(57)【要約】【課題】伸縮の発生した布地の質感を高い精度で再現した画像を提供することが可能な、布地画像処理装置、布地画像処理方法、および布地画像処理プログラムを提供する。【解決手段】本発明の布地画像処理装置は、複数の異なる伸縮状態にある布地から取得した、複数の異なる伸縮状態毎の観察方向及び光源の照射方向に対応した反射光の強度から、布地の複数の異なる伸縮状態毎における観察方向及び光源の照射方向に基づいた輝度値を算出する輝度値算出関数を生成する手段と、布地の仮想的な三次元形状モデルをレンダリングした場合における画像の、布地に対応する領域の各画素点の伸縮状態を抽出する手段と、画素点の伸縮状態に対応する輝度値算出関数を選択する手段と、画素点の輝度値を輝度値算出関数により算出する手段と、を含む。【選択図】図１
2018180630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる伸縮状態にある布地から取得した、
前記複数の異なる伸縮状態毎の観察方向及び光源の照射方向に対応した反射光の強度から、
前記布地の前記複数の異なる伸縮状態毎における前記観察方向及び光源の照射方向に基づいた輝度値を算出する輝度値算出関数を生成する手段と、
布地の仮想的な三次元形状モデルをレンダリングした場合における画像の、前記布地に対応する領域の各画素点の伸縮状態を抽出する手段と、
前記画素点の伸縮状態に対応する前記輝度値算出関数を選択する手段と、
前記画素点の輝度値を前記輝度値算出関数により算出する手段と、
を含む、布地画像処理装置。
【請求項２】
前記複数の異なる伸縮状態毎の反射光の強度が、
複数の異なる伸縮状態にある布地を固定するステージを有する装置を用いて取得される、
請求項１に記載の布地画像処理装置。
【請求項３】
前記複数の異なる伸縮状態毎の反射光の強度が、
前記複数の異なる伸縮状態毎の布地を撮像した撮像画像の各画素の輝度値に基づいて求められ、
前記輝度値算出関数が、
前記撮像画像の各画素の前記輝度値に基づいて生成される、
請求項１または請求項２に記載の布地画像処理装置。
【請求項４】
コンピュータが実行する布地画像処理方法であって、
複数の異なる伸縮状態にある布地から取得した、
前記複数の異なる伸縮状態毎の観察方向及び光源の照射方向に対応した反射光の強度から、
前記布地の前記複数の異なる伸縮状態毎における前記観察方向及び光源の照射方向に基づいた輝度値を算出する輝度値算出関数を生成するステップと、
布地の仮想的な三次元形状モデルをレンダリングした場合における画像の、前記布地に対応する領域の各画素点の伸縮状態を抽出するステップと、
前記画素点の伸縮状態に対応する前記輝度値算出関数を選択するステップと、
前記画素点の輝度値を前記輝度値算出関数により算出するステップと、
を含む、布地画像処理方法。
【請求項５】
前記輝度値算出関数を生成するステップにおいて、
前記複数の異なる伸縮状態毎の反射光の強度が、
複数の異なる伸縮状態にある布地を固定するステージを有する装置を用いて取得される、
請求項４に記載の布地画像処理方法。
【請求項６】
前記輝度値算出関数を生成するステップにおいて、
前記複数の異なる伸縮状態毎の反射光の強度が、
前記複数の異なる伸縮状態毎の布地を撮像した撮像画像の各画素の輝度値に基づいて求められ、
前記輝度値算出関数が、
前記撮像画像の各画素の前記輝度値に基づいて生成される、
請求項４または請求項５に記載の布地画像処理方法。
【請求項７】
コンピュータに実行させる布地画像処理プログラムであって、
複数の異なる伸縮状態にある布地から取得した、
前記複数の異なる伸縮状態毎の観察方向及び光源の照射方向に対応した反射光の強度から、
前記布地の前記複数の異なる伸縮状態毎における前記観察方向及び光源の照射方向に基づいた輝度値を算出する輝度値算出関数を生成する処理と、
布地の仮想的な三次元形状モデルをレンダリングした場合における画像の、前記布地に対応する領域の各画素点の伸縮状態を抽出する処理と、
前記各画素点の伸縮状態に対応する前記輝度値算出関数を選択する処理と、
前記画素点の輝度値を前記輝度値算出関数により算出する処理と、
を前記コンピュータに実行させる、布地画像処理プログラム。
【請求項８】
前記輝度値算出関数を生成する処理において、
前記複数の異なる伸縮状態毎の反射光の強度が、
複数の異なる伸縮状態にある布地を固定するステージを有する装置を用いて取得される、
請求項７に記載の布地画像処理プログラム。
【請求項９】
前記輝度値算出関数を生成する処理において、
前記複数の異なる伸縮状態毎の反射光の強度が、
前記複数の異なる伸縮状態毎の布地を撮像した撮像画像の各画素の輝度値に基づいて求められ、
前記輝度値算出関数が、
前記撮像画像の各画素の前記輝度値に基づいて生成される、
請求項７または請求項８に記載の布地画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＣＧ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ、コンピュータグラフィックス）を用い、衣服などの布地の画像を生成する布地画像処理装置、および布地画像処理方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットの普及により、消費者が店頭で商品を直接に確認することをせずに、自宅の端末（パーソナルコンピュータなど）や携帯端末（パッド型コンピュータ、スマートフォンなど）から、ウェブ（Ｗｅｂ）上のショッピングサイトにおいて商品を確認して購入する機会が増加している。ショッピングにおいては、取り扱っている商品の画像が表示されており、消費者が購入する商品の形態を確認する一つの目安となっている。しかし、商品が衣服などの布地で形成された服飾品である場合、その布地の質感が購入を決定する際の重要な決め手となる場合が多く、衣服の布地の質感を加味した画像を提示する必要がある。
【０００３】
ＣＧにより、衣服品などの布地の質感を画像において再現する際、ＢＲＤＦ（Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ、双方向反射率分布関数、非特許文献１参照）や、ＢＴＦ（Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｘｔｕｒｅ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ、双方向テクスチャ関数、非特許文献２参照）などの関数が用いられている。この関数を用いて布地の素材表面の光の反射をシミュレーションし、布地の画像における画素値を算出している。ＢＲＤＦおよびＢＴＦは、照明方向および観察方向における反射光の強度を再現するため、布地の質感再現を得る為の観察形態（観察による布地の見え方を決定する画像の形態、例えば観察による質感）を正確に再現することができる（例えば、特許文献１、特許文献２参考）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２８２５８７号公報
【特許文献２】特許第４８０２６７６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｃｏｏｋ  ａｎｄ  Ｔｏｒｒａｎｃｅ，  “Ａ  Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ  Ｍｏｄｅｌ  ｆｏｒ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ，”  ＡＣＭ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ，  １（１）  ｐｐ．７−２４，  １９８２．
【非特許文献２】Ｄａｎａ，  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｘｔｕｒｅ  ｏｆ  Ｒｅａｌ−Ｗｏｒｌｄ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ，”  ＡＣＭ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ，  １８（１）  ｐｐ．１−３４，  １９９９．
【非特許文献３】Ｚｈａｏ，  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｍｏｄｕｌａｒ  Ｆｌｕｘ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ：  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ  ｏｆ  Ｈｉｇｈ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｖｏｌｕｍｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｒｅｐｅａｔｅｄ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ”，  ＡＣＭ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ，  ３２（４），  ｐｐ．１−１２，  ２０１３．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＣＧの画像において衣服の観察形態を再現する際、衣服を形成する布地の質感は常時一様であるとは限らない。衣服は人間が着衣した場合、関節の曲げ伸ばしなどにより、布地の伸縮が発生しうる。従って、消費者に観察させる衣服を再現した画像を生成する際、人間が装着した衣服における布地を十全に再現するためには、衣服の着用時における布地の各部における伸縮状態に対応した観察形態も再現することが必要となる。
【０００７】
図１１は布地の伸縮の違いを示す模式図である。衣服６００は、人物が着衣した状態によっては、関節の曲げ伸ばし、身体の反りなどで特定の方向に布地に力が働き、衣服の繊維の弾性による伸縮、あるいは衣服を構成する織物の糸（経糸あるいは緯糸）の密度変化が生じる。例えば、図１１の（ａ）において、ひじ関節付近の袖は、人物がひじを曲げることにより力が発生し、大きく伸縮度が変化する。図１１の（ｂ）において胴回り付近の布地は人物が伸びの姿勢を取ることで布地に力が発生し、多少の伸縮度の変化が起きる。このように、着衣時の衣服の質感を十全に再現するためには、関節の曲げ伸ばしや身体の反りの箇所など、布地の伸び縮みされた状態での見えも再現できなければならない。
【０００８】
図１２は布地に力のかかった状態とそうでない状態での布地の糸の密度の違いを示す模式図である。布地４５０は力が一定方向にかかると（図中では、黒矢印で示す経糸の方向に張力がかけられたとする）、その方向にある経糸あるいは緯糸の繊維が伸縮する、あるいは、糸の密度（単位長さ当たりの糸の本数）が変化する（図中では経糸の単位長さ当たりの本数が増加する）。これにより、経糸の方向へ照明が入射したときの反射と、緯糸の方向へ照明が入射したときの反射の違い、いわゆる異方性反射特性が、布地に力のかからない時（図１２の（ａ））と力のかかっている時（図１２の（ｂ））とで異なる。また、布地にかかる力が大きいほど、異方性反射特性の変化は大きくなる。
【０００９】
しかしながら、従来の質感再現システム（ＣＧ）においては、伸縮のない状態におけるＢＲＤＦあるいはＢＴＦのみを用いた再現に限って対応しており、衣服における布地の異なる伸縮状態における観察形態に対応していない。このため、異なる伸縮状態における布地の質感をＣＧにおいて正確に再現することは困難であった。これに対して、例えば、非特許文献３のように、布地の織りや繊維の構造をモデル化することで、布地の伸縮時の構造をシミュレーションし、その質感を再現する方法が考えられている。しかし、この方法は布地の織り構造や繊維の構造があらかじめ既知であり、特殊な計測装置が必要であり、なおかつそれらを数式モデルとして表現することが可能な素材に限定されるため、任意の布地の伸縮時の質感を再現できるわけではなかった。
【００１０】
上述したように、布地の観察形態はその伸縮状態に対応して異なる。このため、織物のように伸縮状態に伴う異方性反射特性の変化の大きい布地においては、伸縮していない領域で観察される観察形態と伸縮している領域で観察される観察形態とは異なった形態となる。したがって、従来の質感再現システム（ＣＧ）においては、衣服の伸縮状態の異なる領域における質感の再現の精度が低いため、消費者に対して実際と大きく異なる衣服の画像を提供することとなる。この結果、消費者が購入後に手にする商品とショッピングサイトの画像の商品との質感に差異を感じてしまう場合がある。
【００１１】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、比較的伸縮性の高い織物など、伸縮状態によって反射の振る舞いが大きく異なるような布地であっても、伸縮の発生した布地の質感を高い精度で再現した画像を提供することが可能な、布地画像処理装置、布地画像処理方法、および布地画像処理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】
【００１２】
上記課題を解決するための本発明の一局面は、複数の異なる伸縮状態にある布地から取得した、複数の異なる伸縮状態毎の観察方向及び光源の照射方向に対応した反射光の強度から、布地の複数の異なる伸縮状態毎における観察方向及び光源の照射方向に基づいた輝度値を算出する輝度値算出関数を生成する手段と、布地の仮想的な三次元形状モデルをレンダリングした場合における画像の、布地に対応する領域の各画素点の伸縮状態を抽出する手段と、画素点の伸縮状態に対応する輝度値算出関数を選択する手段と、画素点の輝度値を輝度値算出関数により算出する手段と、を含む、布地画像処理装置である。
【００１３】
また、複数の異なる伸縮状態毎の反射光の強度が、複数の異なる伸縮状態にある布地を固定するステージを有する装置を用いて取得されてもよい。
【００１４】
また、複数の異なる伸縮状態毎の反射光の強度が、複数の異なる伸縮状態毎の布地を撮像した撮像画像の各画素の輝度値に基づいて求められ、輝度値算出関数が、撮像画像の各画素の輝度値に基づいて生成されてもよい。
【００１５】
また、本発明の他の局面は、コンピュータが実行する布地画像処理方法であって、複数の異なる伸縮状態にある布地から取得した、複数の異なる伸縮状態毎の観察方向及び光源の照射方向に対応した反射光の強度から、布地の複数の異なる伸縮状態毎における観察方向及び光源の照射方向に基づいた輝度値を算出する輝度値算出関数を生成するステップと、布地の仮想的な三次元形状モデルをレンダリングした場合における画像の、布地に対応する領域の各画素点の伸縮状態を抽出するステップと、画素点の伸縮状態に対応する輝度値算出関数を選択するステップと、画素点の輝度値を輝度値算出関数により算出するステップと、を含む、布地画像処理方法である。
【００１６】
また、輝度値算出関数を生成するステップにおいて、複数の異なる伸縮状態毎の反射光の強度が、複数の異なる伸縮状態にある布地を固定するステージを有する装置を用いて取得されてもよい。
【００１７】
また、輝度値算出関数を生成するステップにおいて、複数の異なる伸縮状態毎の反射光の強度が、複数の異なる伸縮状態毎の布地を撮像した撮像画像の各画素の輝度値に基づいて求められ、輝度値算出関数が、撮像画像の各画素の輝度値に基づいて生成されてもよい。
【００１８】
また、本発明の他の局面は、コンピュータに実行させる布地画像処理プログラムであって、複数の異なる伸縮状態にある布地から取得した、複数の異なる伸縮状態毎の観察方向及び光源の照射方向に対応した反射光の強度から、布地の複数の異なる伸縮状態毎における観察方向及び光源の照射方向に基づいた輝度値を算出する輝度値算出関数を生成する処理と、布地の仮想的な三次元形状モデルをレンダリングした場合における画像の、布地に対応する領域の各画素点の伸縮状態を抽出する処理と、各画素点の伸縮状態に対応する輝度値算出関数を選択する処理と、画素点の輝度値を輝度値算出関数により算出する処理と、をコンピュータに実行させる、布地画像処理プログラムである。
【００１９】
また、輝度値算出関数を生成する処理において、複数の異なる伸縮状態毎の反射光の強度が、複数の異なる伸縮状態にある布地を固定するステージを有する装置を用いて取得されてもよい。
【００２０】
また、輝度値算出関数を生成する処理において、複数の異なる伸縮状態毎の反射光の強度が、複数の異なる伸縮状態毎の布地を撮像した撮像画像の各画素の輝度値に基づいて求められ、輝度値算出関数が、撮像画像の各画素の輝度値に基づいて生成されてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、伸縮の発生した布地の質感を高い精度で再現した画像を提供することが可能な布地画像処理装置、布地画像処理方法、および布地画像処理プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る布地画像処理システムの構成例を示す図
【図２】撮像画像テーブルの構成例を示す図
【図３】輝度値算出関数テーブルの構成例を示す図
【図４】撮像機構装置における各部の相対的な位置関係を説明する図
【図５】撮像機構装置の球面座標系における座標位置及び移動の制御を説明する図
【図６】ステージに配置する布地を説明する図
【図７】撮像画像を撮像する処理の例を示すフローチャート
【図８】布地の撮像画像データから輝度値算出関数を生成する処理の例を示すフローチャート
【図９】ＣＧにおいて布地の観察形態を再現する処理の例を示すフローチャート
【図１０】伸縮度マップの生成を説明する概念図
【図１１】衣服上の伸縮度の違いを示す模式図
【図１２】伸縮度の異なる面における布地の繊維の密度の差異を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。以降、布地の伸縮度とは、布地に働く力により伸び縮みしたときの布地の縦方向、横方向それぞれの長さと、力がかけられていないときの布地の縦方向、横方向それぞれの長さとの各比率としてあらわす。布地に力が働かない（ニュートラルな）状態の伸縮度は縦横それぞれ１である。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態に係る布地画像処理システムの構成例を示す図である。布地画像処理システムは、画像再現装置１、撮像画像取得装置２および撮像機構装置３（布地画像処理装置）の各々を備えている。
【００２５】
画像再現装置１は、ＣＧにより作成した布地の三次元形状モデルをレンダリングすることにより得られる画像表示する際、布地の伸縮度が異なる領域の画素ごとに、伸縮度に対応した輝度値算出関数であるＢＴＦを用いて輝度値を求め、この輝度値を反映させた階調度の画素からなる二次元画像を生成し、外部の表示装置に表示する。また、画像再現装置１は、表示装置を含んでもよく、この表示装置に上記観察形態の二次元画像を表示するように構成してもよい。
【００２６】
撮像画像取得装置２は、画像再現装置１がＢＴＦを生成するために用いる布地の撮像画像を取得するための装置である。具体的には、撮像画像取得装置２は、複数の伸縮度の異なる対象の布地を後述のステージ３０４上に設置し、後述する画像撮像部２０４の位置および光源３０１の位置を変えながら、画像撮像部２０４の位置および光源３０１の位置の各々が異なる組み合わせごとに撮像する。
【００２７】
撮像機構装置３は、撮像画像取得装置２の制御により、画像撮像部２０４の位置及び光源３０１の位置の各々を、上記ステージ３０４に対して相対的に移動させる機構を備えている。
【００２８】
画像再現装置１は、画像正規化部１０１、部分撮像画像抽出部１０２、輝度値関数生成部１０３、三次元形状生成部１０４、伸縮度抽出部１０５、輝度値算出部１０６、表示制御部１０７、撮像画像データベース１０８及び輝度値算出関数データベース１０９の各々を備えている。
【００２９】
画像正規化部１０１は、透視投影の歪みを補正するため、撮像画像取得装置２が撮像した撮像画像の各々を画像撮像部２０４の観察方向に対して垂直な面に投影した画像とする、正規化の処理を行う。
【００３０】
部分撮像画像抽出部１０２は、画像正規化部１０１が正規化した正規化撮像画像の各々から、布地の撮像された領域を、伸縮度毎に抽出する。
【００３１】
輝度値関数生成部１０３は、画像撮像部２０４の位置及び光源３０１の位置の組み合わせ毎、伸縮度毎の撮像画像の各々を用いて、伸縮度毎のＢＴＦを輝度値算出関数として生成する。
【００３２】
三次元形状生成部１０４は、ユーザがシーン設定として入力する仮想空間の設定における物体（布地を含む）の形状、観察方向、光源の配置に対応した仮想の三次元形状モデル（以下、三次元形状ともいう）を、三次元仮想空間に生成する。
【００３３】
伸縮度抽出部１０５は、三次元形状生成部１０４が生成した三次元形状において、上記観察方向から観察される布地の領域における伸縮度マップを抽出する。
【００３４】
輝度値算出部１０６は、伸縮度抽出部１０５が生成した伸縮度マップから、それぞれの観察画像の画素毎の伸縮度を抽出する。そして、輝度値算出部１０６は、当該画素における伸縮度に対応するＢＴＦを選択し、選択したＢＴＦに対して仮想空間のシーン設定における照明光の色、照明光の強度、観察方向、光源の位置を代入することで、各画素の輝度値（階調度）を算出する。ここで、ＢＴＦは複数の光の波長に対応して、輝度値関数生成部１０３により生成されている。例えば、ＲＧＢ（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ）の３波長ごとにＢＴＦが生成され、輝度値算出部１０６は、画素毎に各波長のＢＴＦの反射光の輝度値を合成して、画素の輝度値を算出する。
【００３５】
表示制御部１０７は、輝度値算出部１０６が各画素の輝度値を算出した表示画像を、図示しない表示装置に対して表示する。
【００３６】
撮像画像データベース１０８には、撮像画像のデータが撮像画像取得装置２により書き込まれて記憶されている。また、撮像画像データベース１０８には、撮像画像データが記憶されている領域のアドレスを示す撮像画像テーブルが記憶されている。
【００３７】
図２は、撮像画像データベース１０８に記憶されている撮像画像テーブルの構成例を示す図である。図２に示すように、撮像画像テーブルは、観察座標値及び光源座標値の各々の組み合わせと、この組み合わせに対応した撮像画像データの記憶されている領域のアドレスである撮像画像アドレスとの対応を示している。後述するように、撮像画像取得装置２により撮像された各撮像画像データは、球面座標系における観察座標値と光源座標値との組み合わせ毎に、撮像画像取得装置２により撮像画像データベース１０８に対して書き込まれ記憶される。このため、撮像画像テーブルには、観察座標値と光源座標値との組み合わせ毎に、この組み合わせの位置において撮像された撮像画像データが記憶されている撮像画像データベース１０８における領域を示す撮像画像アドレスが記載されている。
【００３８】
図１に戻り、輝度値算出関数データベース１０９には、各伸縮度に対応したＢＴＦである伸縮度別輝度値算出関数が、輝度値関数生成部１０３により書き込まれて記憶されている。
【００３９】
図３は、輝度値算出関数データベース１０９に記憶されている輝度値算出関数テーブルの構成例を示す図である。図３に示すように、輝度値算出関数テーブルは、伸縮度（縦方向、横方向）と輝度値算出関数アドレスとの対応を示している。輝度値算出関数は、輝度値算出関数データベース１０９の所定の領域に、輝度値関数生成部１０３により書き込まれて記憶されている。輝度値算出関数アドレスは、輝度値算出関数データベース１０９において、輝度値算出関数が記憶されている領域のアドレスを示している。
【００４０】
図１に戻り、撮像画像取得装置２は、光源制御部２０１、ステージ制御部２０２、撮像制御部２０３及び画像撮像部２０４の各々を備えている。
【００４１】
また、撮像機構装置３は、光源３０１、光源機構部３０２、ステージ機構部３０３及びステージ３０４の各々を備えている。
【００４２】
図４は、撮像機構装置３の構成例におけるステージ３０４、光源３０１及び画像撮像部２０４の各々の相対的な位置関係を説明する図である。
【００４３】
ステージ３０４は、ステージ制御部２０２により駆動されるステージ機構部３０３に取り付けられている。ステージ機構部３０３は、ステージ３０４の表面３０４Ｓに平行にステージ３０４に設けられた回転軸３１２を回転方向Ｑ１に回転させ、画像撮像部２０４の観察方向と表面３０４Ｓとの角度（後述する球面座標系における角度（天頂角）θν）を調整する機構を有している。また、ステージ機構部３０３は、上記回転軸３１２の一端及び他端の各々が回転自在に取り付けられた固定具３１１Ａ、固定具３１１Ｂそれぞれが固定された固定具３１１の表面３１１Ｓに対して垂直な、固定台３１８に回転自在に取り付けられた回転軸３１３を回転方向Ｑ２に回転させ、画像撮像部２０４の観察方向と表面３０４Ｓとの角度（後述する球面座標系における角度（方位角）φν）を調整する機能を有している。また、ステージ３０４の表面３０４Ｓの角度調整においては、画像撮像部２０４の観察方向がステージ３０４の表面３０４Ｓの中心点３０４Ｃと常に一致するように制御される。
【００４４】
光源３０１は、光源制御部２０１により駆動される光源機構部３０２に取り付けられている。光源機構部３０２は、光源３０１が固定された固定具３１４に取り付けられた回転軸３１５を回転方向Ｒ１に回転させ、光源３０１の光の照射方向と表面３０４Ｓとの角度（後述する球面座標系における角度（天頂角）θｌ）を調整する機構を有している。また、光源機構部３０２は、上記回転軸３１５が回転自在に取り付けられた固定具３１６が固定された固定具３１７の表面３１７Ｓに対して垂直な回転軸（不図示）を、円盤状の固定台３１８の外周に沿って回転方向Ｒ２に回転させ、光源３０１の光の照射方向と表面３０４Ｓとの角度（後述する球面座標系における角度（方位角）φｌ）を調整する機能を有している。また、光源３０１の光の照射方向の角度調整においては、光源３０１の光の照射方向がステージ３０４の表面３０４Ｓの中心点３０４Ｃと常に一致するように制御される。
【００４５】
図５は、図４に示した撮像機構装置３による球面座標系における画像撮像部２０４及び光源３０１の座標位置及び移動の制御を説明する図である。
【００４６】
図５において、球面座標系４００は、ステージ３０４の表面３０４Ｓにおける中心点３０４Ｃを原点として構成されている。撮像機構装置３は、画像撮像部２０４の観察座標値及び光源３０１の光源座標値の各々が、球面座標系４００における半径ｄの球面４０１の面上において移動するように構成されている。すなわち、球面座標系４００において、観察座標値は、Ｐ（ｄ，θν，φν）とで表される。この観察座標値Ｐ（ｄ，θν，φν）における観察方向は、ＰＤ（θν，φν）である。また、球面座標系４００において、光源座標値は、Ｌ（ｄ，θｌ，φｌ）とで表される。この光源座標値Ｌ（ｄ，θｌ，φｌ）における光の照射方向は、ＬＤ（θｌ，φｌ）である。このため、観察方向ＰＤ（θν，φν）及び照射方向ＬＤ（θｌ，φｌ）の各々は、中心点３０４Ｃを原点とし、ステージ３０４の表面３０４Ｓに対する法線を極（天頂角０度）としたときの球面座標系における天頂角（θν，θｌ）と方位角（φν，φｌ）とで表している。
【００４７】
ここで、球面４０１の面上に格子状に線を引き、一方の線と、この一方の線に対して垂直な他方の線とが交差した座標点である交差座標点を、上記観察座標値Ｐ（ｄ，θν，φν）及び光源座標値Ｌ（ｄ，θｌ，φｌ）を移動させる座標値として用いてもよい。隣接する交差座標点の距離は、球面４０１の面上で同一となるように一方の線と他方の線とを形成する。
【００４８】
また、図５に示す様に、ステージ３０４の表面３０４Ｓ上に素材（布地）４５０を設置し、観察座標値Ｐ（ｄ，θν，φν）及び光源座標値Ｌ（ｄ，θｌ，φｌ）を移動させつつ、画像撮像部２０４により素材４５０の撮像画像を撮像する。すなわち、光源３０１から放射された光が素材により反射され、この反射光の強度を画像撮像部２０４で測定する。画像撮像部２０４は、反射光の強度を測定できる装置であれば特に限定されず、例えば、光センサ、カメラを用いることができる。すでに説明したＢＲＤＦは素材の反射光の強度を点（光センサで取得）で、ＢＴＦは素材からの反射光の強度を面（カメラで取得）で表現する。画像撮像部２０４及び光源３０１を、例えば、天頂角（θν，θｌ）方向の角度をそれぞれ１０°単位（単位角度）で０°から８０°までの天頂角移動範囲内で移動させ、方位角（φν，φｌ）方向の角度をそれぞれ３０°単位（単位角度）で０°から３３０°までの方位角移動範囲内で移動させる場合、１１６６４点の観察座標値Ｐ及び光源座標値Ｌの組み合わせ（計測ジオメトリ）が得られる。
【００４９】
また、本実施形態においては、一例として図４の撮像機構装置３を用い、球面４０１上において観察座標値Ｐ（ｄ，θν，φν）及び光源座標値Ｌ（ｄ，θｌ，φｌ）を移動させている。しかしながら、観察座標値Ｐ（ｄ，θν，φν）及び光源座標値Ｌ（ｄ，θｌ，φｌ）の各々を、球面４０１上において移動させることができれば、どのような機構を用いてもよい。
【００５０】
図１に戻り、光源制御部２０１は、図４の光源機構部３０２における回転軸３１５及び固定具３１７に取り付けられた図示しない回転軸の各々を回転させる制御を行い、図５の球面座標系４００における光源３０１の光源座標値を制御する。
【００５１】
ステージ制御部２０２は、図４のステージ機構部３０３における回転軸３１２及び回転軸３１３の各々を回転させる制御を行い、図６の球面座標系４００における画像撮像部２０４の観察座標値を制御する。
【００５２】
図６は、本実施形態におけるステージ３０４に配置する布地４５０を説明する図である。図６に示すように、ステージ３０４の表面３０４Ｓ上には、撮像対象である複数の布地４５０が、伸縮度の異なる状態においてそれぞれ配置され固定されている。具体的には、例えば、円形のステージ３０４の表面３０４Ｓ上の略中心に、伸縮度が縦横ともに１（ニュートラル状態）の矩形状の布地が配置される。そして、ニュートラル状態の布地の上下方向及び左右方向に、縦方向及び横方向への伸縮度を変えた複数の布地を並べて配置する。ここで、力が働いていない（伸縮していない）状態での布地をニュートラル状態の布地とすると、それぞれ伸縮度の異なる布地にはニュートラル状態においては同一の縦横長さである、同一柄を示すものを設置する。すなわち、ステージ３０４に配置する複数の布地４５０には、伸縮していない状態において同形状の、同じ布地を用いる。布地は縦方向、横方向それぞれに力をかけた状態でステージの各位置に設置する。布地に力をかけてステージに設置する方法として、例えば、素材の裏面に接着剤を塗布し、布地に力をかけた状態を保って、裏面を表面３０４Ｓに対して貼着させることで密着させても良い。
【００５３】
図５で示す球面座標系４００における球面４０１の面上で、表面３０４Ｓの中心点３０４Ｃに対して画像撮像部２０４の観察座標値および光源３０１の光源座標値を相対的に移動させつつ、ステージ３０４の表面３０４Ｓ上の布地４５０を撮像する。これにより、画像撮像部２０４の観察方向と光源３０１の光の照射方向との組み合わせ毎に、複数の異なる伸縮度の布地４５０の表面からの反射光の強度を得ることができる。
【００５４】
光源制御部２０１は、光源機構部３０２を制御して稼働させ、光源３０１の位置を画像撮像部２０４の位置に対して相対的に移動させる制御を行う。
【００５５】
ステージ制御部２０２は、ステージ機構部３０３を制御して稼働させ、ステージ３０４の位置を画像撮像部２０４の位置に対して相対的に移動させる制御を行う。
【００５６】
撮像制御部２０３は、ステージ３０４に対して、画像撮像部２０４の観察座標値及び光源３０１の光源座標値の各々と、ステージ３０４の表面３０４Ｓの中心点３０４Ｃとの位置関係が相対的に変化する毎に、画像撮像部２０４に対して撮像画像を撮像させる撮像制御信号を出力する。
【００５７】
画像撮像部２０４は、観察座標値及び光源座標値の各々と、ステージ３０４の表面３０４Ｓの中心点３０４Ｃとの位置関係が相対的に変化する毎に撮像制御部２０３から供給される撮像制御信号に基づいてステージ３０４上の布地４５０を撮像する。
【００５８】
また、撮像制御部２０３は、画像撮像部２０４が撮像した撮像画像を撮像画像データとして、撮像画像データベース１０８に対して書き込んで記憶させる。また、撮像制御部２０３は、撮像画像データを書き込んだ際、撮像画像データベース１０８のどの領域に書き込んだのかを示す撮像画像アドレスを、撮像画像データを撮像した観察座標値と光源座標値との組み合わせに対応させ、撮像画像テーブルに書き込んで記憶させる。
【００５９】
＜画像撮像処理＞
次に、図７を用いて本実施形態による布地画像処理装置において、撮像画像を撮像する処理の例を説明する。図７は、本実施形態による撮像画像を撮像する処理の例を示すフローチャートである。ステージ３０４の表面３０４Ｓには、素材として布地４５０が設置されて配置されている。
【００６０】
ステップＳ１０１：
作業者が、天頂角θν及び天頂角θｌの各々と、方位角φν及び方位角φｌの各々との移動の角度範囲、また変化させる単位角度などの計測条件を、図示しない入力手段（例えば、キーボードなど）により布地画像処理装置に対して入力する。
【００６１】
ステップＳ１０２：
光源制御部２０１は、光源機構部３０２を制御し、光源３０１の光源座標値を初期の座標値（初期位置）に移動させる。また、ステージ制御部２０２は、ステージ機構部３０３を制御し、ステージ３０４の表面３０４Ｓを初期の座標値（初期位置）に移動させる。光源制御部２０１及びステージ制御部２０２の各々は、上述したように所定の光源座標値、観察座標値それぞれが移動したこと、すなわち、光源３０１及びステージ３０４の表面３０４Ｓが移動したことを、観察座標値、光源座標値とともに撮像制御部２０３に対して通知する。
【００６２】
ステップＳ１０３：
撮像制御部２０３は、光源座標値、観察座標値それぞれが移動したことが通知されると、ステージ３０４の表面３０４Ｓに密着させる等して配置した布地４５０を、画像撮像部２０４に撮像させる。
【００６３】
ステップＳ１０４：
撮像制御部２０３は、画像撮像部２０４から、撮像された撮像画像データが供給されると、この撮像画像データを撮像画像データベース１０８に対して書き込んで記憶させる（一時保存）。また、撮像制御部２０３は、撮像画像データベース１０８における撮像画像データを書き込んだ領域を示す撮像画像アドレスを、観察座標値及び光源座標値に対応させて、撮像画像テーブルとして撮像画像データベース１０８に書き込んで記憶させる。
【００６４】
このとき、撮像制御部２０３は、光源制御部２０１から供給される光源３０１の光の放射強度に対応して、撮像画像データにおける各画素の反射光の輝度値を浮動小数点で表現するＨＤＲ（ｈｉｇｈ  ｄｙｎａｍｉｃ  ｒａｎｇｅ）フォーマットで、撮像画像データベース１０８に対して書き込んで記憶させる。例えば、既知のＯｐｅｎＥＸＲ（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  ＆  Ｍａｇｉｃ  社）などのＨＤＲフォーマットを用いることができる。また、後述するステップＳ１０７により露光時間を標準値（撮像条件として予め設定されている所定の露光時間）に対して所定の割合で低下させて（短くして）撮像画像データを取得した場合、撮像制御部２０３は、取得した反射光の輝度値を、露光時間を標準値より低下させた割合に基づいて増加させて、撮像画像データベース１０８に対して書き込んで記憶させる。例えば、露光時間を標準値の１／１０の割合で低下させて撮像画像を撮像した場合、取得した反射光の輝度値を１０倍として記憶させる。
【００６５】
また、複数の露光時間の異なる撮像画像データから、一枚のＨＤＲフォーマットの撮像画像データへ変換する方法は、既知の方法のいずれを使用してよい。（例えば、Ｒｅｉｎｈａｒｄ  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｈｉｇｈ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｇｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ：  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，  Ｄｉｓｐｌａｙ，  ａｎｄ  Ｉｍａｇｅ−ｂａｓｅｄ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  ２ｎｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，”  Ｍｏｒｇａｎ  Ｋａｕｆｍａｎｎ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，  ２０１０  などの記載を参照）。
【００６６】
ステップＳ１０５：
撮像制御部２０３は、撮像画像データベース１０８に書き込んだ撮像画像データにおける画素それぞれの画素値（輝度値、階調度等）の解析を行う。ここで、撮像制御部２０３は、撮像画像データにおける画素の中で、画素値が飽和している画素の有無を確認する。撮像制御部２０３は、例えば、画素値が画素値範囲において最大値である画素を飽和していると判定する。
【００６７】
ステップＳ１０６：
撮像制御部２０３は、画素値が飽和している画素が存在する場合、処理をステップＳ１０７へ進める。一方、撮像制御部２０３は、画素値が飽和している画素が存在しない場合、処理をステップＳ１０８へ進める。
【００６８】
ステップＳ１０７：
光源制御部２０１は、撮像制御部２０３から画素値が飽和しているとの通知が供給されると、光源３０１からの照射光の露光量を所定の割合に低下させる制御信号を撮像制御部２０３に対して出力し、処理をステップＳ１０３に戻す。露光量の調整は、例えばステップＳ１０３において、撮像制御部２０３が画像撮像部２０４におけるシャッタースピードを調整することにより行う。例えば、露光量を低下させるために、露光時間を標準値の１／１０の割合で低下させて撮像画像を撮像した場合、撮像制御部２０３は、取得した反射光の輝度値（撮像画像の各々の輝度値）を１０倍として、標準値の露光量で撮像した際の露光量に対応した輝度値に補正した後、撮像画像データとして撮像画像データベース１０８に対して書き込む。
【００６９】
ステップＳ１０８：
光源制御部２０１は、方位角移動範囲内及び天頂角移動範囲内にて、方位角φｌ、天頂角θｌそれぞれの単位角度での光源座標値の移動が終了したか否かの判定を行う。このとき、光源制御部２０１は、光源座標値の移動が終了した場合、処理をステップＳ１１０に進める。一方、光源制御部２０１は、光源座標値の移動が終了していない場合、処理をステップＳ１０９に進める。
【００７０】
ステップＳ１０９：
光源制御部２０１は、光源３０１の照射する光の露光量を標準値に再設定し、光源３０１の光源座標値を移動させる。すなわち、光源制御部２０１は、撮像制御部２０３に対して露光量を標準値に戻す制御信号を出力し、処理をステップＳ１０３に戻す。これにより、撮像制御部２０３は、画像撮像部２０４のシャッタースピードを、露光量が標準値となるように調整する。
【００７１】
ここで、光源制御部２０１は、例えば、方位角φｌを固定した状態で天頂角θｌを単位角度で天頂角移動範囲内を移動させる。そして、光源制御部２０１は、天頂角移動範囲内の移動が終了した後、天頂角θｌを初期位置に移動させ、方位角φｌを単位角度で移動させる。光源制御部２０１は、方位角φｌを固定した状態で天頂角θｌを単位角度で天頂角移動範囲内を移動させる。また、光源制御部２０１は、この処理を方位角移動範囲内及び天頂角移動範囲内にて、方位角φｌ、天頂角θｌそれぞれの単位角度での光源座標値の移動が終了するまで繰り返して制御する。
【００７２】
ステップＳ１１０：
ステージ制御部２０２は、方位角移動範囲内及び天頂角移動範囲内にて、方位角φｌ、天頂角θｌそれぞれの単位角度での観察座標値の移動が終了したか否かの判定を行う。このとき、ステージ制御部２０２は、観察座標値の移動が全て終了した場合、処理を完了する（ステップＳ１１２）。一方、ステージ制御部２０２は、観察座標値の移動が終了していない場合、処理をステップＳ１１１に進める。
【００７３】
ステップＳ１１１：
光源制御部２０１は、光源機構部３０２を制御し、光源３０１を初期位置としての光源座標値に戻す。ステージ制御部２０２は、画像撮像部２０４の観察座標値を移動させるため、ステージ３０４を稼働させ、処理をステップＳ１０３に戻す。ここで、ステージ制御部２０２は、例えば、方位角φνを固定した状態で天頂角θνを単位角度で天頂角移動範囲内を移動させる。そして、ステージ制御部２０２は、天頂角移動範囲内の移動が終了した後、天頂角θνを初期位置に移動させ、方位角φνを単位角度で移動させる。ステージ制御部２０２は、方位角φνを固定した状態で天頂角θνを単位角度で天頂角移動範囲内を移動させる。ステージ制御部２０２は、この処理を方位角移動範囲内及び天頂角移動範囲内にて、方位角φν、天頂角θνそれぞれの単位角度での観察座標値の移動が終了するまで繰り返して制御する。
【００７４】
＜輝度値算出関数（ＢＴＦ）生成処理＞
次に、図８を用いて本実施形態による布地画像処理装置において、布地４５０の撮像画像データから布地４５０の輝度値算出関数を生成する処理の例を説明する。図８は、本実施形態による撮像画像データから輝度値算出関数を生成する処理の例を示すフローチャートである。
【００７５】
ステップＳ２０１：
画像正規化部１０１は、撮像画像データベース１０８における撮像テーブルを参照し、例えば上から順番に、順次、撮像画像アドレスを読み出す。そして、画像正規化部１０１は、撮像画像アドレスに記憶されている撮像画像データを読み出す。
【００７６】
ステップＳ２０２：
画像正規化部１０１は、取得した撮像画像データにおける透視投影の歪みを補正するため、観察視点における観察方向（θν、φν）から透視投影のパラメータを求める。そして、画像正規化部１０１は、透視投影のパラメータから透視投影行列を求め、この透視投影行列から透視投影の逆変換を行う逆変換行列を求めて、撮像画像データの各画素の新たな座標値を求める。また、画像正規化部１０１は、逆変換による撮像画像データの画素において、画素値が存在しない画素の画素値を、周辺の画素の画素値により補完する処理を行う。
【００７７】
また、以下のように正規化処理を行っても良い。すなわち、画像正規化部１０１は、撮像画像データにおけるステージ３０４の表面３０４Ｓ上のマーカーの形状と、ステージ３０４の表面３０４Ｓに対して垂直方向の観察視点で撮像されたマーカーの参照画像の形状とを比較する。そして、画像正規化部１０１は、撮像画像データにおけるマーカーの形状が、参照画像の形状と合致するように、撮像画像データを補正する。
【００７８】
画像正規化部１０１は、正規化処理した撮像画像データを、撮像画像データベース１０８に書き込んで記憶させるとともに、部分撮像画像抽出部１０２に対して出力する。また、画像正規化部１０１は、撮像画像データベース１０８における撮像画像データを書き込んだ領域のアドレスを撮像画像アドレスとして、撮像画像テーブルの撮像画像アドレスに上書きする。
【００７９】
ステップＳ２０３：
部分撮像画像抽出部１０２は、正規化処理が終了した撮像画像データから、予めステージ３０４の表面３０４Ｓにおける配置位置が設定されている伸縮度毎の布地各領域（オブジェクト領域）の画像である部分撮像画像の各々を抽出（切り出し）する。
【００８０】
ステップＳ２０４：
画像正規化部１０１は、撮像画像データベース１０８における撮像画像テーブルに、未処理の撮像画像データが存在するか否かの判定を行う。すなわち、撮像画像データベース１０８上の全撮像画像データの処理が終了したか否かを判定する。このとき、画像正規化部１０１は、未処理の撮像画像データが存在する場合、処理をステップＳ２０１へ進める。一方、画像正規化部１０１は、未処理の撮像画像データが存在しない場合、処理をステップＳ２０５へ進める。
【００８１】
ステップＳ２０５：
輝度値関数生成部１０３は、観察座標値及び光源座標値の各々の組み合わせ毎、伸縮度毎の部分撮像画像の各画素の画素値から、伸縮度毎のＢＴＦを輝度値算出関数として平面輝度値算出関数を生成する。そして、輝度値関数生成部１０３は、生成した伸縮度毎の輝度値算出関数を輝度値算出関数データベース１０９に対して書き込んで記憶させる。また、輝度値関数生成部１０３は、伸縮度毎の輝度値算出関数を書き込んだ輝度値算出関数データベース１０９における領域の輝度値算出関数アドレスを、各伸縮度に対応させて輝度値算出関数テーブルに書き込んで記憶させ、処理を終了する（ステップＳ２０６）。
【００８２】
上記輝度値算出関数は、所定の光の波長毎に生成される。反射光が所定の波長毎、例えばＲＧＢの波長毎に分解され、それぞれの輝度値（階調度）が求められて、波長毎のＢＴＦが生成される。
【００８３】
＜画像再現処理＞
次に、図９を用いて本実施形態による布地画像処理装置において、ＣＧにおいて素材の観察形態を再現する処理の例を説明する。図９は、本実施形態によるＣＧにおいて素材の観察形態を再現する処理の例を示すフローチャートである。
【００８４】
ステップＳ３０１：
作業者が、布地画像処理装置に対してシーン設定のデータを図示しない入力手段から入力する。このシーン設定とは、三次元ＣＧの仮想空間に、任意の三次元形状（三次元モデル）を生成するための条件の設定であり、例えば三次元形状の形状情報、三次元形状の素材、画像撮像部２０４のカメラパラメータ、光源３０１から照射する光の色、照射する光の強度、観察方向、光の照射方向、三次元形状の配置された座標値などの情報が含まれている。また、このシーン設定には、本実施形態が衣服の画像再現を行うため、衣服の素材としての布地の各部位に働いている力や布地の弾性係数等、当該シーンにおける衣服の形状変化を算出する為に必要な情報が含まれている。
【００８５】
ステップＳ３０２：
輝度値算出部１０６は、輝度値算出関数（ここではＢＴＦ）を読み出す際に用いるため、輝度値算出関数データベース１０９から輝度値算出関数テーブルを読み込む。
【００８６】
ステップＳ３０３：
三次元形状生成部１０４は、シーン設定に基づいて三次元仮想空間において三次元形状を生成する。ここで、三次元形状生成部１０４は、観察方向及び三次元形状の配置の各々に基づき、三次元形状の観察される面（後述するスクリーン画像における布地部分）である観察面の形状を生成する。そして、三次元形状生成部１０４は、上記観察面のスクリーン画像を輝度値算出関数データベース１０９に対して書き込んで記憶させる。
【００８７】
ここで、衣服の形状データは衣服の素材としての布地４５０の各部位に発生している張力や布地４５０の弾性係数等の情報を用いて、当該時刻における衣服の形状変化から算出するものとする。形状変化は例えばＡｕｔｏｄｅｓｋ社製のＭａｙａ（登録商標）に搭載されているｎＣｌｏｔｈなど、既存の物理シミュレーションに基づく布地形状算出機能を用いて算出することができる。
【００８８】
ステップＳ３０４：
伸縮度抽出部１０５は、観察面の衣服の形状データから伸縮度マップを生成する。図１０は、伸縮度マップの生成を説明する概念図である。図１０の（ａ）に示す画像は、シーン設定の入力における観察方向及び三次元形状の配置の各々に基づいてレンダリングを行い、表示制御部１０７により、図示しない表示装置に表示されるスクリーン画像（上記三次元形状の観察面を含む）の一例である。このスクリーン画像は二次元平面である。
【００８９】
一方、図１０の（ｂ）は、表示装置に表示された観察面の画素単位（あるいはピクセル単位）での伸縮度の分布を表した伸縮度マップである。伸縮度抽出部１０５は、三次元形状の観察面の形状変化後の形状と、三次元形状の観察面のニュートラルな状態における形状との縦方向、横方向それぞれの比率を計算し、縦横それぞれの伸縮度を評価することで、観察面をレンダリングすることにより得られる画素単位（あるいはピクセル単位）での伸縮度を求める。これにより、伸縮度抽出部１０５は、布地の仮想的な三次元形状をレンダリングした場合のスクリーン画像の各画素点における伸縮状態（伸縮度）を抽出することができる。そして、全ての布地に該当する画素位置における伸縮度を画素（あるいはピクセル）毎に格納することで、伸縮度マップを生成する。
【００９０】
すなわち、伸縮度抽出部１０５は、実測した反射光から求めた伸縮度毎の輝度値算出関数から、三次元形状における布地領域の伸縮度に対応する輝度値算出関数を抽出することができる。そして、伸縮度抽出部１０５は、生成した伸縮度マップを輝度値算出関数データベース１０９に書き込んで記憶させる。この伸縮度マップは、スクリーン画像における布地部分の画素毎の伸縮度を示している。
【００９１】
ステップＳ３０５：
輝度値算出部１０６は、三次元形状の観察される面のスクリーン画像から、観察面の布地部分の画素を選択する。このとき、輝度値算出部１０６は、所定の位置の画素から順次、布地部分の画像の画素を１個ずつ選択する処理を行う。
【００９２】
ステップＳ３０６：
次に、輝度値算出部１０６は、輝度値算出関数データベース１０９における伸縮度抽出部１０５の生成した伸縮度マップから、選択した画素の伸縮度を読み出す。輝度値算出部１０６は、画素の伸縮度に対応する輝度値算出関数アドレスを、輝度値算出関数データベース１０９における輝度値算出関数テーブルから読み出す。そして、輝度値算出部１０６は、読み出した輝度値算出関数アドレスに対応した輝度値算出関数データベース１０９から読み出す。これにより、輝度値算出部１０６は、選択した画素に対し、この画素の伸縮度に対応した輝度値算出関数を割り当てる。選択した画素の伸縮度に対応する輝度値算出関数が含まれない場合は、当該伸縮度近傍の縦横の伸縮度毎の、記録された輝度値算出関数値の補間、あるいは補外によって割り当てる。
【００９３】
ステップＳ３０７：
輝度値算出部１０６は、画素に対して割り当てた輝度値算出関数により、この画素の輝度値（階調度）を算出する。ここで、輝度値算出部１０６は、シーン設定において入力された光の色、すなわち光の波長に対応した輝度値算出関数により、波長毎の輝度値（階調度）を算出する。例えば、シーン設定においてＲＧＢで光の色が設定されていた場合、輝度値算出部１０６は、伸縮度に対応した輝度値算出関数からＲＧＢの波長に対応した輝度値算出関数を選択し、輝度値（階調度）の算出を行う。
【００９４】
また、輝度値算出部１０６は、画素の輝度値（階調度）を算出する際、輝度値算出関数に対して、シーン設定で入力された観察方向（θν、φν）と、光の照射方向（θｌ、φｌ）と、波長毎の光の強度とを代入し、選択された画素の輝度値（階調度）を算出する。そして、輝度値算出部１０６は、輝度値算出関数データベース１０９のスクリーン画像の対応する画素に対して算出した輝度値（階調度）を、表示装置の表示画面に表示する際の輝度値（階調度）として設定する。
【００９５】
ステップＳ３０８：
輝度値算出部１０６は、三次元形状の観察される面のスクリーン画像の布地部分の画素の全ての画素の画素値の算出が終了したか否かの判定を行う。このとき、輝度値算出部１０６は、布地部分の全ての画素に対する処理が終了した場合、処理をステップＳ３０９へ進める。一方、輝度値算出部１０６は、布地部分の全ての画素に対する処理が終了していない場合、処理をステップＳ３０５へ進める。
【００９６】
ステップＳ３０９：
そして、輝度値算出部１０６は、算出した画素値が表示する表示装置のダイナミックレンジに対応していない場合、スクリーン画像における画素の画素値がこのダイナミックレンジに対応するように、画素値に対するトーンマッピングを行い、その後、処理を終了する（ステップＳ３１０）。このトーンマッピングにより、スクリーン画像における画素の画素値の範囲を圧縮して、表示装置のダイナミックレンジに合わせる。このトーンマッピングは、いずれの手法を用いても良い。
【００９７】
上述したように、本実施形態は、予め縦横の伸縮度が各々異なるようにステージ上に接着した対象布地を計測することで、素材の複数の伸縮度に対応した輝度値算出関数を求めているため、ＣＧにより生成した三次元形状における上記素材の伸縮の存在する領域における伸縮度に対応した輝度値算出関数を用い、伸縮の発生した領域の各画素の輝度値（階調度）を算出することができる。
【００９８】
これにより、本実施形態によれば、観察方向及び光の照射方向と布地の伸縮度とに対応して、伸縮領域の各画素の輝度値（階調度）が算出することが可能であるため、従来に比較して素材の特性に合わせた輝度値（階調度）が得られ、ＣＧにおける素材の形状における輝度値（階調度）の再現性を向上させることができる。したがって、織物など、伸縮により表面の光の反射特性が大きく異なる布地が素材であっても、正確にその質感を再現することができる。
【００９９】
本実施形態において、画像撮像部２０４は、例えば、ＲＧＢにより撮像画像データを取得する構成とした。しかしながら、これに限定されるものではなく、モノクロカメラとして１チャンネル（所定の１波長）の画像を取得することができるものとしても良い。
【０１００】
また、画像撮像部２０４は、所定の複数の波長の分光情報を取得することのできる構成として用いても良い。この場合、ＣＧにおける三次元形状の画像の再現時には、分光の情報を持つ輝度値算出関数（例えばＢＴＦ）から、表示装置に入力する画像の色情報に対応させる必要がある。例えば、分光で得た波長に対応する画素値を、ＲＧＢへの色情報への色変換処理が必要となる。
【０１０１】
また、本実施形態においては、複数の計測ジオメトリ（画像撮像部２０４の観察方向と光源３０１の光の照射方向の組み合わせ、すなわち観察座標値及び光源座標値の組み合わせ）を実現するため、ステージ３０４および光源３０１の位置を撮像機構装置３により制御する構成として説明した。しかしながら、これに限定されるものではなく、ステージ３０４を移動させるのではなく、画像撮像部２０４を移動させるように構成しても良い。
【０１０２】
また、複数の位置に画像を撮像する撮像装置および光を照射する光源を配置し、光源のいずれかに光を照射させ、いずれかの撮像装置で撮像する構成とし、ステージ及び光源を移動させる撮像機構装置３を用いない構成としても良い。
【０１０３】
さらに、光源から照射される光をミラーで反射させて、光の照射方向を変化させても良いし、ミラー及びレンズなどを組み合わせ、ステージ上の素材からの反射光を計測する光学系を介する計測系を構成しても良い。
【０１０４】
また、本実施形態において、図１において輝度値算出関数データベース１０９に質感を再現する輝度値算出関数及び生成したスクリーン画像を記憶させる構成として説明した。しかしながら、これに限定されるものではなく、生成した輝度値算出関数及びスクリーン画像を、外部記憶装置などに一端保存蓄積し、他のコンピュータにコピーし、表示装置での画像再現を行う構成としても良い。
【０１０５】
また、本実施形態において、画像再現装置１は素材としての布地の伸縮度毎の輝度値算出算数としてＢＴＦを取得するとして説明した。しかしながら、これに限定されるものではなく、輝度値算出関数としてＢＲＤＦを取得する構成としても良い。この場合、画像撮像部２０４は、画像を撮像する撮像装置ではなく、素材からの反射する光の強度を点計測により計測する光センサを用いる。
【０１０６】
また、本実施形態において、ステップＳ１０８の露光量の調整を画像撮像部２０４のシャッタースピードを制御して行うとして説明した。しかしながら、これに限定されるものではなく、光源３０１の光の照射量を調整することにより、露光量を制御する構成や、画像撮像部２０４の絞りを調整するなど、露光量を制御する処理を行う構成としても良い。この場合、光の照射量を調整する、あるいは絞りを調整するなど、いずれの露光量を調整する手段を取った場合においては、調整に対応した元の撮影条件に対する露光量の比率を実験などによって求めておき、これらの調整と露光量の変化の比率を既知としておく必要がある。
【０１０７】
また、図１における布地画像処理装置の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりＣＧによる布地の再現画像を生成する処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、メモリ、プロセッサ等を備えるコンピュータであり、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含んでもよい。
【０１０８】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
【０１０９】
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【０１１０】
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明は、伸縮の発生した布地の質感を高い精度で再現した画像を生成するのに有用である。
【符号の説明】
【０１１２】
１    画像再現装置
２    撮像画像取得装置
３    撮像機構装置
１０１    画像正規化部
１０２    部分撮像画像抽出部
１０３    輝度値関数生成部
１０４    三次元形状生成部
１０５    伸縮度抽出部
１０６    輝度値算出部
１０７    表示制御部
１０８    撮像画像データベース
１０９    輝度値算出関数データベース
２０１    光源制御部
２０２    ステージ制御部
２０３    撮像制御部
２０４    画像撮像部
３０１    光源
３０２    光源機構部
３０３    ステージ機構部
３０４    ステージ
３０４Ｓ    表面
３０４Ｃ    中心点
３１１、３１１Ａ、３１１Ｂ、３１４、３１６、３１７    固定具
３１２、３１３、３１５    回転軸
３１８    固定台
４００    球面座標系
４０１    球面
４５０    素材（布地）
５００    布地領域
６００    衣服
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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