すなわち、ステップ８−１で求めた注目領域の中心が画像５０の中心になるよう画像５０のデータの変更を行う。
【００６６】
例えば、図５（ｂ）の領域５１ａが注目領域として指定された場合、文字「ＥＦＡ」を図５（ｃ）のように、注目領域５１ａの中心が画像５０の中心になるように修正する。
【００６７】
次に、画像５０をマッピング対象の形状５にマッピングした場合、画像５０の端部５２ａ，５２ｂを接続する接続線がマッピング境界として表示されてしまうが、この境界を見えなくするようにするかどうかの修正判定をステップ８−４において行う。
【００６８】
利用者によって境界を見えなくするように指定されている場合、画像５０の境界が連続となるよう画像５０のデータを修正する。
【００６９】
この場合、図５のような画像５０にあっては、境界線が直線であるので、この直線を消去することによって境界を見えなくすることができる。写真等の画像の場合は、境界部分が不連続な画像になるので、補間処理によって連続する画像に修正する。
【００７０】
以上のような画像データの修正作業終了後、ステップ８−６でエディタ２３の操作画面６内に修正後の画像５０を表示する。
【００７１】
この後、プレビュー機能部２５を用いて予めレンダリングを行う。
【００７２】
これは、画像サイズによって処理時間が異なり、一般にサイズが大きいとその分処理時間が長くなるので、ある程度の小さいサイズで画像を作成し、短時間ででき上がりをチェックする機能である。この処理は簡易エディタ操作部２２および汎用エディタ操作部２４で実行できる。
【００７３】
次に、本実施例の全体の処理手順を図８のフローチャートを参照して説明する。
【００７４】
まず、ステップ６１においてマッピング対象の３次元形状５を表示画面１内に表示させ、マウス４のマウス左ボタン４ｃで形状５をマッピング対象として指定させる。
【００７５】
次に、マッピング対象の３次元形状５の指定後、ステップ６２において簡易エディタ操作部２３の操作画面６を表示画面１内に表示させる。この簡易エディタ操作部２３の操作画面６では、マッピングを行う画像５０の選択処理および編集処理をステップ６３，６４で行う。
【００７６】
編集処理では、視線ベクトル４４と矩形領域４１の法線ベクトル４５ａ〜４５ｄとから見えない領域４７を算出し、この領域４７内にグリッド原点４８を設定する。また、簡易エディタ操作部２３の操作画面６を用いてマッピングする画像５０の注目領域５１ａを指定する。そして、注目領域５１ａを画像５０の中心とした場合、その画像の境界が見える領域４６に入るかどうかを判断し、見える領域の場合は図７で説明したようにユーザからの指示に応じて境界を修正する。
【００７７】
この作業はユーザが納得いくまで続けることが可能であり、上記の通り作成した画像５０に対し、ステップ６５のプレビュー機能処理において精度の低い完成画像を生成し、ユーザに確認させる。
【００７８】
確認後、ステップ６８のレンダリング処理を行うかどうかをユーザに判断させ、レンダリング処理をするように指示された場合は、ステップ６８においてレンダリング処理を行う。プレビュー機能処理によって生成された画像にユーザが納得いかない場合、ユーザによる変更が必要なので汎用エディタ操作部２５による編集をステップ６７で行う。
【００７９】
編集後、ステップ６５のプレビュー機能処理を用いて再度確認を行う。この作業を繰り返し行い、最終処理としてレンダリング処理を実行する。
【００８０】
以上説明したように、本実施例によれば、基本的には、マッピング処理を行う任意の画像に対し注目する領域を利用者に指定させた後、その指定された領域が連続しているか否かを判定し、上下もしくは左右に分離しているならば、元の画像から前記指定された領域が連続する画像を生成し、その生成された画像を、その中の前記指定された領域の中心を視線ベクトルが通過するように前記任意の３次元形状に対応したマッピンググリッドに張付けるようにしたので、注目領域と視線方向を指定するのみの操作で、任意の画像の注目領域が希望通りにマッピングされる。従って、試行錯誤を繰り返してきマッピング処理の属性を設定していた作業がほとんどなくなくなり、処理が短時間で行え初心者および経験者に関係なく、任意の画像の注目領域が希望通りにマッピングされた画像を効率良く短時間で作成することができる。
【００８１】
また、任意の画像を張付ける際、マッピング対象の３次元形状について球、角柱、自由局面などの属性を認識し、その認識結果によりマッピング対象の３次元形状の属性に対応したマッピンググリッドを選択するので、マッピング対象の３次元形状を指定する操作のみで、希望通りのマッピング画像を得ることができる。
また、マッピンググリッドの原点は、任意の３次元形状の各面に対する法線と視線ベクトルとにより、視線方向から見えない位置に設定し、この原点に前記生成した画像の端部を合わせて張付けを行うようにしたので、マッピングを行う画像の端部は３次元形状の裏側になり、端部同士の継ぎ目が見えなくなり、不自然さを緩和することができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば任意の画像の注目領域が希望通りにマッピングされた画像を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマッピング処理方法を適用した画像処理装置の一実施例を示す外観図である。
【図２】図１の装置の詳細構成を示すブロック図である。
【図３】形状属性認識部およびグリッド選択制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】マッピンググリッドの種類を決定する手順を示す説明図である。
【図５】マッピングを行う画像の一例を示す説明図である。
【図６】マッピンググリッド原点を決定する手順を示すフローチャートである。
【図７】マッピングを行う画像の編集手順を示すフローチャートである。
【図８】マッピング処理の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…画像表示画面、２…処理装置本体、３…キーボード、４…マウス、５…マッピング対象の３次元形状。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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