(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパラメータにより生成される肌形状を用いて三次元肌形状を生成する肌形状モデル生成装置であって、
予め設定された肌領域に対して所定の分布で配置された複数の毛穴を生成する毛穴生成手段と、
前記毛穴生成手段により生成された複数の毛穴のうち、隣接する毛穴同士を連結させて前記肌領域を分割する領域分割手段と、
前記領域分割手段により得られた領域に対して皮丘及び皮溝の形状を決定する皮丘皮溝決定手段と、
前記毛穴生成手段により生成された毛穴の形状と、前記皮丘皮溝決定手段により決定された皮丘、皮溝の各形状とに基づいて、所定形状のポリゴンを生成するポリゴン生成手段と、
前記ポリゴン生成手段により得られるポリゴンの形状により得られるパラメータ情報により、肌のキメ形状をモデリングするキメ形状モデリング手段と、
前記キメ形状モデリング手段により得られる肌形状を所定の三次元形状の部位に対応させてマッピングすることで、肌形状モデルを生成する肌形状モデリング手段とを有し、
前記肌形状モデリング手段は、前記三次元形状の領域を分割し、分割した領域毎に前記肌のキメ形状を変化させてマッピングすることを特徴とする肌形状モデル生成装置。
【請求項２】
前記肌形状モデリング手段によりモデリングされた肌形状モデル画像を生成する画像生成手段を有し、
前記画像生成手段は、前記画像の肌形状モデルに対する拡大、縮小、及び所定方向への回転のうち、少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１に記載の肌形状モデル生成装置。
【請求項３】
前記肌形状モデリング手段は、
前記所定の三次元形状の部位に対応させて前記肌のキメ形状及び曲率を変形させてマッピングすることを特徴とする請求項１又は２に記載の肌形状モデル生成装置。
【請求項４】
前記肌形状モデリング手段は、
前記肌形状を所定の領域毎に分割し、分割した領域毎に前記キメ形状モデリング手段により生成される前記肌のキメ形状を変化させた断片画像を用いてマッピングを行うこと特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の肌形状モデル生成装置。
【請求項５】
前記分割は、前記キメ形状の変化の傾向毎、又は顔の筋肉の組成が異なる領域毎に分割することを特徴とする請求項４に記載の肌形状モデル生成装置。
【請求項６】
前記ポリゴン生成手段は、
肌形状の要素に含まれる皮丘のポリゴンのみを粗くすることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の肌形状モデル生成装置。
【請求項７】
所定のパラメータにより生成される肌形状を用いて三次元肌形状を生成する肌形状モデル生成方法であって、
予め設定された肌領域に対して所定の分布で配置された複数の毛穴を生成する毛穴生成ステップと、
前記毛穴生成ステップにより生成された複数の毛穴のうち、隣接する毛穴同士を連結させて前記肌領域を分割する領域分割ステップと、
前記領域分割ステップにより得られた領域に対して皮丘及び皮溝の形状を決定する皮丘皮溝決定ステップと、
前記毛穴生成ステップにより生成された毛穴の形状と、前記皮丘皮溝決定ステップにより決定された皮丘、皮溝の各形状とに基づいて、所定形状のポリゴンを生成するポリゴン生成ステップと、
前記ポリゴン生成ステップにより得られるポリゴンの形状により得られるパラメータ情報により、肌のキメ形状をモデリングするキメ形状モデリングステップと、
前記キメ形状モデリングステップにより得られる肌形状を所定の三次元形状の部位に対応させてマッピングすることで、肌形状モデルを生成する肌形状モデリングステップとを有し、
前記肌形状モデリングステップは、前記三次元形状の領域を分割し、分割した領域毎に前記肌のキメ形状を変化させてマッピングすることを特徴とする肌形状モデル生成方法。
【請求項８】
コンピュータを、請求項１乃至６の何れか１項に記載の肌形状モデル生成装置が有する各手段として機能させるための肌形状モデル生成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、肌形状モデル生成装置、肌形状モデル生成方法、及び肌形状モデル生成プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、ＣＧ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ）モデル等を用いて、例えば人の顔形状を再現する手法が知られている。この場合、肌のミクロの形状であるキメや毛穴等の形状状態は、あたかも肌の凹凸感が感じられるような二次元画像を作成し、顔形状ポリゴンに貼り付けるテクスチャマッピングによって表現されている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｐ．Ｓ．Ｈｅｃｋｂｅｒｔ，Ｓｕｒｖｅｙ  ｏｆ  Ｔｅｘｔｕｒｅ  Ｍａｐｐｉｎｇ，ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｖｏｌｕｍｅ  ６，Ｉｓｓｕｅ  １１，ｐａｇｅｓ５６−６７，１９８６．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような従来手法では、実際の肌の立体的な凹凸までは再現されていない。このため、例えばＣＧモデルを使って顔の光反射シミュレーション等を行う場合には、毛穴の大きさや皮溝深さの変化の影響は考慮されないことが多い。
【０００５】
ここで、例えば、三次元レーザースキャナ等で実際の人間の顔形状をポリゴンデータ化することもできるが、この場合においてもキメのようなミクロの形状まで同時に計測できるものはない。つまり、従来では、ミクロなキメ形状とマクロな顔の形状とを同時に表現する手法はなく、これまでの質感や化粧肌のシミュレーションでは色の影響程度しか検討することができなかった。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、キメの形状と顔や手等の立体的な形状とを加味した肌形状モデルを生成し、定量的な形状シミュレーションを実現するための肌形状モデル生成装置、肌形状モデル生成方法、及び肌形状モデル生成プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するために、本発明は、所定のパラメータにより生成される肌形状を用いて三次元肌形状を生成する肌形状モデル生成装置であって、予め設定された肌領域に対して所定の分布で配置された複数の毛穴を生成する毛穴生成手段と、前記毛穴生成手段により生成された複数の毛穴のうち、隣接する毛穴同士を連結させて前記肌領域を分割する領域分割手段と、前記領域分割手段により得られた領域に対して皮丘及び皮溝の形状を決定する皮丘皮溝決定手段と、前記毛穴生成手段により生成された毛穴の形状と、前記皮丘皮溝決定手段により決定された皮丘、皮溝の各形状とに基づいて、所定形状のポリゴンを生成するポリゴン生成手段と、前記ポリゴン生成手段により得られるポリゴンの形状により得られるパラメータ情報により、肌のキメ形状をモデリングするキメ形状モデリング手段と、前記キメ形状モデリング手段により得られる肌形状を所定の三次元形状の部位に対応させてマッピングすることで、肌形状モデルを生成する肌形状モデリング手段とを有し、前記肌形状モデリング手段は、前記三次元形状の領域を分割し、分割した領域毎に前記肌のキメ形状を変化させてマッピングすることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、所定のパラメータにより生成される肌形状を用いて三次元肌形状を生成する肌形状モデル生成方法であって、予め設定された肌領域に対して所定の分布で配置された複数の毛穴を生成する毛穴生成ステップと、前記毛穴生成ステップにより生成された複数の毛穴のうち、隣接する毛穴同士を連結させて前記肌領域を分割する領域分割ステップと、前記領域分割ステップにより得られた領域に対して皮丘及び皮溝の形状を決定する皮丘皮溝決定ステップと、前記毛穴生成ステップにより生成された毛穴の形状と、前記皮丘皮溝決定ステップにより決定された皮丘、皮溝の各形状とに基づいて、所定形状のポリゴンを生成するポリゴン生成ステップと、前記ポリゴン生成ステップにより得られるポリゴンの形状により得られるパラメータ情報により、肌のキメ形状をモデリングするキメ形状モデリングステップと、前記キメ形状モデリングステップにより得られる肌形状を所定の三次元形状の部位に対応させてマッピングすることで、肌形状モデルを生成する肌形状モデリングステップとを有し、前記肌形状モデリングステップは、前記三次元形状の領域を分割し、分割した領域毎に前記肌のキメ形状を変化させてマッピングすることを特徴とする。
【０００９】
更に、本発明は、コンピュータを、上述した肌形状モデル生成装置が有する各手段として機能させるための肌形状モデル生成プログラムである。
【００１０】
なお、本発明の構成要素、表現又は構成要素の任意の組み合わせを、方法、装置、システム、コンピュータプログラム、記録媒体、データ構造等に適用したものも本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、キメの形状と顔や手等の立体的な形状とを加味した肌形状モデルを生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】肌形状モデル生成装置の機能構成の一例を示す図である。
【図２】本実施形態における肌形状モデル生成処理が実現可能なハードウェア構成の一例を示す図である。
【図３】本実施形態における肌形状モデル生成処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】ポリゴンを構成する頂点を生成する処理について説明するための図である。
【図５】毛穴、皮溝上、及び皮丘の内部に頂点を生成する処理を説明するための図である。
【図６】毛穴、皮溝、皮丘の各形状を変化させるパラメータの一例を示す図である。
【図７】上述した本実施形態により生成される肌断片画像の一例を示す図である。
【図８】キメ形状を用いた顔形状へのマッピング手法を説明するための図である。
【図９】三次元顔形状モデル生成時の表示画面例を示す図である。
【図１０】顔の部分領域に対応する断片画像の形状の一例を示す図である。
【図１１】肌の微細形状へのマッピング処理の具体例を説明するための図である。
【図１２】座標値を算出する場合を説明するための図である。
【図１３】データの軽量化手法を実現するための図である。
【図１４】本実施形態を適用した第１応用例を説明するための図である。
【図１５】目標形状と三次元顔形状モデルとの対応関係を示す図である。
【図１６】本実施形態を適用した第２応用例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜本発明について＞
本発明は、例えば毛穴や皮丘・皮溝等のミクロな形状と、丸型や四角型といった顔や手等の輪郭形状等を任意の形状へ同時にコントロールできる肌形状モデリング手法を用いて、より表現力の高い肌形状のポリゴンデータを生成する。
【００１４】
具体的には、キメ形状モデル再現には、正方形領域でのモデリング以外に、三角形や丸型等の不定形の領域においても再現できるようにする。また、生成した肌のキメ形状のポリゴンデータは、顔や手等の対象物の立体的形状のポリゴンデータにマッピングするが、その際、更に形状の曲率変化に合わせて変形できるようにする。
【００１５】
ここで、例えば立体的形状を人の顔とした場合、キメ形状は、顔の部位によって異なる。そこで、本発明では、例えばキメ形状変化の傾向等の所定の条件に基づいて、顔領域を約１０〜２０程度に分割し、分割した部位毎にキメ形状を変えた後、各領域にマッピングする。
【００１６】
更に、本発明では、例えば顔形状ポリゴンデータの変形に三次元モーフィング等を適用し、任意の輪郭形状変化を可能とする。具体的には、変化の基準として顔立ちマップ等に提示した形状等を目標形状とし、形状の影響を数値的に計量しながら、任意の輪郭形状へ変形できる。また、本発明における変形方法によりデータを直接調整することなく、簡便な変形プロセスを実現することができる。
【００１７】
以下に、上述したような特徴を有する本発明における肌形状モデル生成装置、肌形状モデル生成方法、及び肌形状モデル生成プログラムを好適に実施した形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明では、肌形状モデルの一例として、人の顔形状を用いて説明するが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、例えば手や足等の他の部分形状であってもよく、体全体であってもよい。
【００１８】
＜肌形状モデル生成装置：機能構成例＞
本実施形態における肌形状モデル生成装置の機能構成について図を用いて説明する。図１は、肌形状モデル生成装置の機能構成の一例を示す図である。
【００１９】
図１に示す肌形状モデル生成装置１０は、入力手段１１と、出力手段１２と、記憶手段１３と、毛穴生成手段１４と、領域分割手段１５と、皮丘皮溝決定手段１６と、ポリゴン生成手段１７と、キメ形状モデリング手段１８と、顔形状モデリング手段（肌形状モデリング手段）１９と、画像生成手段２０と、送受信手段２１と、制御手段２２とを有する。
【００２０】
入力手段１１は、例えば肌形状モデル生成装置１０を使用するユーザ等からの本実施形態に係る肌形状モデル生成処理に関する各種指示の開始／終了、設定等の入力を受け付ける。なお、入力手段１１は、例えばＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の汎用のコンピュータであればキーボードやマウス等のポインティングデバイスからなる。また、入力手段１１は、例えば音声等により上述した入力が可能なマイク等の音声入力デバイスであってもよい。
【００２１】
出力手段１２は、入力手段１１により入力された内容や、入力内容に基づいて実行された内容等の出力を行う。なお、出力手段１２は、例えばディスプレイやスピーカ等からなる。また、出力手段１２は、プリンタ等の印刷デバイスを有していてもよい。なお、上述した入力手段１１と出力手段１２は、例えば肌形状モデル生成装置１０がスマートフォンやタブレット端末等のような場合には、例えばタッチパネルのように入出力一体型の構成であってもよい。
【００２２】
記憶手段１３は、本実施形態において必要となる各種情報を記憶する。具体的には、本実施形態における肌形状モデル生成処理を実行するための各種プログラムや各種設定情報等を記憶する。例えば、記憶手段１３は、毛穴の形状、皮丘の形状、皮溝の形状、流れ等を変化させるためのパラメータ等を記録する。例えば、記憶手段１３は、毛穴の形状を表す半径、深さ、開口部形状、毛穴の配置を決定する間隔、乱雑さ等のパラメータ、皮丘の形状を表す高さ、乱雑さ等のパラメータ、及び皮溝の形状を表す深さ、幅、乱雑さ等のパラメータ等を記憶する。
【００２３】
更に具体的には、記憶手段１３は、キメ形状モデリング手段１８において、キメ形状をモデリングするためのパラメータとして、毛穴に関し、例えば毛穴間の平均間隔、毛穴の平均半径、毛穴の平均深さ、毛穴の半径のランダム度、毛穴の位置のランダム度、毛穴の深さのランダム度等のパラメータを記憶する。また、記憶手段１３は、皮溝に関し、例えば皮溝の深さの方向依存性、皮溝の深さの最大値、皮溝の深さのランダム度等のパラメータを記憶する。また、記憶手段１３は、皮丘に関し、例えば皮丘高さの最大値、皮丘高さのランダム度等のパラメータを記憶する。また、記憶手段１３は、例えばポリゴンのサイズ（例えば、三角形ポリゴンの1辺の長さの目安）等のパラメータを記憶する。また、記憶手段１３は、顔形状モデリング手段１９において、顔形状モデリングを行うためのパラメータ（例えば、肌断片の変形データや曲率変形に対するパラメータ）等を記憶する。
【００２４】
なお、記憶手段１３は、上述した各パラメータを多種類の肌状態に応じて設定することができる。また、記憶手段１３は、上述した各種情報を必要に応じて所定のタイミングで書き込んだり、読み出したりすることができる。ここで、記憶手段１３は、上述したような多種の情報の集合物であり、それらの情報を、例えばキーワード等を用いて検索し、抽出することができるように体系的に構成されているデータベースとしての機能も有していてもよい。更に、記憶手段１３に記憶される情報は、例えば通信ネットワークを介して外部装置から取得してもよい。
【００２５】
毛穴生成手段１４は、予め設定された肌領域に、所定の分布で配置される複数の毛穴を生成する。毛穴生成手段１４は、例えば肌領域に毛穴を格子状に配置して生成する場合に、例えば生成した各々の毛穴の中心座標値に所定の乱数を加算することで、毛穴の配置に乱雑性を加えることもできる。
【００２６】
また、毛穴生成手段１４は、生成した毛穴の半径、深さ等に対して所定の乱数を加算することで乱雑性を加えることもできる。なお、毛穴生成手段１４によって毛穴の形状を調節する際に用いられる毛穴の半径、深さ、配置に対して加算する所定の乱数値等のパラメータは、予め肌状態、所定の毛穴の形状等に応じて記憶手段１３等に記憶させておく。
【００２７】
領域分割手段１５は、毛穴生成手段１４により生成された複数の毛穴のうち、隣接する毛穴の中心点を連結させて、肌領域を分割する。領域分割手段１５は、例えばＤｅｌａｕｎａｙ三角メッシュアルゴリズム等を用いて、複数の毛穴のうち、隣接する３つの毛穴を連結することで得られる三角形領域により、肌領域を分割する。なお、本実施形態においては、三角形に限定されるものではなく、多種類の肌状態を表すために例えば四角形等に分割してもよい。
【００２８】
ここで、例えば、領域分割手段１５の分割によって形成された肌領域の三角形は、各辺を皮溝とし、各辺に囲まれた三角形の一つひとつを皮丘とする。また、皮溝は、毛穴間を結ぶ線分により形成される。
【００２９】
皮丘皮溝決定手段１６は、領域分割手段１５により得られた皮丘及び皮溝の形状を具体的に決定する。皮丘皮溝決定手段１６は、例えば皮丘の高さを所定の乱数により設定し、皮溝の幅、皮溝の深さを所定の乱数により設定する。なお、皮丘皮溝決定手段１６によって皮丘、皮溝の形状を調節する際に用いられる皮丘の高さ、皮溝の幅、皮溝の深さに対して加算する所定の乱数の値等のパラメータは、予め肌状態、所定の皮溝、皮丘の形状等に応じて記憶手段１３等に記憶させておく。
【００３０】
ポリゴン生成手段１７は、毛穴生成手段１４により生成された毛穴、及び皮丘皮溝決定手段１６により決定された皮丘、皮溝の各形状を、更に細かい三角形群であるポリゴンに分割する。例えば、ポリゴン生成手段１７は、毛穴生成手段１４により生成された毛穴の内部の中心位置に頂点を生成し、毛穴の外周上に所定間隔で頂点を生成する。また、ポリゴン生成手段１４は、毛穴の外周よりも内側に、毛穴の深さと半径に基づいて同心円を生成し、同心円上に所定間隔で頂点を生成してもよい。
【００３１】
また、例えば、ポリゴン生成手段１７は、皮丘皮溝決定手段１６により決定された皮溝上に所定間隔で頂点を生成する。ここで、ポリゴン生成手段１７は、毛穴の外周から所定間隔おいて、皮溝上に頂点を生成するとよい。
【００３２】
また、例えば、ポリゴン生成手段１７は、皮丘皮溝決定手段１６により決定された皮丘内に所定間隔で頂点を生成する。ここで、ポリゴン生成手段１７は、毛穴の外周、及び皮溝から所定間隔をおいて、皮丘内に頂点を生成し、例えば皮丘の三角形の重心が一番高くなる部分に頂点を生成するとよい。
【００３３】
ポリゴン生成手段１７は、上述のように生成された毛穴の頂点、皮溝上の頂点、皮丘上の頂点を、Ｄｅｌａｕｎａｙ三角メッシュアルゴリズム等を用いて連結して、肌領域上で毛穴、皮溝、皮丘の形状を更に細かい三角群（ポリゴン）に分割する。更に、ポリゴン生成手段１７は、肌形状モデルを生成するための立体的な顔形状ポリゴン等を生成する。
【００３４】
キメ形状モデリング手段１８は、キメに関する毛穴や皮丘、皮溝等の各種パラメータに基づいて、所定領域（例えば、正方形領域）における肌断片のキメ形状のモデリングを行う。また、キメ形状モデリング手段１８は、例えば立体的な顔形状ポリゴンにマッピングする（貼り付ける）位置に対応してパラメータを変えてキメ形状の肌断片を生成することができる。本実施形態では、キメ形状モデリング手段１８の処理により、ミクロなキメ形状を表現することができる。
【００３５】
顔形状モデリング手段１９は、顔型（例えば、輪郭形状等）のパラメータに基づいて、立体的な三次元顔形状へのモデリングを行う。具体的には、キメ形状モデリング手段１８により得られる肌断片のキメ形状のモデリング結果を、三次元顔形状ポリゴンの所定の位置にマッピング（貼り付け）する。このとき、顔形状モデリング手段１９は、肌断片をマッピングする顔の部位等に応じて所定の形状に変形したり、所定の曲率で立体的に変形することができる。なお、顔形状モデリング手段１９は、顔形状ポリゴンデータの変形の場合に、三次元モーフィング手法を適用することで、任意の輪郭形状に変化させることができる。本実施形態では、顔形状モデリング手段１９の処理により、マクロな顔形状を表現することができる。
【００３６】
画像生成手段２０は、本実施形態において、ユーザに提供する各種の画像を生成する。例えば、画像生成手段２０は、ポリゴン生成手段１７により得られるポリゴンの形状に対して、キメ形状モデリングを行うためのパラメータや顔形状モデリングを行うためのパラメータ等を表示する画像を生成したり、上述したパラメータをそれぞれ操作して、変形させながら断片画像や三次元顔形状モデル（三次元肌形状モデル）画像を生成する。なお、本実施形態では、肌キメ形状のポリゴンデータを、顔形状のポリゴンデータにマッピングする際、更に顔形状の曲率変化に合わせて立体的に変形させて、所定のモデリング画像を生成することができる。
【００３７】
なお、人のキメ形状は、顔の部位によって異なる。そのため、本実施形態においては、例えばキメ形状変化の傾向毎や解剖学的に筋肉の組成が異なる領域毎等の所定の条件に基づいて、顔領域を分割し、分割した各部位毎にキメ形状を変化した後、各領域にマッピングする。なお、顔領域の分割数は、例えば約１０〜２０程度が好ましいがこれに限定されるものではない。これにより、本願発明では、キメ形状に適した変形を行い、各顔形状に適したモデリングを行うことができる。
【００３８】
なお、所定の条件としては、例えば本出願により出願された特開２０１１−２１２３０８号公報等に示す肌評価手法による評価結果に基づいて顔領域を分割することもできるが、本発明においてはこれに限定されるものではない。
【００３９】
また、本願発明では、上述したパラメータを変更することで、例えば健康肌、毛穴肌、乾燥肌等といった各種の肌状態からなる肌画像を生成し、生成した肌画像を用いて顔形状モデル画像を生成することができる。これにより、定量的な形状シミュレーションを実現することができる。なお、本実施形態において、上述した健康肌とは、例えば「キメ形状がバラツキが少なく均一で整った健康的な肌」とし、毛穴肌とは、例えば「毛穴が大きく、目立つ肌」とし、乾燥肌とは、例えば「キメ形状の凹凸が少なく、不均一な乾燥肌」とすることができるが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、他の肌状態を用いてもよい。
【００４０】
また、画像生成手段２０は、生成した画像を出力手段１２等の画面に出力させてユーザ等に提示したり、記憶手段１３に記憶させたり、送受信手段２１を介して外部装置に送信したりすることができる。
【００４１】
送受信手段２１は、例えば通信ネットワーク等を用いて接続可能な外部装置から本実施形態における各処理に必要な情報や、本発明における肌形状モデル生成処理を実現するための実行プログラム等を送受信することが可能なインタフェースである。したがって、送受信手段２１は、例えば外部装置等から最新のパラメータ情報等を取得することができ、また肌形状モデル生成装置１０で生成された各種情報を外部装置等に送信することができる。
【００４２】
制御手段２２は、肌形状モデル生成装置１０の各構成全体の制御を行う。例えば、制御手段２２は、毛穴生成、領域分割、皮丘皮溝決定、ポリゴン生成、キメ形状モデリング、顔形状モデリング、画像生成における処理等のうち少なくとも１つを制御する。
【００４３】
＜肌形状モデル生成装置１０：ハードウェア構成例＞
ここで、上述した肌形状モデル生成装置１０の各機能をコンピュータに実行させる実行プログラム（肌形状モデル生成プログラム）を生成し、例えば汎用のＰＣ、サーバ等にインストールすることにより、本実施形態における肌形状モデル生成処理等を実現することができる。図２は、本実施形態における肌形状モデル生成処理が実現可能なハードウェア構成の一例を示す図である。
【００４４】
図２におけるコンピュータ本体は、入力装置３１と、出力装置３２と、ドライブ装置３３と、補助記憶装置３４と、メモリ装置３５と、各種制御を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）３６と、ネットワーク接続装置３７とを有するよう構成され、これらはシステムバスＢで相互に接続されている。
【００４５】
入力装置３１は、例えばユーザ等が操作するキーボードやマウス等のポインティングデバイス、マイク等の音声入力デバイス等を有し、ユーザ等からのプログラムの実行等、各種操作信号を入力する。
【００４６】
出力装置３２は、本実施形態における処理を行うコンピュータ本体を操作するのに必要な各種ウィンドウやデータ等を表示するディスプレイを有し、ＣＰＵ３６が実行する制御プログラムの実行経過や結果等を表示する。
【００４７】
ここで、本発明においてコンピュータ本体にインストールされる実行プログラムは、例えばＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）メモリやＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型の記録媒体３８等により提供される。記録媒体３８は、ドライブ装置３３にセット可能であり、記録媒体３８に含まれる実行プログラムが、記録媒体３８からドライブ装置３３を介して補助記憶装置３４にインストールされる。
【００４８】
補助記憶装置３４は、ハードディスク等のストレージ手段であり、本発明における実行プログラムやコンピュータに設けられた制御プログラム等を記憶し、必要に応じて入出力を行う。
【００４９】
メモリ装置３５は、ＣＰＵ３６により補助記憶装置３４から読み出された実行プログラム等を格納する。なお、メモリ装置３５は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等からなる。なお、上述した補助記憶装置３４やメモリ装置３５は、１つの記憶装置として一体型に構成されていてもよい。
【００５０】
ＣＰＵ３６は、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）等の制御プログラム、及びメモリ装置３５に格納されている実行プログラムに基づいて、各種演算や各ハードウェア構成部とのデータの入出力等、コンピュータ全体の処理を制御することで、顔形状モデリングにおける各処理を実現する。なお、プログラム実行中に必要な各種情報等は、補助記憶装置３４から取得し、実行結果等を格納してもよい。
【００５１】
ネットワーク接続装置３７は、インターネットやＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等に代表される通信ネットワーク等と接続することにより、実行プログラムを通信ネットワークに接続されている外部装置等から取得したり、プログラムを実行することで得られた実行結果又は本実施形態における実行プログラム自体を外部装置等に提供したりする。
【００５２】
上述したハードウェア構成により、本発明における肌形状モデル生成処理を実行することが可能となる。また、実行プログラムをインストールすることにより、汎用のパーソナルコンピュータ等で本実施形態における肌形状モデル生成処理を容易に実現することが可能となる。
【００５３】
＜肌形状モデル生成処理手順＞
次に、本実施形態における肌形状モデル生成処理手順について、フローチャートを用いて説明する。図３は、本実施形態における肌形状モデル生成処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００５４】
図３の例において、肌形状モデル生成処理は、予め設定した肌領域に、例えば格子状の毛穴を生成し（Ｓ０１）、例えば生成された毛穴の中心点同士を連結して、肌領域を分割する（Ｓ０２）。次に、肌形状モデル生成処理は、Ｓ０１の処理において肌領域の分割により形成された皮丘、皮溝の形状を決定する（Ｓ０３）。ここで、毛穴、皮丘、皮溝は、Ｓ０１〜Ｓ０３の処理を順序通り行うことにより形成される。
【００５５】
次に、肌形状モデル生成処理は、Ｓ０１〜Ｓ０３の処理により形成された毛穴、皮丘、皮溝の各形状を立体的に表現するため、更に細かい三角形群（ポリゴン）に分割する三角ポリゴンを生成する（Ｓ１４）。次に、肌形状モデル生成処理は、Ｓ０１〜Ｓ０４までの処理によって、所定の肌画像を形成するために決定されたパラメータを用いて、キメ形状をモデリングし（Ｓ０５）、その後、Ｓ０４の処理で得られたキメ形状を用いて顔形状をモデリングする（Ｓ０６）。なお、顔形状モデリングを行う場合には、モデリングの前に、顔の各部位に基づくポリゴンの不定形化を行い、更にその曲率を加えて顔形状のモデリングを行う。
【００５６】
その後、肌形状モデル生成処理は、例えば健康肌、毛穴肌、乾燥肌等といった所定の肌状態を表す肌画像を生成し、生成した肌画像（肌断片）を用いて顔形状モデル画像の生成を行い、生成し肌画像や顔形状モデル画像等を画面上に表示出力する（Ｓ０７）。
【００５７】
このとき、例えばユーザは、画面に表示された肌画像を見ながら、上述した毛穴生成、皮丘・皮溝の決定に対して、パラメータの一部又は全部を変更して肌画像を表示し、所望の肌画像を取得することができる。また、上述した肌画像を顔形状の所定の部位に適用して顔形状モデルを取得することができる。
【００５８】
肌形状モデル生成処理は、Ｓ０７の処理により得られた肌画像に対応する各種パラメータを記憶手段等に記憶する（Ｓ０８）。なお、Ｓ０８の処理では、パラメータと共に、画像も記憶してもよい。これにより、肌形状モデル生成処理は、次回以降、肌画像を生成する場合には、記憶手段に記憶されているパラメータ、目的とする所定の肌画像に対応したパラメータを選択して、肌画像や顔形状モデル等を表示させることができる。また、本実施形態では上述した処理を複数回行うことにより、記憶手段１３に記憶される複数のパラメータを解析することで、健康肌、毛穴肌、乾燥肌等の各肌状態の解析や肌の質感に関する評価等にも利用することができる。したがって、本実施形態における肌形状モデル生成処理により、定量的な形状シミュレーションを実現することができる。
【００５９】
＜Ｓ０１〜Ｓ０３の処理について＞
ここで、上述したＳ０１〜Ｓ０３の処理について具体的に説明する。Ｓ０１〜Ｓ０３の処理（パターン生成処理）は、例えば本出願人により出願された特開２０１１−１６１１０５号公報等に示す手法等を用いることができる。
【００６０】
具体的には、本実施形態において、毛穴生成処理（Ｓ０１）は、予め設定した肌領域に、所定の分布（例えば、格子状）で配置された毛穴を生成し、隣接する毛穴同士を直線で結ぶことで得られる三角形の集合を構成するパターンにより、毛穴を生成することができる。また、毛穴生成処理は、生成した毛穴の半径、深さ、位置（配置）に対して所定の乱数を加算することで乱雑性を加える。例えば、毛穴生成処理は、生成した各々の毛穴の中心座標値に所定の乱数を加算することで、毛穴の配置に乱雑性を加えることができる。なお、毛穴生成処理が、毛穴の半径、深さ、配置に対して加算する所定の乱数の値の具体例については、例えば上述した特開２０１１−１６１１０５号公報に記載された手法を用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００６１】
次に、領域分割処理（Ｓ０２）は、例えばＤｅｌａｕｎａｙ三角メッシュアルゴリズム等を用いて、毛穴生成処理により生成された毛穴の各中心点を、隣接する毛穴同士で直線を用いて連結するパターンを生成することにより、肌領域を三角形の集合に分割する。ここで、形成された肌領域の三角形は、各辺を皮溝とし、各辺に囲まれた三角形のそれぞれを皮丘とする。皮溝は、毛穴間を結ぶ線分により形成される。
【００６２】
次に、皮丘皮溝決定処理（Ｓ０３）は、形成された皮丘及び皮溝の形状を決定する。皮丘皮溝決定手段は、例えば皮丘の高さを所定の乱数により設定し、皮溝の幅、皮溝の深さを所定の乱数により設定する。なお、皮丘皮溝決定手段が、皮丘の高さ、皮溝の幅、皮溝の深さに対して加算する所定の乱数の値の具体例については、例えば、上述した特開２０１１−１６１１０５号公報に記載された手法を用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００６３】
＜キメ形状における肌状態を変化させるパラメータ＞
ここで、キメ形状における肌状態を変化させるパラメータについて説明する。例えば健康肌、毛穴肌、乾燥肌等の肌状態に対して、例えば「毛穴の平均半径」、「皮丘高さの最大値」等のパラメータを設定することで、所定の肌状態を生成する。
【００６４】
例えば、健康肌に対しては、例えば「毛穴の平均半径」を「０．０５」、「皮丘高さの最大値」を「０．０５」とし、毛穴肌に対しては、例えば「毛穴の平均半径」を「０．１」、「皮丘高さの最大値」を「０．０５」とし、乾燥肌に対しては、例えば「毛穴の平均半径」を「０．０５」、「皮丘高さの最大値」を「０．０１」とすることができるが、これに限定されるものではない。
【００６５】
このように、本実施形態では、肌状態に応じて、「毛穴の平均半径」、「皮丘高さの最大値」等のパラメータを設定しておくことで、画像生成手段２０において所定の肌状態を表現することができる。また、上述したパラメータ以外にも、例えば毛穴生成手段１４によって用いられるパラメータ（例えば、毛穴の平均間隔、毛穴位置の乱雑さ、毛穴半径の乱雑さ等）や、皮丘皮溝決定手段によって用いられるパラメータ（例えば、皮丘高さの乱雑さ、皮溝深さの最大値、皮溝深さの乱雑さ、皮溝の幅等）を調節可能なパラメータとして設定することができる。
【００６６】
これにより、本実施形態では、例えば毛穴生成手段１４によって、例えば「毛穴の平均間隔」を「０．５」、「毛穴位置の乱雑さ」を「０．３」、「毛穴半径の乱雑さ」を「０．１」等としてパラメータを調節することにより、毛穴の配置、毛穴の形状を変化させることができる。
【００６７】
同様に、本実施形態では、皮丘皮溝決定手段１６によって、例えば「皮丘高さの乱雑さ」を「０．０５」、「皮溝深さの最大値」を「０．０１」、「皮溝深さの乱雑さ」を「０」、「皮溝の幅」を「０．１」等としてパラメータを調節することにより、皮丘、皮溝の形状を変化させることができる。
【００６８】
なお、上述した各パラメータの単位は、例えばミリメートルとする。特に「皮丘高さの乱雑さ」や「皮溝深さの乱雑さ」においては、「乱雑さをａ」とすると、各パラメータの平均的な値に対してａミリメートルの範囲内で乱数的に値が変化することを意味するため、単位はミリメートルとなる。
【００６９】
上述したように、本実施形態によれば、肌形状を構成する毛穴、皮丘、皮溝の形状を変化させるパラメータを設定することで、毛穴の配置、形状、皮溝、皮丘の形状を変化させて、様々な肌状態を表現することが可能となる。なお、上述したパラメータの種類や数値は、本発明においてはこれに限定されず、また複数のパラメータのうちの複数を組み合わせて新たなパラメータとして適用させても良い。
【００７０】
＜ポリゴン生成処理＞
次に、上述したポリゴン生成処理について説明する。図４は、ポリゴンを構成する頂点を生成する処理について説明するための図である。図４に示すように、ポリゴン生成処理は、Ｓ０１〜Ｓ０３の処理によって生成されたパターンを、更に細かい三角形群（ポリゴン）に分割することによって、毛穴、皮丘、皮溝の各形状を立体的に表現する。
【００７１】
まず、ポリゴン生成処理は、例えば、毛穴に関し、例えば毛穴の中心位置に頂点を生成して、毛穴の内部に毛穴の深さと半径から層となる同心円を生成し、生成した同心円の層に所定間隔の頂点を生成する。また、ポリゴン生成処理は、皮丘に関し、例えば皮丘の内部に一様に、かつ三角形の重心が一番高くなるように頂点を生成する。また、ポリゴン生成処理は、皮溝に関し、例えば皮溝上に深さに沿って所定間隔に頂点を生成する。
【００７２】
次に、ポリゴン生成処理は、毛穴、皮丘、皮溝上に生成した頂点を、例えばＤｅｌａｕｎａｙ三角メッシュアルゴリズムで連結することで、毛穴、皮丘、皮溝のパターンを更に細かい三角群（ポリゴン）に分割して、ポリゴンを生成する。
【００７３】
＜毛穴、皮溝上、皮丘内部の頂点の生成処理＞
ここで、上述した毛穴、皮溝、皮丘の頂点の生成処理について、更に詳細に説明する。図５は、毛穴、皮溝上、及び皮丘の内部に頂点を生成する処理を説明するための図である。ポリゴン生成処理は、毛穴、皮溝上、皮丘内部に頂点を生成し、最後に生成した頂点の連結を行う。なお、毛穴、皮溝上、皮丘内部に頂点を生成する処理は、何れの処理から行っても良い。
【００７４】
図５（Ａ）に示すように、ポリゴン生成処理は、まず毛穴の中心位置に、矢印Ａに示す頂点を生成し、次に毛穴外周上に、所定間隔で頂点を作成する。ここで、毛穴が三角ポリゴンの解像度に比べて大きい場合、例えばユーザによって与えられた「毛穴の平均半径」の値が、ユーザによって与えられた「三角ポリゴンの１辺の長さの値」に比べて１．０倍を超える場合には、上述したように、毛穴外周よりも内側に、毛穴の深さと半径に基づいて同心円を生成する。
【００７５】
例えば、毛穴半径をｒとし、三角ポリゴンの１辺の長さの値をｅとしたとき、毛穴の半径の分割数は、ｎ＝［ｒ／ｅ］＋１（但し、［ｘ］はｘの小数点以下を切り捨てた整数）となり、半径ｉｒ／ｎの同心円を生成する（但し、ｉは１から（ｎ−１）までの整数とする）。
【００７６】
次に、ポリゴン生成処理は、毛穴外周よりも内側に生成した同心円上に所定間隔で頂点を生成する。これにより、毛穴の内部に層を生成する。
【００７７】
また、ポリゴン生成処理は、皮溝上に深さに沿って所定間隔で頂点を作成する。例えば皮溝の最大深さをｄｍａｘとし、皮溝深さの乱雑さをｄｒａｎｄｏｍとしたとき、区間［０，ｄｒａｍｄｏｍ］の間で生成された乱数をｄｍａｘから減算した値が深さとなる。なお、ポリゴン生成手段は、図５（Ａ）の矢印Ｂに示すように毛穴外周から所定間隔おいて皮溝上に頂点を生成するとよい。
【００７８】
また、ポリゴン生成処理は、皮丘内部に一定間隔で頂点を作成する。ここで、ポリゴン生成手段は、図５（Ａ）の矢印Ｃに示すように毛穴外周、及び皮溝から所定間隔をおいて皮丘内に頂点を生成し、また、上述したように皮丘の三角形の重心が一番高くなる部分に頂点を生成する。
【００７９】
＜三角ポリゴン生成結果＞
また、図５（Ｂ）に示す三角ポリゴン生成結果の例では、ポリゴン生成処理は、Ｓ０４の工程により生成した毛穴の頂点、皮溝上の頂点、皮丘上の頂点を、Ｄｅｌａｕｎａｙ三角メッシュアルゴリズム等を用いて連結して、肌領域上で毛穴、皮溝、皮丘の形状を更に細かい三角群（ポリゴン）に分割する。これにより、毛穴、皮丘、皮溝の各形状を立体的に表現することが可能となる。
【００８０】
＜毛穴、皮溝、皮丘の形状を変化させるパラメータの一例＞
ここで、毛穴、皮溝、皮丘の形状を変化させるパラメータの一例について説明する。図６は、毛穴、皮溝、皮丘の各形状を変化させるパラメータの一例を示す図である。本実施形態では、例えば、図６（Ａ）に示すように、毛穴の形状を変化させるパラメータとして、例えば毛穴の凹部の形状が丸型又は放物線を逆さにしたような形状に変化させるパラメータを設定しておく。また、本実施形態では、図６（Ｂ）に示すように、毛穴の開口部の形状が、円形のみならず、例えば一方向に引き伸ばしたような形状（例えば楕円型等の長軸と短軸とを持つ円形）に変化させるパラメータを設定しておく。
【００８１】
また、本実施形態では、図６（Ｃ）に示すように、皮溝の幅に対するランダムさを表現するためのパラメータとして、例えば皮溝の幅を、細い幅、太い幅等、段階的に幅の太さを変化させる複数の幅の皮溝のパラメータを設定しておく。また、本実施形態では、図６（Ｄ）に示すように、皮溝の流れを変化させるパラメータとして、例えば左右それぞれの方向に引き伸ばしたように皮溝の流れを変化させるパラメータを設定しておく。このように、皮溝の流れを変化させるパラメータを設定しておくことにより、例えば鼻から頬下に向かう頬の筋肉の流れを表すことが可能となる。
【００８２】
また、本実施形態では、図６（Ｅ）に示すように、皮丘の形状を変化させるパラメータとして、例えば皮丘の膨らみの形状を、様々な山形の形状、台形等に変化をさせるパラメータを設定しておく。また、本実施形態では、図６（Ｆ）に示すように、皮丘の内部の形状に、微細な凹凸を加えるためのパラメータを設定しておく。
【００８３】
上述したように、肌形状を構成する毛穴、皮溝、皮丘の形状を変化させるパラメータを設定しておくことで、様々な肌状態を生成することが可能となる。これにより、例えば顔の所定の部位における肌状態を表すことも可能となる。また、ポリゴン生成処理は、上述した処理を適用して、上述したキメ形状に関するポリゴンの他にも、例えば立体的な顔に対する肌形状ポリゴンも生成することができる。
【００８４】
＜画面生成手段２０により生成される画面例＞
次に、画面生成手段２０により生成される画面例について、図を用いて説明する。図７は、上述した本実施形態により生成される肌断片画像の一例を示す図である。図７（Ａ）〜（Ｃ）は、上述したキメ形状モデリング手段１８により生成される肌断片画像の一例を示すものである。なお、図７（Ａ）では、健康肌（整った肌）の断片画像４０−１を示し、図７（Ｂ）は、毛穴肌（毛穴の目立つ肌）の断片画像４０−２を示し、図７（Ｃ）は、乾燥肌の断片画像４０−３を示している。これらの画像は、上述したパラメータを変えることで生成することができる。
【００８５】
図７（Ａ）に示す健康肌の断片画像４０−１は、皮溝が連続的であり、皮丘がふっくらして形が均一である。このとき、パラメータとしては、例えば図７（Ａ）の図では「毛穴の数」を「４６０」とし、「皮丘の数」を「８８８」とし、「皮溝の数」を「１３４７」とし、「ポリゴン頂点数」を「７６４９１」とし、「ポリゴン枚数」を「１５２９０８」として生成しているが、本発明においてはこれに限定されるものではない。
【００８６】
また、図７（Ｂ）に示す毛穴肌の断片画像４０−２は、毛穴が広く深い画像となる。このとき、パラメータとしては、例えば図７（Ｂ）の図では「毛穴の数」を「４６８」とし、「皮丘の数」を「９０８」とし、「皮溝の数」を「１３７５」とし、「ポリゴン頂点数」を「８１６７２」とし、「ポリゴン枚数」を「１６３２８４」として生成しているが、本発明においてはこれに限定されるものではない。
【００８７】
また、図７（Ｃ）に示す乾燥肌の断片画像４０−３は、皮溝が浅く、皮丘が平らとなる。このとき、パラメータとしては、例えば図７（Ｃ）の図では「毛穴の数」を「４６４」とし、「皮丘の数」を「８９８」とし、「皮溝の数」を「１３６１」とし、「ポリゴン頂点数」を「７７３５１」とし、「ポリゴン枚数」を「１５４６１３」として生成しているが、本発明においてはこれに限定されるものではない。このように、本実施形態では、パラメータを変更することで、目的に合わせたあらゆる肌断片画像を生成することができる。
【００８８】
＜顔形状モデリング手段１９における顔形状モデル生成＞
次に、顔形状モデリング手段１９における顔形状モデル生成の例について説明する。本実施形態では、上述したキメ形状モデリング結果（肌断片）を用いて予め設定された顔三次元形状にマッピングする（貼りつける）ことで、顔形状モデリングを行う。
【００８９】
ここで、顔の肌質は、顔の部位によって差がある。具体的には、例えば小鼻の両脇は、毛穴が目立ち、額はキメが横に流れている等である。そこで、本実施形態では、肌質の違いを考慮して顔領域を複数に分割し、分割した顔領域毎にキメ形状画像（肌断片画像）を生成し、更にその肌断片形状を変形したり、曲率を変更することで、三次元顔形状のモデリングを行う。ここで、図８は、キメ形状を用いた顔形状へのマッピング手法を説明するための図である。
【００９０】
ここで、本実施形態では、図８（Ａ）に示す顔領域を、例えば「（１）額からこめかみにかけての領域」、「（２）鼻筋を含む領域」、「（３）眼の周りの領域」、「（４）側面の領域」、「（５）鼻先から小鼻を含む領域」、「（６）頬を含む領域」、「（７）唇上を含む領域」、「（８）唇を含む領域」、「（９）顎を含む領域」の９つの領域に分割する。なお、顔領域に左右の対称性のある領域については、その対称側も同様に分割する処理を行う。なお、上述した分割は、例えばキメ形状変化の傾向毎や解剖学的に筋肉の組成が異なる領域毎に顔分割することができるが、分割する領域についてはこれに限定されるものではない。
【００９１】
本実施形態における顔形状モデルの生成手法では、まずキメ形状モデリング手段１８において、上述した分割部位毎に肌断片画像を作成する。そのため、本実施形態では、肌質を考慮したパラメータを設定して、上述した肌断片画像を取得する。
【００９２】
図８の例では、図８（Ａ）に示す顔の分割領域のうち、「（６）頬を含む領域」（図８（Ｂ））について、その分割領域の特徴を再現させるために、予め設定された分割領域に対応するパラメータを用いて、頬を含む領域のキメ形状の肌断片画像４１を生成する（図８（Ｃ））。また、本実施形態では、図８（Ｃ）の肌断片画像を、予め設定された三次元顔形状ポリゴン４２にマッピングする（図８（Ｄ））。本実施形態では、上述した処理を分割した部位毎に異なるキメ形状を再現しながら、その肌断片画像を用いて顔形状のモデリングを行う。
【００９３】
なお、マッピングされた画像は、画像生成手段２０により生成され、画面に表示される。このとき、本実施形態では、画像を拡大・縮小表示させたり、回転表示させることができる。図９は、三次元顔形状モデル生成時の表示画面例を示す図である。本実施形態では、画面等に表示される三次元顔形状モデル（三次元肌形状モデル）の画像に対して、拡大、縮小、及び所定方向への回転のうち、少なくとも１つを行うことができる。例えば、本実施形態では、図９（Ａ）に示すように、三次元顔形状ポリゴン４２の顔の部分領域毎に、対象の肌断片画像４１にマッピングされた様子を拡大表示にてユーザに提示することができる。また、本実施形態では、図９（Ｂ）に示すように、三次元顔形状ポリゴン４２を三次元（ｘ，ｙ，ｚ）の所定の方向に回転させることで、ユーザは、三次元顔形状ポリゴン４２に対して肌断片画像４１がマッピングされた内容を正確に確認することができる。
【００９４】
ここで、図１０は、顔の部分領域に対応する断片画像の形状の一例を示す図である。本実施形態では、図１０に示すように、肌断片形状４１−１〜４１−４を顔の部分領域に対応させて変形させる。また、本実施形態では、変形された肌断片形状４１毎に、その部分領域に対応する顔表面の曲線に対応させて曲率を変更することで、適切なマッピングを実現する。
【００９５】
＜肌形状のマッピング処理の具体例＞
ここで、上述した顔形状モデリングにおいて、例えば肌の微細形状のマッピング処理の具体例（アルゴリズム例）について、図を用いて説明する。図１１は、肌の微細形状へのマッピング処理の具体例を説明するための図である。また、図１２は、座標値を算出する場合を説明するための図である。
【００９６】
図１１（Ａ）では、顔形状モデルのデータ構造（三次元顔形状ポリゴン４２）として、顔形状を構成する各頂点について、実座標系での座標値（ｘ，ｙ，ｚ）、形状を、２次元的に展開したときの座標値（ｕ，ｖ）を有している。また、図１１（Ｂ）では、肌微細形状を構成する各頂点について、顔形状の局所部分をＸＹ平面で近似した座標系での座標値（ｐ，ｑ，ｒ）が設定されている。
【００９７】
処理手順としては、まず顔形状の実座標系と展開時座標系との長さの比を計算する。例えば、本実施形態では、顔形状上の稜線の両端点をａ１，ａ２としたとき、実座標系でのａ１−ａ２間の距離ｄ１と、展開時座標系でのａ１−ａ２間の距離ｄ２とを求め、ｄ１に対するｄ２の比の平均値ｅを求める。
【００９８】
次に、本実施形態では、肌微細形状の座標値（ｐ，ｑ，ｒ）に平均値ｅを乗算することで肌微細形状を縮小し、（ｐ’，ｑ’，ｒ’）を加算することで平行移動する。また、本実施形態では、肌微細形状を構成する各頂点（ｐ’，ｑ’，ｒ’）について、以下の（ア）〜（オ）を実施する。
（ア）顔形状を構成する各々の三角形領域の３頂点の座標値をａ１（ｕ１，ｖ１），ａ２（ｕ２，ｖ２），ａ３（ｕ３，ｖ３）としたときに、点ｂ（ｐ’，ｑ’）を内包する三角形領域を展開時座標系で特定する。
（イ）点ｂと点ａ１，ａ２，ａ３の各々を線分で結んだ時にできる３つの三角形の面積ｓ１〜ｓ３を、それぞれｓ１＝三角形ｂ・ａ２・ａ３の面積、ｓ２＝三角形ｂ・ａ３・ａ１の面積、ｓ３＝三角形ｂ・ａ１・ｓ２の面積とする。
（ウ）ａ１，ａ２，ａ３の実座標系での座標値をａ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１），ａ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２），ａ３（ｘ３，ｙ３，ｚ３）としたときに、点ｂの実座標系での座標値（ｘ’，ｙ’，ｚ’）を以下により求める。
ｘ’＝ｓ１・ｘ１＋ｓ２・ｘ２＋ｓ３・ｘ３
ｙ’＝ｓ１・ｙ１＋ｓ２・ｙ２＋ｓ３・ｙ３
ｚ’＝ｓ１・ｚ１＋ｓ２・ｚ２＋ｓ３・ｚ３
但し、この時点では、肌微細形状は平面として顔形状に貼り付けられる。
（エ）ａ１，ａ２，ａ３の法線ベクトルを上述した（ウ）と同じ式で補間することで、点ｂの法線ベクトル（ｘ’’，ｙ’’，ｚ’’）を算出する。
（オ）以下の式により肌微細形状に凹凸をつけることで、顔形状への肌微細形状の貼付けを完成する。
ｘ’＝ｘ’＋ｒ’・ｘ’’
ｙ’＝ｙ’＋ｒ’・ｙ’’
ｚ’＝ｚ’＋ｒ’・ｚ’’
本実施形態では、図１２に示すように、点ａ１，ａ２，ａ３の実座標系の座標値を補間することで、点ｂの平面上での座標値（ｘ’，ｙ’，ｚ’）を求め、続いて点ｂにおける法線ベクトル（ｘ’’，ｙ’’，ｚ’’）の方向に座標値を加算することで、凹凸を加味した点ｂの座標値を算出することができる。なお、上述の処理は、例えば上述した顔形状モデリング手段１９等で行うが、これに限定されるものではない。
【００９９】
＜顔形状の大局的変形＞
ここで、上述した本実施形態では、顔形状として、例えば楕円球や直方体等のように予め形状を設定しておき、顔形状を構成する各頂点の実座標系での座標値を（ｘ，ｙ，ｚ）とし、顔形状の実座標系での中心点を（ａ，ｂ，ｃ）とするとき、各頂点について以下の（ア）、（イ）の処理を実行することで、顔形状の大局的変形が可能となる。
（ア）（ａ，ｂ，ｃ）から（ｘ，ｙ，ｚ）の方向に伸びる半直線を生成し、これと楕円球又は直方体との交点（ｘ’，ｙ’．ｚ’）を求める。
（イ）以下の式により、楕円球又は直方体との補間によって頂点を（ｘ，ｙ，ｚ）から（ｘ’’，ｙ’’，ｚ’’）に移動させる
ｘ’’＝ｓｘ＋（１−ｓ）・ｘ’
ｙ’’＝ｓｙ＋（１−ｓ）・ｙ’
ｚ’’＝ｓｚ＋（１−ｓ）・ｚ’
なお、上述の処理は、例えば上述した顔形状モデリング手段１９等で行うが、これに限定されるものではない。
【０１００】
＜データの軽量化について＞
ここで、本実施形態では、上述した肌形状モデル生成処理を行うことにより、顔の各分割領域に対応した高精度な三次元肌形状モデルを取得することができるが、パラメータの設定内容等によっては、生成されるポリゴンの数が多くなるため処理時間等に影響が生じる可能性がある。そこで、本実施形態では、データの軽量化を行うために、所定の条件を満たす場合にポリゴン数を削減させてデータの軽量化を実現する。
【０１０１】
図１３は、データの軽量化手法を実現するための図である。図１３（Ａ）の例では、皮丘の形状は毛穴・皮溝と比べて特徴が少ない点に着目し、皮丘のポリゴンのみを粗くすることで、ポリゴン数を削減する。これにより、例えば図１３（Ａ）に示すポリゴン削減処理前（ＢＥＦＯＲＥ）については、毛穴（Ｐｏｒｅ）：０．０４、皮溝（Ｆｕｒｒｏｗ）：０．０４、皮丘（Ｒｉｄｇｅ）：０．０４のパラメータ条件で、８８６６６枚のポリゴン数であったのに対し、Ｐｏｒｅ：０．０４、Ｆｕｒｒｏｗ：０．０４、Ｒｉｄｇｅ：０．０８として皮丘のポリゴンのみを粗くすることで、４１０２９枚のポリゴン数に削減することができる（ＡＦＴＥＲ）。
【０１０２】
つまり、本実施形態では、図１３（Ｂ）に示すように断片画像の生成時点で、例えば毛穴、皮溝、皮丘のポリゴンの大きさを別々に設定する場合に、上述したように毛穴、皮溝と比べて比較的特徴の少ない皮丘のポリゴンのみを粗くする処理を行うことで、処理後のポリゴン数を削減する。なお、本実施形態では、皮丘だけでなく、毛穴や皮溝の粗くしてもよいが、その場合には皮丘の粗くする割合を、毛穴や皮溝に対する割合より大きくするのが好ましい。
【０１０３】
なお、上述したポリゴンの削減によるデータの軽量化は、例えばユーザからの指示により行ってもよく、また予め閾値となるポリゴン数やデータ量等を設定しておき、生成される顔形状モデルが、その設定したポリゴン数やデータ量の閾値を越える場合に、上述した軽量化処理を行ってもよい。なお、上述した軽量化処理は、例えば顔形状モデリング手段１９の判断によりポリゴン生成手段１７が行い、その後、キメ形状モデリング処理や顔形状モデリング処理等を再度行うことで実現できるが、これに限定されるものではない。
【０１０４】
＜応用例＞
次に、本実施形態を適用した応用例について説明する。図１４は、本実施形態を適用した第１応用例を説明するための図である。図１４の例では、上述した三次元顔形状のモーフィングを活用した顔形状シミュレーションの画面例を示している。
【０１０５】
例えば、本実施形態における肌形状モデル生成処理を実現するソフトウェア（プログラム）等において、例えば三次元顔形状モデルを、図１４（Ａ）に示すように予め設定された第１の形状（例えば、楕円等）から第２の形状（例えば、正方形）に段階的に変形させていくことで、結果的に図１４（Ｂ），（Ｃ）のように、三次元顔形状ポリゴンの形状を、第１の形状から第２の形状へ徐々に変形させて目標形状の三次元顔形状モデルを生成することが可能となる。
【０１０６】
つまり、本実施形態における顔形状モデリング手法を用いることで、例えば目標形状を初期データや最終データ、またその中間の形状データ等を細かく変形（ブレンド）することができる。また、本実施形態では、上述した目標形状に基づいて、上述した断片画像等を変形させ、更に顔形状に合わせて曲率等を変化させてマッピングすることで、通常二次元データで行う処理を、三次元肌形状モデルへ拡張して、各種のシミュレーションに適用することができる。
【０１０７】
また、図１５は、目標形状と三次元顔形状モデルとの対応関係を示す図である。なお、図１５の例では、まだ断片画像をマッピングされていない三次元顔形状ポリゴンが示されているが、断片画像がマッピングされた三次元顔形状モデルが表示されていてもよい。
【０１０８】
本実施形態では、図１５に示すように、上下左右に所定の形状（例えば、丸型、四角型、三角、逆三角）に変形させた目標形状を示し、ある目標形状から他の目標形状に対して段階的に変形させた内容をマップ化することができる。また、本実施形態では、目標形状自体も他の目標形状と混合させて変形（ブレンド）することができる。
【０１０９】
これにより、これまでは、様々なパターンの顔形状モデルを生成する場合に、データ一点一点を編集しなければならなかったが、上述したように目標形状を設定することで、簡単に変形し、中間のデータをブレンドしていくことができる。また、本実施形態を適用して図１５に示すようにマップ化することで、例えばユーザの顔の分析・評価等に用いられる顔立ちマップ等に適用することができる。更に、目標形状に合わせて断片画像を変形して三次元顔形状ポリゴンにマッピングすることで、高精度な三次元顔形状モデルを生成することができる。
【０１１０】
なお、顔立ちマップに適用する場合には、パラメータとして、例えば骨格系をベースに設定（前頭骨、頬骨、前顎骨、オトガイ等）することができ、また、入力される曲線、直線、子供、大人等の各種条件を、図１５に示す丸型、四角型、三角、逆三角に適用させることで、顔形状モデリングを顔立ちマップと対応づけて処理することができる。なお、顔立ちマップについては、例えば特許第３５２９９５４号公報や特許第３６１４７８３号公報に示されているマップ等を意味するが、これに限定されるものではない。
【０１１１】
＜肌・顔形状を加味した化粧肌シミュレーション＞
図１６は、本実施形態を適用した第２応用例を説明するための図である。図１６の例では、キメ形状の変化及び顔形状の変化の影響下での見え方の違いをシミュレーションする場合の適用例を示している。
【０１１２】
例えば、図１６では、「質感バリエーション」として、「肌質感１０」と定義された「つやカバー力」のキメや顔形状による影響をユーザに提供する例を示している。具体的には、「肌質感１０」に相当する化粧肌質感顔の三次元顔形状モデルを、上述した手法により生成し、更にそのモデルの生成時に使用したパラメータを変更することで、例えばつやカバーへの影響として、複数の条件による同一条件下での定量的なシミュレーションが可能となる。
【０１１３】
具体的には、図１６に示すように、「毛穴の大きさが大きめ」の場合には、その効果が２０％減となり、「皮丘の面積が広め」の場合には、その効果が１０％増となり、「顔の丸みが弱め」の場合には、影響なし等といったように、各質感へのキメや顔形状の影響をユーザに提供することができる。
【０１１４】
上述したように、本発明によれば、キメの形状と顔や手等の立体的な形状とを加味した肌形状モデルを生成することができる。これにより、定量的な形状シミュレーションを実現することができる。つまり、本発明によれば、肌のキメや立体的形状の影響を加味することで肌形状モデルの表現力が格段に向上する。また、本発明によれば、肌や顔の変形を定量的に行うことができる。
【０１１５】
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１６】
１０  肌形状モデル生成装置
１１  入力手段
１２  出力手段
１３  記憶手段
１４  毛穴生成手段
１５  領域分割手段
１６  皮丘皮溝決定手段
１７  ポリゴン生成手段
１８  キメ形状モデリング手段
１９  顔形状モデリング手段（肌形状モデリング手段）
２０  画像生成手段
２１  送受信手段
２２  制御手段
３１  入力装置
３２  出力装置
３３  ドライブ装置
３４  補助記憶装置
３５  メモリ装置
３６  ＣＰＵ
３７  ネットワーク接続装置
３８  記録媒体
４０  断片画像
４１  肌断片画像
４２  三次元顔形状ポリゴン
【図１】
0005950335.tif 000002
【図２】
0005950335.tif 000003
【図３】
0005950335.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005950335.tif 000006
【図６】
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【図１２】
0005950335.tif 000008
【図７】
0005950335.tif 000009
【図８】
0005950335.tif 000010
【図９】
0005950335.tif 000011
【図１０】
0005950335.tif 000012
【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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