(57)【要約】【課題】汎用のＲＧＢ３色のデジタルカメラによる簡単な撮影を可能とし、照明条件に応じて立体的な物体からなる立体物被写体を撮影したＲＧＢ画像データを精度よく測色値に変換して出力することができるカメラシステム、色変換装置及び方法を提供する。【解決手段】予め基準測色値が付与された複数の基準色立体物を撮影して得られた画像データと、対応する基準測色値とから算出された変換関係が、撮影の複数の照明条件に関連付けられた複数の立体色プロファイルを格納するデータベースと、立体被写体の撮影時の照明条件に基づいて、この照明条件に対応する立体色プロファイルを選択する選択部と、選択された立体色プロファイルに基づいて、撮影された立体被写体の撮影画像の画像データから測色値への色変換を行う色変換部とを有する。【選択図】図１
2015046142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体被写体を撮影して画像データを取得する撮影部と、
予め、基準測色値がそれぞれ付与された、複数の基準色立体物を、前記撮影部によってそれぞれ撮影して得られた画像データと、これに対応する前記基準測色値とからそれぞれ算出された複数の変換関係が、前記基準色立体物の撮影における照明幾何学条件を含む複数の照明条件にそれぞれ関連付けられた、複数の立体色プロファイルを格納するデータベースと、
このデータベースに格納された前記複数の立体色プロファイルの中から、前記立体被写体の撮影時の前記照明条件に基づいて、この照明条件に対応する立体色プロファイルを選択する選択部と、
この選択部によって選択された前記立体色プロファイルに基づいて、前記撮影部によって撮影された前記立体被写体の撮影画像の前記画像データから測色値への色変換を行う色変換部を有することを特徴とするカメラシステム。
【請求項２】
前記複数の基準色立体物は、３色以上の基準色立体物であり、
前記複数の立体色プロファイルは、前記３色以上の基準色立体物のそれぞれに対して、前記複数の照明条件に応じてそれぞれ作成されている請求項１に記載のカメラシステム。
【請求項３】
立体被写体を撮影して画像データを取得する撮影部と、
予め、基準測色値が付与された、前記立体被写体の類似色の１色以上の基準色立体物に対して、前記撮影部による撮影時における照明幾何学条件を含む複数の照明条件が関連付けられた複数の立体色補正プロファイルを格納するデータベースと、
前記立体被写体の撮影時の前記照明条件に基づいて、前記データベースに格納された前記複数の立体色補正プロファイルの中から、対応する立体色補正プロファイルを選択する選択部と、
予め基準測色値が付与された複数の平面色票を撮影して得られた画像データと、前記基準測色値とから算出された変換関係、及び前記選択部によって選択された前記立体色補正プロファイルに基づいて、前記撮影部によって撮影された前記立体被写体の撮影画像の前記画像データから測色値への色変換を行う色変換部を有することを特徴とするカメラシステム。
【請求項４】
前記１色以上の基準色立体物は、前記立体被写体の前記類似色の１色の基準色立体物であり、
前記複数の立体色補正プロファイルは、前記１色の基準色立体物に対して、前記複数の照明条件に応じてそれぞれ作成されており、
前記複数の平面色票は、３色以上の平面色票である請求項３に記載のカメラシステム。
【請求項５】
前記変換関係は、平面色プロファイルであり、
前記色変換部は、前記撮影画像の前記画像データを、前記平面色プロファイルを用いて前記撮影画像の中間測色値に色変換すると共に、色変換された前記撮影画像の中間測色値を、選択された前記立体色補正プロファイルを用いて色補正して前記撮影画像の前記測色値を作成する請求項３又は４に記載のカメラシステム。
【請求項６】
前記変換関係は、平面色プロファイルであり、
前記色変換部は、前記平面色プロファイルと選択された前記立体色補正プロファイルとを用いて立体色プロファイルを作成し、作成された前記立体色プロファイルに基づいて、前記立体被写体の撮影画像の前記画像データから前記撮影画像の前記測色値への色変換を行う請求項３又は４に記載のカメラシステム。
【請求項７】
前記基準色立体物は、前記立体被写体と同一又は類似の、曲面、立体形状、表面の凹凸形状及び層構造、並びに、傾きの異なる複数の平面又は曲面からなる多面体の少なくとも１つを持ち、前記立体被写体の類似物質の立体物からなる請求項１〜６のいずれか１項に記載のカメラシステム。
【請求項８】
前記基準色立体物には、前記立体被写体と類似の、半透明性、不透明性、光散乱性、乳白色及び／又は肌色の色味の少なくとも１つを備える基準色立体物が含まれる請求項１〜７のいずれか１項に記載のカメラシステム。
【請求項９】
前記撮影部は、デジタルカメラを備え、
前記照明幾何学条件は、光源、前記デジタルカメラ、及び前記立体被写体又は前記基準色立体物の３者の幾何学的位置情報を含む請求項１〜８のいずれか１項に記載のカメラシステム。
【請求項１０】
前記基準色立体物は、傾きの異なる複数の平面又は曲面からなる多面体であり、
前記多面体の反射輝度の高い平面又は曲面に基づいて前記光源の配置角度情報を解析し、前記照明幾何学条件として設定する請求項９に記載のカメラシステム。
【請求項１１】
前記多面体は、前記デジタルカメラ及び前記光源との間の光学的な幾何学配置において、光源からの出射光を直接前記デジタルカメラに入射させるように反射する反射面となる平面又は曲面を少なくとも有する請求項１０に記載のカメラシステム。
【請求項１２】
前記照明幾何学条件は、前記光源による前記立体被写体又は前記基準色立体物の照明角度及び照明距離の少なくとも１つである請求項９〜１１のいずれか１項に記載のカメラシステム。
【請求項１３】
さらに、前記立体被写体の前記撮影時の前記照明条件を判断する条件判断部を有し、
前記選択部は、前記条件判断部によって判断された前記照明条件に基づいて、前記データベースから、前記照明条件に対応する立体色プロファイル又は立体色補正プロファイルを選択する請求項１〜１２のいずれか１項に記載のカメラシステム。
【請求項１４】
前記照明条件は、前記照明幾何学条件に加え、さらに、前記撮影時の照明光の照明光質条件を含み、
前記条件判断部は、前記照明幾何学条件及び前記照明光質条件を判断する請求項１３に記載のカメラシステム。
【請求項１５】
前記条件判断部は、前記撮影部から前記立体被写体の撮影時の付帯情報を取得する付帯情報取得部、前記立体被写体の前記撮影画像の画像解析を行う画像解析部、及び予め設定された判断条件組み合せリストを備える条件リスト参照部の少なくとも１つを有し、前記付帯情報取得部が取得した前記付帯情報、前記画像解析部の解析結果、及び前記条件リスト参照部のリストの中の選択結果の少なくとも１つから、前記照明条件を判断する請求項１３又は１４に記載のカメラシステム。
【請求項１６】
さらに、前記色変換部で色変換された前記立体被写体の測色画像データに基づいて前記立体被写体の光沢感を判断する光沢判断部を有する請求項１〜１５のいずれか１項に記載のカメラシステム。
【請求項１７】
前記光沢判断部は、前記立体被写体の測色画像データから求められる明度及び前記立体物被写体に写像された光源像の鮮明度に基づいて光沢感を求める請求項１６に記載のカメラシステム。
【請求項１８】
さらに、前記色変換部で色変換された前記立体被写体の測色画像データに基づいて前記立体被写体の光沢感を判断する光沢判断部を有する請求項１〜１５のいずれか１項に記載のカメラシステム。
【請求項１９】
前記基準色立体物は、傾きの異なる複数の平面又は曲面からなる多面体であり、
前記データベースは、更に、前記多面体の前記平面の傾斜角及び／又は曲面の曲率の計測結果及び前記撮影部によって前記立体被写体の撮影条件又はこれに類似の撮影条件での撮影された前記多面体の反射光強度（輝度）の計測結果から設定された特定の前記平面の傾斜角及び／又は前記曲面の曲率を解析範囲として格納しておくものであり、
前記撮影部によって撮影された前記立体被写体の前記撮像画像から得られた反射光分布を前記データベースに格納されている前記解析範囲内に予め指定された前記平面の傾斜角及び／又は前記曲面の曲率を持つ部分のみを解析領域として設定し、
前記色変換部は、前記立体被写体の前記撮像画像の前記解析領域内の前記画像データを用いて色変換を行う請求項１〜１８のいずれか１項に記載のカメラシステム。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれか１項に記載のカメラシステムを有し、
前記立体被写体は、人間の歯であり、
前記基準色立体物は、前記人間の歯と類似の、半透明性、光散乱性及び乳白色の色味を備えていることを特徴とする歯科カメラシステム。
【請求項２１】
請求項１〜１９のいずれか１項に記載のカメラシステムを有し、
前記立体被写体は、人間の皮膚であり、
前記基準色立体物は、前記人間の皮膚と類似の、半透明性又は不透明性、光散乱性、及び乳白色又は肌色の色味の少なくとも１つを備えていることを特徴とする肌計測カメラシステム。
【請求項２２】
予め、基準測色値がそれぞれ付与された、複数の基準色立体物を、それぞれ撮影して得られた画像データと、これに対応する前記基準測色値とからそれぞれ算出された複数の変換関係が、前記基準色立体物の撮影における照明幾何学条件を含む複数の照明条件にそれぞれ関連付けられた、複数の立体色プロファイルを格納するデータベースと、
このデータベースに格納された前記複数の立体色プロファイルの中から、前記立体被写体の撮影時の前記照明条件に基づいて、この照明条件に対応する立体色プロファイルを選択する選択部と、
この選択部によって選択された前記立体色プロファイルに基づいて、撮影された前記立体被写体の撮影画像の前記画像データから測色値への色変換を行う色変換部を有することを特徴とする色変換装置。
【請求項２３】
予め、基準測色値が付与された、前記立体被写体の類似色の１色以上の基準色立体物に対して、撮影時における照明幾何学条件を含む複数の照明条件が関連付けられた複数の立体色補正プロファイルを格納するデータベースと、
前記立体被写体の撮影時の前記照明条件に基づいて、前記データベースに格納された前記複数の立体色補正プロファイルの中から、対応する立体色補正プロファイルを選択する選択部と、
予め基準測色値が付与された複数の平面色票を撮影して得られた画像データと、前記基準測色値とから算出された変換関係、及び前記選択部によって選択された前記立体色補正プロファイルに基づいて、撮影された前記立体被写体の撮影画像の前記画像データから測色値への色変換を行う色変換部を有することを特徴とする色変換装置。
【請求項２４】
予め、基準測色値がそれぞれ付与された、複数の基準色立体物をそれぞれ撮影して得られた画像データと、これに対応する前記基準測色値とからそれぞれ算出された複数の変換関係が、前記基準色立体物の撮影における照明幾何学条件を含む複数の照明条件にそれぞれ関連付けられた、複数の立体色プロファイルを格納するデータベースを作成しておき、
立体被写体を撮影して画像データを取得し、
前記データベースに格納された前記複数の立体色プロファイルの中から、前記立体被写体の撮影時の前記照明条件に基づいて、この照明条件に対応する立体色プロファイルを選択し、
選択された前記立体色プロファイルに基づいて、撮影された前記立体被写体の撮影画像の前記画像データから測色値への色変換を行うことを特徴とする色変換方法。
【請求項２５】
予め、基準測色値が付与された、立体被写体の類似色の１色以上の基準色立体物に対して、撮影時における照明幾何学条件を含む複数の照明条件が関連付けられた複数の立体色補正プロファイルを格納するデータベースを作成しておき、
前記立体被写体を撮影して画像データを取得し、
前記立体被写体の撮影時の前記照明条件に基づいて、前記データベースに格納された前記複数の立体色補正プロファイルの中から、対応する立体色補正プロファイルを選択し、
予め基準測色値が付与された複数の平面色票を撮影して得られた画像データと、前記基準測色値とから算出された変換関係、及び選択された前記立体色補正プロファイルに基づいて、撮影された前記立体被写体の撮影画像の前記画像データから測色値への色変換を行うことを特徴とする色変換方法。
【請求項２６】
コンピュータに、請求項２４又は２５に記載の色変換方法の各ステップを手順として実行させるための色変換プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯科カメラシステム、及び肌計測（診断）カメラシステム等のカメラシステム、色変換装置、色変換方法、及び色変換プログラムに関し、詳しくは、デジタルスチールカメラ（ＤＳＣ）やデジタルビデオカメラ等のデジタルカメラで撮影された撮影画像を処理して測色画像を出力する色変換装置及び方法、このような色変換装置とデジタルカメラを含む撮影部を備えるカメラシステム、色変換方法を実行する色変換プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、歯科においては、欠損した歯を義歯やブリッジで補綴する場合、人工歯や補綴物が使用されている。人工歯や補綴物は、アクリル樹脂や陶材等でつくられるが、患者の歯と色調が合致したものを選ぶ必要があるため、その色調が異なり、番号が付された複数の見本を一通り組み合せたシェードガイドと呼ばれる色リファレンス(色見本）が使用されている。このような色リファレンスの色調の選択及び番号の特定には、照明が使われず、直射日光の入らない明るい窓際で行われている。歯科技工士は、歯科医師によって特定された番号の色調になるように、人工歯や補綴物を作製している。
【０００３】
また、上述のような歯科では、シェードガイド等の色リファレンスを患者の歯等の被写体と並べて撮像し、撮影されたカラー画像中の被写体と色リファレンスの色を比較することで、現物被写体の色を推定する方法も行われている（特許文献１参照）。なお、皮膚科や美容カウンセリング等でも、色リファレンスを患者や対象者の皮膚表面等の被写体と並べて撮影して、同様の色推定方法が行われている。
さらに、歯科等では、対象物の表面に押し当てて、対象物に光照射し、対象物を多波長分光計測する撮像装置（特許文献２参照）等も用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−３６７６５８号公報
【特許文献２】ＷＯ２００４−３６１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、シェードガイドの特定された色調の番号を用いるのものでは、歯科医師の要求する人工歯や補綴物の色調と、歯科技工士が作製する人工歯や補綴物の色調にズレが生じる恐れを解消できないという問題があった。
また、特許文献１に開示されている歯科カラーマネージメントシステム（ＣＭＳ）等における歯科用補綴物の色彩調整方法では、光源を特定し、基準色表示部を設けたシェードガイド等の色リファレンスを患者の歯等の被写体と並べてカメラや撮像素子で撮像し、色リファレンスの基準色の実際の色と撮影されたカラー画像（写真やモニタ表示）中の色リファレンスの基準色の色とを比較するので、人工歯や補綴物の色調を、患者の実際の歯の色調に合わせることができるが、歯科医師が色リファレンスを片手で被写体近くに保持した状態で、もう一方の手でカメラによる撮像を行わなければならず、極めて作業性が悪く、ファインダを見ることもできないため構図やライティングも不適切な写真しか撮影できないという問題があった。
【０００６】
さらに、特許文献２に開示されている歯科ＣＭＳ等の画像処理システムでは、撮像装置によって対象物を多波長分光計測することができるので、高度に色再現でき、色調の調整も高度に行うことができるが、画像処理システムの撮像装置や処理装置が、非常に高額である上に専用装置であり、一般撮影等には使えず一般には浸透していないという問題があった。
これに対し、通常の被写体の撮影では、通常のＲＧＢ３色のデジタルカメラをカラーチャート等でキャリブレーションする方法も知られており、精度良くテーブル作成することにより、色差ΔＥが２以下となるようにすることもできる。このため、この程度の精度であれば、歯科インプラント等の人工歯や補綴物の作製には十分な精度となるため、汎用のデジタルカメラを用いることができる安価な計測システムとして期待されていた。
しかしながら、歯科等において、シェードガイド等の色リファレンスを用いて、人工歯や補綴物のような立体物を撮影して色調調整を行う場合には、高精度な色調調整が必要となるため、通常の被写体の撮影に用いられる通常のＲＧＢ３色のデジタルカメラを利用するに至っていないという問題があった。
【０００７】
本発明の第１の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、高価な専用の撮像装置を用いる必要が無く、汎用のＲＧＢ３色のデジタルカメラによる簡単な撮影を可能とし、しかも、照明幾何学条件や照明光質条件等の照明条件に応じて立体的な物体からなる立体被写体を撮影した画像データを精度よく測色値に変換して出力することができるカメラシステム、歯科カメラシステム、肌計測カメラシステム、色変換装置、色変換方法、及び色変換プログラムを提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、上記第１の目的に加え、立体被写体の撮影画像データの測色値と共に、撮影された立体被写体の光沢感を出力することができるカメラシステム、歯科カメラシステム、肌計測カメラシステム、色変換装置、色変換方法、及び色変換プログラムを提供することにある。
また、本発明の第３の目的は、上記第１の目的及び第２の目的に加え、撮影された立体被写体の全体の立体構造のみならず、立体被写体の表面のテクスチャ等の微小な立体構造に対しても、精度の良い色再現をすることができ、表面の凹凸感を得ることができるカメラシステム、歯科カメラシステム、肌計測カメラシステム、色変換装置、色変換方法、及び色変換プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明者は鋭意研究を重ねた結果、上記問題点を明確にするために、例えば、ＲＧＢ３色のデジタルカメラをカラーチャート等でキャリブレーションする方式によって、立体物をデジタルカメラ（ＤＳＣ）で撮影し、カラーチャートを用いて高精度に作成した変換テーブルでカラー画像を測色変換した処、当該立体物の色は、基準測定器の値とは大きく異なる値になることを知見した。そこで、再度カラーチャートのパッチ数を増やす等の処置を行い、変換精度を高めて試行してみたが、結果は改善しないことを知見した。このため、このような色ズレには光量バラツキが影響するものと推定し、白色板を入れて光量制御することも試みたが、必ずしも安定化しないことを知見した。つまり、上記方式でカラーチャート等は、高精度に色計測できても、立体物では十分な精度が出せないものであることを知見した。その結果、立体物の近接撮影においては、立体物に対する測定角度を少なくとも含む照明幾何学条件及び照明光質条件等の照明条件を考慮することにより、安価な汎用のデジタルカメラを用いて撮影した患者の歯や人間の皮膚、肌や体腔内壁等の被写体のカラー画像を高精度に測色変換できることを知見し、本発明に至ったものである。
【０００９】
即ち、本発明の第１の態様のカメラシステムは、立体被写体を撮影して画像データを取得する撮影部と、予め、基準測色値がそれぞれ付与された、複数の基準色立体物を、撮影部によってそれぞれ撮影して得られた画像データと、これに対応する基準測色値とからそれぞれ算出された複数の変換関係が、基準色立体物の撮影における照明幾何学条件を含む複数の照明条件にそれぞれ関連付けられた、複数の立体色プロファイルを格納するデータベースと、このデータベースに格納された複数の立体色プロファイルの中から、立体被写体の撮影時の照明条件に基づいて、この照明条件に対応する立体色プロファイルを選択する選択部と、この選択部によって選択された立体色プロファイルに基づいて、撮影部によって撮影された立体被写体の撮影画像の画像データから測色値への色変換を行う色変換部を有することを特徴とする。
ここで、複数の基準色立体物は、３色以上の基準色立体物であり、
複数の立体色プロファイルは、３色以上の基準色立体物のそれぞれに対して、複数の照明条件に応じてそれぞれ作成されていることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の第２の態様のカメラシステムは、立体被写体を撮影して画像データを取得する撮影部と、予め、基準測色値が付与された、立体被写体の類似色の１色以上の基準色立体物に対して、撮影部による撮影時における照明幾何学条件を含む複数の照明条件が関連付けられた複数の立体色補正プロファイルを格納するデータベースと、立体被写体の撮影時の照明条件に基づいて、データベースに格納された複数の立体色補正プロファイルの中から、対応する立体色補正プロファイルを選択する選択部と、予め基準測色値が付与された複数の平面色票を撮影して得られた画像データと、基準測色値とから算出された変換関係、及び選択部によって選択された立体色補正プロファイルに基づいて、撮影部によって撮影された立体被写体の撮影画像の画像データから測色値への色変換を行う色変換部を有することを特徴とする。
【００１１】
ここで、上記第２の態様において、１色以上の基準色立体物は、立体被写体の類似色の１色の基準色立体物であり、複数の立体色補正プロファイルは、１色の基準色立体物に対して、複数の照明条件に応じてそれぞれ作成されており、複数の平面色票は、３色以上の平面色票であることが好ましい。
また、変換関係は、平面色プロファイルであり、色変換部は、撮影画像の画像データを、平面色プロファイルを用いて撮影画像の中間測色値に色変換すると共に、色変換された撮影画像の中間測色値を、選択された立体色補正プロファイルを用いて色補正して撮影画像の測色値を作成することが好ましい。
又は、変換関係は、平面色プロファイルであり、色変換部は、平面色プロファイルと選択された立体色補正プロファイルとを用いて立体色プロファイルを作成し、作成された立体色プロファイルに基づいて、立体被写体の撮影画像の画像データから撮影画像の測色値への色変換を行うことが好ましい。
【００１２】
また、上記第１及び第２の態様において、基準色立体物は、立体被写体と同一又は類似の、曲面、立体形状、表面の凹凸形状及び層構造の少なくとも１つを持ち、立体被写体の類似物質の立体物からなることが好ましい。
また、基準色立体物には、立体被写体と類似の、半透明性、不透明性、光散乱性、乳白色及び／又は肌色の色味の少なくとも１つを備える基準色立体物が含まれることが好ましい。
また、撮影部は、デジタルカメラを備え、照明幾何学条件は、光源、デジタルカメラ、及び立体被写体又は基準色立体物の３者の幾何学的位置情報を含むことが好ましい。
また、照明幾何学条件は、立体被写体又は基準色立体物に対する光源の照明角度及び照明距離の少なくとも１つであることが好ましい。
【００１３】
また、上記第１及び第２の態様においては、さらに、立体被写体の撮影時の照明条件を判断する条件判断部を有し、選択部は、条件判断部によって判断された照明条件に基づいて、データベースから、照明条件に対応する立体色プロファイル又は立体色補正プロファイルを選択することが好ましい。
また、照明条件は、照明幾何学条件に加え、さらに、撮影時の照明光の照明光質条件を含み、条件判断部は、照明幾何学条件及び照明光質条件を判断することが好ましい。
また、条件判断部は、撮影部から立体被写体の撮影時の付帯情報を取得する付帯情報取得部、立体被写体の撮影画像の画像解析を行う画像解析部、及び予め設定された判断条件組み合せリストを備える条件リスト参照部の少なくとも１つを有し、付帯情報取得部が取得した付帯情報、画像解析部の解析結果、及び条件リスト参照部のリストの中の選択結果の少なくとも１つから、照明条件を判断することが好ましい。
【００１４】
また、上記第１及び第２の態様においては、さらに、色変換部で色変換された立体被写体の測色画像データに基づいて立体被写体１８の光沢感を判断する光沢判断部を有することが好ましい。
また、光沢判断部は、立体被写体の測色画像データから求められる明度及び立体物被写体に写像された光源像の鮮明度に基づいて光沢感を求めることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の第３の態様の歯科カメラシステムは、上記第１及び第２の態様のカメラシステムを有し、立体被写体は、人間の歯であり、基準色立体物は、人間の歯と類似の、半透明性、光散乱性及び乳白色の色味を備えていることを特徴とする。
また、本発明の第４の態様の肌計測カメラシステムは、上記第１、及び第２の態様のカメラシステムを有し、立体被写体は、人間の皮膚（肌）であり、基準色立体物は、人間の皮膚（肌）と類似の、半透明性又は不透明性、光散乱性、及び乳白色又は肌色の色味の少なくとも１つを備えていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の第５の態様の色変換装置は、予め、基準測色値がそれぞれ付与された、複数の基準色立体物を、それぞれ撮影して得られた画像データと、これに対応する基準測色値とからそれぞれ算出された複数の変換関係が、基準色立体物の撮影における照明幾何学条件を含む複数の照明条件にそれぞれ関連付けられた、複数の立体色プロファイルを格納するデータベースと、このデータベースに格納された複数の立体色プロファイルの中から、立体被写体の撮影時の照明条件に基づいて、この照明条件に対応する立体色プロファイルを選択する選択部と、この選択部によって選択された立体色プロファイルに基づいて、撮影された立体被写体の撮影画像の画像データから測色値への色変換を行う色変換部を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の第６の態様の色変換装置は、予め、基準測色値が付与された、立体被写体の類似色の１色以上の基準色立体物に対して、撮影時における照明幾何学条件を含む複数の照明条件が関連付けられた複数の立体色補正プロファイルを格納するデータベースと、立体被写体の撮影時の照明条件に基づいて、データベースに格納された複数の立体色補正プロファイルの中から、対応する立体色補正プロファイルを選択する選択部と、予め基準測色値が付与された複数の平面色票を撮影して得られた画像データと、基準測色値とから算出された変換関係、及び選択部によって選択された立体色補正プロファイルに基づいて、撮影された立体被写体の撮影画像の画像データから測色値への色変換を行う色変換部を有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の第７の態様の色変換方法は、予め、基準測色値がそれぞれ付与された、複数の基準色立体物をそれぞれ撮影して得られた画像データと、これに対応する基準測色値とからそれぞれ算出された複数の変換関係が、基準色立体物の撮影における照明幾何学条件を含む複数の照明条件にそれぞれ関連付けられた、複数の立体色プロファイルを格納するデータベースを作成しておき、立体被写体を撮影して画像データを取得し、データベースに格納された複数の立体色プロファイルの中から、立体被写体の撮影時の照明条件に基づいて、この照明条件に対応する立体色プロファイルを選択し、選択された立体色プロファイルに基づいて、撮影された立体被写体の撮影画像の画像データから測色値への色変換を行うことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の第８の態様の色変換方法は、予め、基準測色値が付与された、立体被写体の類似色の１色以上の基準色立体物に対して、撮影時における照明幾何学条件を含む複数の照明条件が関連付けられた複数の立体色補正プロファイルを格納するデータベースを作成しておき、立体被写体を撮影して画像データを取得し、立体被写体の撮影時の照明条件に基づいて、データベースに格納された複数の立体色補正プロファイルの中から、対応する立体色補正プロファイルを選択し、予め基準測色値が付与された複数の平面色票を撮影して得られた画像データと、基準測色値とから算出された変換関係、及び選択された立体色補正プロファイルに基づいて、撮影された立体被写体の撮影画像の画像データから測色値への色変換を行うことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の第９の態様の色変換方法プログラムは、コンピュータに、上記第７又は第８の態様の色変換方法の各手順を実行させるための色変換プログラム、又は上記第７又は第８の態様の色変換方法の各ステップを手順としてコンピュータに行わせる色変換プログラムである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の各態様によれば、上記各構成により、高価な専用の撮像装置を用いる必要が無く、汎用のＲＧＢ３色のデジタルカメラ等による簡単な撮影を可能とし、しかも、予め基準色立体物を用いて作成され、照明幾何学条件や照明光質条件等の照明条件に応じて選択された立体色プロファイル、又は立体色補正プロファイル及び平面色プロファイルを用いて、立体的な物体からなる立体物被写体を撮影して得られた画像データを精度よく測色値に変換して出力することができる。
また、本発明の各態様によれば、上記各構成により、上記効果に加え、撮影された立体物被写体の表面のテクスチャ等の細部の微小な立体構造の色再現を向上させた凹凸感を得ることもでき、また、撮影された立体物被写体の光沢感を得ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る色変換装置を用いるカメラシステムの構成の一例を模式的に示すブロック図である。
【図２】図１に示すカメラシステムの撮影部及び撮影対象の立体被写体並びに基準色立体物の一例を模式的に示す模式図である。
【図３】図２に示すカメラシステムの撮影部のデジタルカメラ、光源及び立体被写体の３者の位置関係の一例を模式的に示す模式図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、それぞれ図１に示すカメラシステムの色変換装置の条件判断部の構成の一例を模式的に示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る色変換装置を用いるカメラシステムの構成の一例を模式的に示すブロック図である。
【図６】図５に示すカメラシステムの撮影部及び撮影対象の立体被写体並びに平面色票及び基準色立体物の一例を模式的に示す模式図である。
【図７】（Ａ）および（Ｂ）は、図５に示すカメラシステムの色変換部を説明するための模式的なブロック図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る色変換装置を用いるカメラシステムの構成の一例を模式的に示すブロック図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係る色変換装置を用いるカメラシステムの構成の一例を模式的に示すブロック図である。
【図１０】（Ａ）及び（Ｂ）は、図８に示すカメラシステムの色変換装置の光沢判断部で判断される写像鮮明度の異なる３値化後の立体被写体を示す模式図である。
【図１１】（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ本発明に用いられる卵型（半卵型）の基準色立体物の一例を模式的に示す平面図及び側面図であり、（Ｃ）は、本発明に用いられる多面体型の基準色立体物の一例を模式的に示す平面図である。
【図１２】カメラで撮影された本発明に用いられる傾斜表面を持つ基準色立体物の表面の反射光強度と傾斜角との関係を示すグラフである。
【図１３】（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ鏡面反射領域を持つ立体被写体及びこの立体被写体の撮影画像の解析領域と解析対象外領域を示す模式図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明に係るカメラシステム、歯科カメラシステム、肌計測カメラシステム、色変換装置、色変換方法、色変換プログラム、及び記憶媒体を、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る色変換装置を用いるカメラシステムの構成の一例を模式的に示すブロック図である。図２は、図１に示すカメラシステムの撮影部及び撮影対象の立体被写体並びに基準色立体物の一例を模式的に示す模式図である。
以下では、始めに、本発明に係るカメラシステムの具体例としては、歯科ＣＭＳにおける歯科カメラシステムを代表例に挙げて主として説明するが、本発明は、歯科カメラシステムに限定されず、肌計測（診断）カメラシステムや、内視鏡カメラシステム等の種々のカメラシステムに適用可能なことはもちろんである。
【００２４】
図１に示すように、カメラシステム１０は、立体被写体を撮影して３色の画像データを取得する撮影部１２と、撮影部１２で取得された画像データを測色値に色変換する色変換装置１４とを有する。
撮影部１２は、図２に示すように、デジタルカメラ（デジタルスチールカメラ：ＤＳＣ）１６と、デジタルカメラ１６による撮影の際に立体被写体１８や基準色立体物である複数の立体リファレンス（立体チャートともいう）２０等の被写体に照明光を照射する撮影光源２２とを備える。
【００２５】
デジタルカメラ１６は、被写体を撮影してＲＧＢ３色の画像データを取得する汎用のデジタルカメラを用いることができ、立体被写体１８等の被写体を撮影して３色の画像データ、例えばＲＧＢの画像データ（以下、ＲＧＢ画像データで代表する）を取得して画像ファイルとして内部の画像メモリ（図示せず）等を格納すると共に、好ましくは、フラッシュを備える場合にはフラッシュのオン／オフの情報や、立体被写体１８等の被写体への合焦点情報等を画像ファイルの付帯情報、即ちタグ情報として画像メモリ等に格納することができるものである。これらのタグ情報は、後述するが、後段の色変換装置１４の条件判断部２６に送られる。
なお、デジタルカメラ１６は、デジタルスチールカメラに限定されず、デジタルビデオカメラであっても良い。また、本発明では、安価な汎用のデジタルカメラも用いることができるが、特に限定的では無く、デジタルカメラであれば、どのようなものであっても良い。また、デジタルカメラ１６で取得される画像データとしては、ＲＧＢ画像データに限定されず、ＣＭＹ画像データや、ＹＩＱ画像データ、ｓＲＧＢ画像データ等のデバイス依存データを挙げることができる。
【００２６】
撮影光源（以下、単に光源ともいう）２２は、デジタルカメラ１６で立体被写体１８や立体リファレンス２０等の被写体を撮影する際の照明光を射出するもので、デジタルカメラ１６で適切に撮影できるように被写体を照明できればどのようなものでも良いが、デジタルカメラ１６のレンズの全周に設けられた無影撮影用のリングライトフラッシュ、人間の歯の治療の際に用いられる歯科用照明装置や歯科用リングライト、室内灯（蛍光灯等）等を挙げることができる。なお、リングライトフラッシュや、リングライトは、無影照明のために用いられているものを用いることができる。
【００２７】
なお、本発明のカメラシステム１０の撮影被写体となるのは、図２に模式的に示すような立体的な物体（立体物）からなる立体被写体１８であり、立体被写体１８は、例えば、人間の歯、人間の皮膚（肌）、人間の食道内壁等の体腔内壁等を挙げることができるが、特に、これらに限定される訳ではない。
また、立体被写体１８は、所定の曲面、立体形状、表面の凹凸形状及び層構造を持つものであり、複数の平面や曲面からなる多面体、特に所定の角度を持つ面を備える多面体等の立体構造と見做せるものである。例えば、人間の歯、人間の皮膚（肌）、人間の体腔内壁等は、それぞれに特有の所定の曲面、立体形状、表面の凹凸形状、層構造を持つ。特に、人間の歯の場合などは、半透明な表層及び白色内層からなる２層構造を持つものである。また、人間の皮膚や肌の場合などは、角層、表皮及び真皮からなる３層構造を持ち、しわや毛穴等のように、皮膚（肌）表面から凹んだ表面の凹凸形状、いわゆるテクスチャと呼ばれる微小な立体構造を持つものである。更に、人間の体腔内壁等も、同様に、多層構造を持ち、表面の微少凹凸等の凹凸形状を持つものである。なお、これらの立体物は、微小な立体構造や凹凸形状をも含め、多面体等の立体構造に近似できるものである。
したがって、本発明における立体被写体１８は、通常、立体物の全体としての立体構造を対象とするものであるが、これに限定されず、立体物が、例えば、上述したように、人間の皮膚や肌、体腔内壁等のように、その表面にテクスチャと呼ばれる微小な立体構造や凹凸形状を持つ場合には、立体物の全体ではなく、立体物の表面の一部や立体物の細部の微小な立体構造や凹凸形状を対象とするものであっても良いし、立体物の全体としての立体構造に加えて、立体物の細部等の微小な立体構造や凹凸形状をも対象とするものであっても良い。この場合には、なお、立体物全体を、微小な立体構造や凹凸形状をも含め、多面体等の立体構造に近似しても良い。
立体物の全体としての立体構造と、立体物の表面の細部等の微小な立体構造や凹凸形状との両方を対象とする場合や、立体物を微細構造も含めて多面体構造として近似する場合には、立体物の全体のみならず、細部の微小な立体構造や凹凸形状に対しても、精度の良い色再現ができる。
【００２８】
図２に示す立体リファレンス２０も、後述する立体色プロファイルを作成する際に、撮影部１２のデジタルカメラ１６の被写体となるものであり、予め基準測色値がそれぞれ付与された曲面を有する、又は角度のついた複数の平面や複数の曲面からなる多面体、特に所定の角度を持つ平面を備える多面体等の立体構造を有する立体物（立体色リファレンス）であり、本発明の基準色立体物である。なお、本発明においては、互いに色の異なる複数色、従って複数の立体リファレンス２０が用いられるが、好ましくは３色以上、即ち色の異なる３種又は３個以上の立体リファレンス２０を用いるのが良い。なお、図２に示す例では、８個の立体リファレンス２０が用いられている。
また、細部の微小な立体構造を対象する場合に用いられる立体リファレンス２０としては、微小な立体構造や凹凸形状や、これらをも含めた多面体等の立体構造に応じた基準色立体物とするのが好ましい。
なお、立体被写体１８及び立体リファレンス２０として、細部の微小な立体構造や凹凸形状を対象とする場合については、後述する。
【００２９】
ここで、立体リファレンス２０は、立体被写体１８の持つ曲面と同一又は類似の曲面、特に、ゆるやかに変化する曲面や、角度のついた複数の平面を持つことが好ましい。また、立体リファレンス２０は、立体被写体１８、例えば、人間の歯、人間の皮膚や肌、又は人間の食道等の体腔の内壁等に類似した立体形状、又は同一の立体形状を持つ立体物、又は、多面体等の立体構造を持つ立体物であることが好ましく、同一又は類似の、表面の凹凸形状を持つ立体物であるのが好ましい。
例えば、立体被写体１８が人間の歯である場合には、立体リファレンス２０として、図１１（Ａ）及び（Ｂ）にそれぞれ示すような所定の曲面を持つ立体物である卵型（半卵型）の立体リファレンス（基準色立体物）２０ａ、又は図１１（Ｃ）に示すような所定の傾斜した平面を持つ立体物である多面体（例えば、宝石）型の立体リファレンス（基準色立体物）２０ｂを用いるのが好ましい。このように、立体被写体１８に応じて、立体リファレンス２０の立体物の形状や構造を選択するのが好ましい。
また、より好ましくは、立体リファレンス２０は、このような人間の歯、皮膚や肌、又は体腔内壁等の立体被写体１８に類似した半透明性、不透明性、光散乱性、及び乳白色及び／又は肌色の色味の少なくとも１つを持つと良い。
なお、人間の歯の場合、歯の色は、以下の測色値、例えば、ＣＩＥＬａｂの３次元色空間において、下記最大値（Ｍａｘ）−最小値（Ｍｉｎ）の指標内に入るような歯を対象とすることができる。
【表１】
2015046142.tif 000003
また、日本人の肌（皮膚）の場合、肌色は、例えば、マンセル色票（マンセル色見本表：マンセル表色系）において、明度  ５．５〜７、色相  １０Ｒ〜１０ＹＲで定義することができ、ＣＩＥＬａｂ表色系（Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系）において、明度Ｌ＊  ６０〜８０、クロマネティクス指数ａ＊  １０〜２０、ｂ＊  ５〜３０で定義することができる。
【００３０】
さらに好ましくは、立体リファレンス２０は、人間の歯、皮膚や肌、又は体腔内壁等の立体被写体１８に類似した又は同一の層構造、例えば、人間の歯の場合などは、半透明な表層及び白色内層からなる２層構造、人間の皮膚の場合などは、角層、表皮、及び真皮からなる３層構造を持つと良い。しかし、本発明では、層構造を持つ立体リファレンス２０は、立体被写体１８の層構造を構成する複数層の内の少なくとも１層を含むもので構成されるものであってもよい。さらにより好ましくは、立体リファレンス２０は、人間の歯、皮膚、肌、又は体腔内壁等の立体被写体１８と同じ、または類似した物質、例えば、人間の歯の場合などは、エナメル質、象牙質等の物質で構成されているともっと良く、人間の皮膚や肌、又は体腔内壁等の場合などは、シリコンやウレタン等の基材に染料や顔料等により着色して作成されているともっと良い。
このように、立体リファレンス２０は、立体被写体１８と同一又は類似の、曲面、立体形状、表面の凹凸形状及び層構造、並びに複数の平面や曲面からなる多面体、特に所定の角度を持つ面を備える多面体等の立体構造の少なくとも１つを持ち、立体被写体１８の類似物質の立体物からなるのが好ましい。
なお、本発明においては、主要被写体となる立体被写体１８は、このような立体リファレンス２０の１つ以上とともに撮影されることが好ましい。
【００３１】
色変換装置１４は、予め複数の立体リファレンス２０に対し各々複数の照明条件に応じてそれぞれ求められた基準測色値とデジタルカメラ１６の撮影画像のＲＧＢ３色の画像データとの変換関係を表す複数の立体色プロファイルを格納するデータベース（ＤＢ）２４と、撮影部１２による撮影時に立体被写体１８を照明する照明条件を判断する条件判断部２６と、データベース２４から立体被写体１８の撮影時の照明条件に基づいて対応する立体色プロファイルを選択する選択部２８と、選択部２８で選択された立体色プロファイルに基づいて、撮影部１２による立体被写体１８の撮影画像のＲＧＢ画像データを測色値、例えば、ＸＹＺ測色値に色変換する色変換部３０と、色変換部３０で色変換された立体被写体１８の測色画像、例えばＸＹＺ測色画像を出力する画像出力部３２とを有する。
【００３２】
データベース２４は、予め基準測色値が付与された複数の立体リファレンス２０に対して、その中の１つの立体リファレンス２０を撮影部１２のデジタルカメラ１６によって所定の照明幾何学条件を含む所定の照明条件で撮影して得られた撮影画像の３色のＲＧＢ画像データと当該立体リファレンス２０の基準測色値との対応関係、即ち変換関係、及び撮影時の所定の照明条件を関連付けた立体色プロファイルを格納するためのものである。なお、データベース２４には、１つの立体リファレンス２０に対して、それぞれ異なる複数の照明条件毎に撮影されたＲＧＢ画像データと基準測色値との変換関係、及び撮影時の複数の照明条件をそれぞれ関連付けた複数の立体色プロファイルが、複数の照明条件毎に格納されている。データベース２４には、さらに、１つの立体リファレンス２０による複数の照明条件毎の複数の立体色プロファイルからなる組が、複数の立体リファレンス２０に対してそれぞれ求められているので、複数の立体リファレンス２０にそれぞれ対応して複数の立体色プロファイルからなる組が、複数組格納されている。
【００３３】
ここで、データベース２４内に格納される立体色プロファイルは、撮影画像の３色のＲＧＢ画像データを測色値（測色画像データ）に測色変換するためのもので、両者の変換のための３次元ルックアップテーブル（３ＤＬＵＴ）や３次元マトリックス等であるのが好ましいが、特に制限的では無く、両者の測色変換関係式であっても良く、両者の測色変換ができるものであれば、どのようなものであっても良い。なお、ＲＧＢ画像データから測色値（測色画像データ）への測色変換のための３ＤＬＵＴ、３次元マトリックス、測色変換関係式等は、従来公知のものを用いることができる。
【００３４】
本発明においては、立体色プロファイルにおいて測色値とＲＧＢ画像データとの変換関係と関連付けられる照明条件には、少なくとも照明幾何学条件を含む必要があるが、好ましくは、照明幾何学条件に加え、照明光質条件を含むのが好ましい。さらに好ましくは、撮影用の照明光の他に、外光又は環境光等が存在する場合には、照明条件として、蛍光灯等の屋内灯（室内灯）や歯科用照明装置等からの外光、室内光又は環境光等の外部環境条件を考慮するのが好ましい。なお、外光又は環境光は、撮影のための照明用フラッシュ等の撮影専用光源が点灯されていない場合には、撮影のための照明光となるので、蛍光灯等の屋内灯や歯科用照明装置等は、光源２２として取り扱うことができる。
【００３５】
本発明においては、照明条件としての照明幾何学条件は、少なくとも、光源２２による立体被写体１８の照明角度を含む必要があり、好ましくは、光源２２による立体被写体１８の照明角度及び照明距離を含むのが好ましい。ここで、照明角度とは、立体被写体１８を中心として見た時における光源２２とデジタルカメラ１６との成す角とすることができる。また、照明距離とは、立体被写体１８と光源２２との間の距離とすることができる。
このような照明幾何学条件としては、又は照明幾何学条件を求めるための幾何学的配置条件としては、被写体撮影時の光源、被写体及びカメラの３者、即ち、例えば、撮影部１２によって光源２２によって照明された立体被写体１８を撮影する時に、光源２２、立体被写体１８及びデジタルカメラ１６の３者の幾何学位置関係を判断するための３者の幾何学的配置関係を示す幾何学位置情報を挙げることができる。これらの幾何学位置情報を、デジタルカメラ１６の画像ファイルのタグ情報として、撮影部１２の後段の条件判断部２６に送ることができる。なお、光源２２、立体被写体１８及びデジタルカメラ１６の３者の幾何学位置は、（ａ）光源２２−立体被写体１８、（ｂ）立体被写体１８−デジタルカメラ１６、（ｃ）デジタルカメラ１６−光源２２の位置関係の組み合わせで決まる。
【００３６】
なお、詳細は後述するが、デジタルカメラ１６がフラッシュを備えている場合には、フラッシュは光源２２となるので、両者の上記位置関係（ｃ）は固定されており、予め既知であるので、上記位置関係（ｂ）のデジタルカメラ１６と立体被写体１８との距離の情報を取得すれば、撮影時にフラッシュがオンの場合には、上記位置関係（ｂ）及び（ｃ）から、上記位置関係（ａ）も求めることができる。上記位置関係（ｂ）のデジタルカメラ１６と立体被写体１８との距離、即ち撮影距離の情報は、例えば、幾何学位置情報の１つである立体被写体１８の合焦点情報等から求めることができる。デジタルカメラ１６で取得することができる合焦点情報はもちろんのこと、このような撮影距離の情報を取得した場合には、その撮影距離の情報をデジタルカメラ１６の画像ファイルのタグ情報として、撮影部１２の後段の条件判断部２６に送ることができる。
【００３７】
一方、デジタルカメラ１６が撮影のための照明用のフラッシュ等の撮影専用光源を備えていない場合や、フラッシュ等の撮影専用光源を備えていてもオフの場合には、上述したように、蛍光灯等の屋内灯（室内灯）や歯科用照明装置等からの外光、室内光又は環境光は、撮影のための照明光となる。このため、蛍光灯等の屋内灯や歯科用照明装置等は光源２２となるが、その位置は固定されている。したがって、撮影時の立体被写体１８の位置が決まれば、光源２２の位置は決まるので、上記位置関係（ａ）が決まり、上述のように上記位置関係（ｂ）のデジタルカメラ１６と立体被写体１８との距離の情報が取得されれば、上記位置関係（ｃ）も決めることができる。
【００３８】
以上から、フラッシュのオン／オフの情報及び立体被写体１８の合焦点情報等のデジタルカメラ１６のタグ情報を用いることにより、上記位置関係（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を決定することができる。
このようにして、上記位置関係（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）が決定されると、照明幾何学条件としての光源２２による立体被写体１８の照明角度、更には、その照明距離を求めることができる。
【００３９】
このような照明幾何学条件を決定する際には、デジタルカメラ１６から、そのタグ情報として、フラッシュのオン／オフの情報、及び立体被写体１８の合焦点情報等を、後段の条件判断部２６に送り、又は、これらから光源、被写体、カメラの幾何学位置関係を判断するための幾何学位置情報やカメラと被写体の距離の情報を取得し、取得した情報を後段の条件判断部２６に送ることにより、条件判断部２６が、これらの情報を取得して、照明幾何学条件を決定することができる。
なお、デジタルカメラ１６でタグ情報として取得され、条件判断部２６に送られるフラッシュのオン／オフの情報、及び立体被写体１８の合焦点情報等以外の幾何学的な位置に関する情報は、条件判断部２６内外のメモリに格納された情報や外部入力情報等から、条件判断部２６が取得するように構成されているのが好ましい。
【００４０】
次に、照明条件としての照明光質条件としては、光源２２の光源特性、例えば光源２２の光拡散性、偏光性、分光分布、色温度等の少なくとも１つの光質情報を上げることができ、このような光質情報は、後段の条件判断部２６へ送ることができる。このような光質情報の一つとして、光源２２としてのフラッシュのオン／オフ情報が利用できる。
なお、このような光質情報、例えば、フラッシュがオンの場合の光源２２としてのフラッシュの光源特性（照明光質）の情報や、フラッシュがオフの場合の室内光や歯科用照明装置の照明光等の光源特性（照明光質）の情報も、条件判断部２６内外のメモリに格納された情報や外部入力情報等から、条件判断部２６が取得するように構成されているのが好ましい。
【００４１】
また、照明条件としての外部環境条件としては、フラッシュがオンの場合には、外光、室内光又は環境光等を放射する蛍光灯等の屋内灯（室内灯）や歯科用照明装置等の幾何学的な位置や、外光、室内光又は環境光等の光源特性（光質）を挙げることができ、フラッシュが無い又はオフの場合で、歯科用照明装置等からの撮影用の照明光等が照射されている場合には、蛍光灯等の屋内灯（室内灯）等の幾何学的な位置や、外光、室内光又は環境光等光源特性（光質）を挙げることができる。
なお、このような外光、室内光又は環境光等の光源の幾何学的な位置や、外光、室内光又は環境光等の光源特性（光質）も、条件判断部２６内外のメモリに格納された情報や外部入力情報等から、条件判断部２６が取得するように構成されているのが好ましい。
【００４２】
以上のような照明条件、特に照明幾何学条件に関連付けられた立体色プロファイルは、以下のようにして作成され、データベース２４に格納される。ここでは、立体色プロファイルの作成の際の照明条件としては、照明幾何学条件の照明角度、フラッシュのオン／オフおよび撮影距離が用いられ、データベース２４内の格納された立体色プロファイルの管理項目には、照明条件として、少なくとも照明幾何学条件の照明角度及び照明距離が用いられる場合を例に挙げて説明する。
まず、デジタルカメラ１６によって、予め基準測色値が付与された所定の色の立体リファレンス２０を、照明角度、フラッシュのオン／オフおよび撮影距離を変えて複数回撮影し、複数の照明角度に対する立体リファレンス２０の撮影画像のＲＧＢ画像データを取得する。当該立体リファレンス２０に予め付与された基準測色値と取得された立体リファレンス２０の撮影画像のＲＧＢ画像データとを対応させて変換関係とする立体色プロファイルを複数の照明角度、フラッシュのオン／オフおよび複数の撮影距離の各々に応じてそれぞれ複数作成する。こうして、１つの立体リファレンス２０に対する１組の複数の立体色プロファイルが作成される。
【００４３】
続いて、この立体リファレンス２０を、予め異なる基準測色値が付与された異なる色の立体リファレンス２０に変更して、同様にして、複数の照明角度、フラッシュのオン／オフおよび複数の撮影距離の各々に応じて、異なる基準測色値と測定ＲＧＢ画像データとの変換関係を定める複数の立体色プロファイルを１組作成することを、予め準備されている異なる複数色、好ましくは、３色以上（複数）の立体リファレンス２０について全ての組の複数の立体色プロファイルが作成されるまで続ける。
こうして得られた全ての組の複数の立体色プロファイルは、各組毎に、それぞれ複数の照明角度に関連付けられており、全てデータベース２４に格納される。
【００４４】
ここでは、複数色、例えば、３色以上の立体リファレンス２０に対して、照明幾何学条件の照明角度（測定角度）、フラッシュのオン／オフおよび撮影距離（照明距離）に応じた測色値（基準測色値）とデジタルカメラ１６のＲＧＢ信号値（ＲＧＢ画像データ）との変換関係を求め、照明角度を管理項目としてデータベース２４において管理する立体色プロファイルを作成しているが、本発明はこれに限定されず、照明幾何学条件の照明角度及び照明距離（距離）の両者を、管理項目としても良い。
また、上記管理項目の照明角度及び照明距離に、さらに、フラッシュのオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）条件を加えるとより好ましい。また、その他の光源特性、例えば、照明光質条件を上記管理項目に加えるとさらに良い。さらにまた、立体リファレンス２０は、立体被写体１８に適した色種を選択しておくとさらに良い。
こうして、データベース２４には、少なくとも、照明条件として照明幾何学条件の照明角度を管理項目とした、測色値とＲＧＢ画像データとの変換関係を示す立体色プロファイルが多数、即ち複数格納される。
【００４５】
データベース２４では、例えば、照明条件の内の照明幾何学条件、特に、照明角度と照明距離とを、管理項目として、立体色プロファイルを関連付けて管理することができる。以下に、データベース２４に格納される「立体色プロファイル」として、以下に例示される、照明条件、例えば、照明角度と照明距離との照明幾何学条件、更には、照明光質条件等の管理項目に紐付けられた「立体色プロファイル」を挙げることができる。
例１）：管理項目である「照明角度」×「照明距離」の組み合わせに紐付けされた「立体色プロファイル」の関連付け
例２）：管理項目である「照明角度」×「照明距離」×「光源特性（フラッシュ等）」の組み合わせに紐付けされた「立体色プロファイル」の関連付け
ここで、「光源特性（フラッシュ等）」は、フラッシュオン／オフ、他の光源特性（指向性等）や撮影条件でもよい。
【００４６】
例３）：各照明条件の管理項目の「組み合わせ条件」に紐付けされた「立体色（補正）プロファイル」の関連付け
ここでは、「照明角度」×「照明距離」×「光源特性又は照明光質（フラッシュ等）」の管理項目の組み合わせは固定されているものとする。
照明条件の「組み合わせ条件」に紐付けされた「立体色（補正）プロファイル」のデータベースの例を表１及び表２に示す。
【００４７】
組み合わせＡ
【表２】
2015046142.tif 000004
【００４８】
組み合わせＢ
【表３】
2015046142.tif 000005
【００４９】
上記表１の組み合せＡに示す例においては、室内Ａの室内灯は蛍光灯であり、フラッシュがオン（Flash ON）の時、撮影光源２２はフラッシュとなり、外部環境条件が蛍光灯からの室内光となり、フラッシュがオフ（Flash OFF）の時、撮影光源２２は蛍光灯で、光質は蛍光灯色となり、照明光質が変わることになる。
表１においては、フラッシュオン時にも、フラッシュオフ時にも、照明距離を１５ｃｍと３０ｃｍに変化させると共に、照明角度を０°、３０°、４５°と変化させて、それぞれの「照明角度」×「照明距離」×「照明光質（フラッシュオン／オフ）」の管理項目の組み合せ毎に作成された立体色プロファイルＰ１〜Ｐ１２が、データベース２４に格納されている。
【００５０】
一方、上記表２の組み合せＢに示す例においては、室内Ｂの室内灯が電球、例えば白熱電球に変わり、フラッシュがオン（Flash ON）の時、撮影光源２２はフラッシュとなり、外部環境条件が電球からの室内光となり、フラッシュがオフ（Flash OFF）の時、撮影光源２２は電球で、光質は電球色となり、照明光質が変わる点で、上記表１に示す組み合せＡと異なるが、照明角度及び照明距離の組み合せは同様にして、それぞれの「照明角度」×「照明距離」×「照明光質（フラッシュオン／オフ）」の管理項目の組み合せ毎に作成された立体色プロファイルＰ１３〜Ｐ２４が、データベース２４に格納されている。
このように、データベース２４には、様々な照明条件の管理項目の組み合わせに応じた立体色プロファイルが格納されている。
【００５１】
条件判断部２６は、撮影部１２によって立体被写体１８を撮影する時に、立体被写体１８を照明する際の幾何学配置条件、例えば、撮影光源２２、立体被写体１８及びデジタルカメラ１６の幾何学的配置を示す、特に、照明角度及び照明距離を含む照明幾何学条件を少なくとも含む照明条件を判断するものである。条件判断部２６で判断された照明条件、具体的には、照明角度及び照明距離を含む照明幾何学条件は、データベース２４に格納された立体色プロファイルを選択するために用いられるものであるので、データベース２４に格納された立体色プロファイルに関連付けられた照明条件を判断する必要がある。換言すれば、データベース２４に格納された立体色プロファイルを管理する管理項目となる照明条件を判断する必要がある。
【００５２】
なお、条件判断部２６は、上述の照明幾何学条件に加え、さらに、撮影光源２２から射出される照明光の光質、例えば、フラッシュ、特にリングライトフラッシュの光であるのか、歯科用照明装置や歯科用リングライト等の特別な光であるのか、室内灯（蛍光灯等）の光であるのかによって定まる光の光拡散性、偏光性、分光分布特性、色温度等の情報を表す照明光質条件を含む照明条件を判断するのが好ましい。さらには、上述の照明幾何学条件及び照明光質条件に加え、室内光や外光や環境光等の外部環境条件を含む照明条件を判断するのが好ましい。
【００５３】
条件判断部２６は、立体色プロファイルが、上記管理項目の例１）〜例３）に例示される照明条件に紐付けられている時には、照明条件を以下のように判断する。
上記例１）の場合：照明条件の内の照明幾何学条件である光源と被写体の照明角度と照明距離を判断する。
上記例２）の場合：例１）に加えて、照明条件の内の照明光質条件（フラッシュのオン／オフ等）を判断する。
上記例３）の場合：光源と被写体の位置関係を判断し、管理項目の組み合せ条件を判断する（表１及び表２参照）。
【００５４】
なお、これらの例１）〜例３）までの照明条件の各管理項目（照明角度及び照明距離等の照明幾何学条件、照明光質条件（フラッシュのオン／オフ等））の情報は、上述したように、以下の種々の方式により取得することができる。
ａ）デジタルカメラ１６の付帯情報（タグ情報）から直接取得しても良い。例えば、合焦点情報から撮影距離を取得するようにしても良い。
ｂ）また、デジタルカメラ１６のタグ情報から、推定しても良い。
ｃ）また、デジタルカメラ１６の撮影距離と光源２２の位置から光源２２、立体被写体１８、デジタルカメラ１６の位置関係を計算しても良い。
ｄ）デジタルカメラ１６のタグ情報から、何らかのデータベース（ＤＢ）を参照して取得しても良い。
ｅ）デジタルカメラ１６の撮影画像のＲＧＢ画像データによる画像解析から求めても良い。
ｆ）立体被写体１８の撮影画像の画像データ中の大きさと実際の立体被写体１８の大きさとを照らし合わせて推定しても良い。
ｇ）立体リファレンス２０（基準色立体物）の曲面又は複数の平面上に発生している陰影から光源の位置を推定しても良い。
【００５５】
なお、例えば、上述のｇ）の例において、複数の傾斜角度の異なる面を持つ立体リファレンス２０、特に多面体からなる立体リファレンス２０を用いる場合には、立体リファレンス２０の撮影画像から、又は立体リファレンス２０の表面反射の計測から得られる輝度Ｙ、又は明度Ｌの分布等から、どの面が強く光っているかを解析することにより、光源２２の配置角度を容易に推定することができる。
例えば、光源２２によって照明された立体リファレンス２０をデジタルカメラ１６で撮影する際に、光源２２、立体リファレンス２０及びデジタルカメラ１６は、立体リファレンス２０の特定の面（曲面からなる立体物の離散的に見た微小曲面又は多面体の平面）で反射された光源２２の反射光が、デジタルカメラ１６の撮影レンズに入射する光学的な幾何学的配置にある時の特定の面の傾斜角を０°とすると、傾斜角が０°の面による光源２２の反射光は、直接デジタルカメラ１６の撮影レンズに鏡面反射成分として入射する。立体リファレンス２０の撮像画像では、傾斜角が０°の面は、反射光強度が最も高く、鏡面光沢が発生している領域となる。したがって、面の傾斜角度が０°から傾斜するにつれて、傾斜面による光源２２の反射光の鏡面反射成分は減少し、反射光強度が低い領域となる。これらの結果から、立体リファレンス２０の傾斜面の反射光強度を解析することにより、光源２２の配置角度を容易に推定することができ、したがって、光源２２、立体リファレンス２０及びデジタルカメラ１６の配置を容易に推定することができる。
こうして解析された光源２２の配置角度情報をもとに、条件判断部２６において、照明条件（照明幾何学条件）を判断することができる。
【００５６】
以下に、条件判断部２６による判断の具体例を示す。
図３は、リングライトフラッシュ付きデジタルカメラ１６で立体被写体１８を撮影した場合の条件判断部２６による判断のためのリングライトフラッシュからなる光源２２及びデジタルカメラ１６と立体被写体１８との位置関係の一例を模式的に示す模式図である。
図３に示すような場合、以下のような種々の情報が取得でき、かつ推定できる。
まず、図３に示すように、デジタルカメラ１６（撮影レンズの中心）と光源２２（リングライトフラッシュのリングライトの位置）との距離ｂは、リングライトの口径Ｄから知ることができ、ｂ＝Ｄ／２で与えられる。
次に、図３に示すように、立体被写体１８とデジタルカメラ１６の距離は、デジタルカメラ１６の合焦点位置情報から得ることができる。
また、リングライトの利用は、リングライトフラッシュのオン／オフ情報から知ることができる。
また、リングライトの利用により、デジタルカメラ１６は、立体被写体１８の正面にあると推定することができる。
さらに、リングライトの利用により、リングライトの色温度、分光分布等の光質が推定可能である。
【００５７】
以上の情報から図３に示すような照明条件の照明幾何学条件（照明角度、照明距離）及び照明光質条件（フラッシュのオン／オフ：フラッシュ光源／室内灯）が得られる。ここで、フラッシュオンの場合には、照明光質としてフラッシュライト（リングライト）が選択され、フラッシュオフの場合には、照明光質として、室内光が選択される。
図３に示す例おいて、照明幾何学条件の照明角度θは、関係式ｔａｎθ＝ｂ／ａで求めることができ、光源２２と立体被写体との間の照明距離ａは、リングライトフラッシュ付きデジタルカメラ１６であるので、図３に示すように立体被写体１８とデジタルカメラ１６の距離に等しく、合焦点位置情報から求めることができる。
こうして、条件判断部２６の判断により、照明条件（照明幾何学条件、照明光質条件）の管理項目の組み合せ（角度θ、距離ａ、フラッシュ光源のオン／オフ）が決定される。
即ち、データベース２４に格納されている立体色プロファイルの中から、条件判断部２６で判断された照明条件に該当する立体色プロファイルを選択するために、例えば、表１及び表２にしめされるような、立体色プロファイルに関連付けられた照明条件の管理項目の組み合せ（角度θ、距離ａ、フラッシュ光源のオン／オフ）が求められる。
【００５８】
条件判断部２６は、上述した照明幾何学条件及び照明光質条件等の照明条件は、以下の種々の方式によって判断することができる。
図４（Ａ）に示す条件判断部２６ａのように、条件判断部２６ａが撮影部１２のデジタルカメラ１６から撮影画像のタグ情報を取得するタグ情報取得部３４を有する場合には、条件判断部２６ａは、上述したように、デジタルカメラ１６から伝送され、タグ情報取得部３４によって取得された合焦点情報やフラッシュのオン／オフ情報等のタグ情報から照明条件を判断する。例えば、上述の照明条件の管理項目の情報の取得方式ａ）〜ｄ）及び図３に示す例の場合には、タグ情報取得部３４において、デジタルカメラ１６の画像ファイルのタグ情報を取得し、条件判断部２６ａで照明条件を判断するのが良い。
なお、条件判断部２６ａのタグ情報取得部３４では、撮影部１２によって光源２２によって照明された立体被写体１８を撮影する時に、光源２２、立体被写体１８及びデジタルカメラ１６の３者の幾何学位置関係を判断するための３者の幾何学的配置関係を示す幾何学位置情報や、立体被写体１８とデジタルカメラ１６との間の距離（撮影距離）や、光源２２の光拡散性、偏光性、分光分布、色温度の情報等をタグ情報として取得しても良い。
【００５９】
また、図４（Ｂ）に示すように、条件判断部２６ｂが撮影部１２のデジタルカメラ１６から撮影画像の画像ファイル（ＲＧＢ画像データ）を受け取って画像解析する画像解析部３６を有する場合には、条件判断部２６ｂの画像解析部３６は、上述したように、デジタルカメラ１６から受け取った撮影画像の画像ファイル（ＲＧＢ画像データ）を画像解析して、照明条件を判断する。例えば、上述の照明条件の管理項目の情報の取得方式ｅ）〜ｇ）の場合には、画像解析部３６において、デジタルカメラ１６の画像ファイルの画像データを画像解析して、条件判断部２６ｂで照明条件を判断するのが良い。
【００６０】
また、図４（Ｃ）に示すように、条件判断部２６ｃは、人間によって指定情報として、直接照明条件が入力される、又は照明条件を取得するための指定情報が入力される指定情報入力部３８と、指定情報として直接入力された照明条件を判断された照明条件として取得する、又は入力された指定情報を照明条件を取得するための取得条件として取得する条件リスト参照部４０と、指定情報や取得条件に応じた複数の照明条件がリストとして格納されている条件リストデータベース（ＤＢ）４２とを有する。この条件リストＤＢ４２においては、予め、照明角度及び照明距離等の照明幾何学条件と照明光質条件の組み合わせを照明条件Ａ、Ｂ及びＣのようにして登録しておいても良い。
【００６１】
この条件判断部２６ｃの条件リストＤＢ４２には、指定情報入力部３８から入力される指定情報に対応する照明条件（の各管理項目等）のリストが作成されている。この場合、指定情報は、指定番号であっても良く、図示しないモニタ等の表示デバイスに表示された条件リストＤＢ４２内の照明条件（の各管理項目等）のリストの番号を指定して指定情報入力部３８から入力することにより、条件リスト参照部４０は、条件リストＤＢ４２からリスト中の該当する照明条件を取得し、条件判断部２６ｃによって判断された照明条件とすることができる。指定情報入力部３８から入力される指定情報は、照明条件のリストの指定番号に限定されず、リスト中の該当する照明条件を指定できるものであれば何でもよい。例えば、指定情報は、タグ情報として用いられる、光源２２、立体被写体１８及びデジタルカメラ１６の３者の幾何学的配置関係を示す幾何学位置情報や、立体被写体１８とデジタルカメラ１６との間の距離（撮影距離）の情報や、光源２２の光拡散性、偏光性、分光分布、色温度等の光質の情報等であっても良い。これらの幾何学位置情報と光質の情報との組み合わせを組み合せ条件ａ、ｂ及びｃのように登録しておいても良い。この場合には、条件リストＤＢ４２には、これらの情報に対応する（紐付けされた）照明条件のリストが格納される。なお、条件リストＤＢ４２のリスト中に、指定情報に該当する照明条件が無い場合には、類似の、又は前後の照明条件から補間等によって該当する照明条件を求めても良い。
【００６２】
また、図４（Ｄ）に示す条件判断部２６ｄは、カメラシステム１０において、撮影部１２における撮影システム情報として、例えば、直接照明条件を取得できる場合や、光源２２、立体被写体１８及びデジタルカメラ１６の３者の幾何学的配置関係を示す幾何学位置情報や、撮影距離の情報や、光源２２の光質の情報等の、照明条件を取得するための情報を取得できる場合に用いられるもので、カメラシステム１０又は撮影部１２から撮影システム情報を取得する情報取得部４４と、情報取得部４４で取得された撮影システム情報から該当する照明条件を取得する条件取得部４６とを有する。なお、条件判断部２６ｄは、図示しないが、図４（Ｃ）に示す条件判断部２６ｃの条件リストデータベース（ＤＢ）４２と同様に、撮影システム情報に応じた複数の照明条件がリストとして格納されている条件リストデータベース（ＤＢ）を有していても良い。
【００６３】
この条件判断部２６ｄにおいては、条件取得部４６が、情報取得部４４で取得された撮影システム情報から該当する照明条件を求める。条件取得部４６における照明条件の求め方は特に制限的では無く、撮影システム情報から照明幾何学条件や照明光質条件等を算出しても良いし、条件リストＤＢ４２を備えている場合には、取得された撮影システム情報に該当する照明条件を取得しても良い。なお、条件リストＤＢから取得する場合において、リスト中に、指定情報に該当する照明条件が無い場合には、類似の、又は前後の照明条件から補間等によって該当する照明条件を求めても良い。
【００６４】
選択部２８は、条件判断部２６で判断されて得られた立体被写体１８の撮影時の照明条件、例えば、照明幾何学条件及び照明光質条件等に基づいて、その照明条件に該当する立体色プロファイルをデータベース２４から選択するためのものである。
例えば、データベース２４に、上述の表１及び表２に示すように、照明条件の管理項目の組み合わせ（照明角度θ、照明距離ａ、フラッシュのオン／オフ）に応じて立体色プロファイルが格納されている場合には、選択部２８は、条件判断部２６で判断された照明条件の管理項目の組み合わせ（照明角度θ、照明距離ａ、フラッシュのオン／オフ）に該当する立体色プロファイルを選択する。例えば、照明条件が、室内Ａの室内灯が蛍光灯であり、照明角度θが３０°であり、フラッシュオンであり、照明距離ａが３０ｃｍである場合には、データベース２４内の表１から該当する立体色プロファイルＰ５を選択する。
【００６５】
なお、照明幾何学条件や照明光質条件等の照明条件に該当する適切な立体色プロファイルがない場合は、近い照明条件の複数の立体色プロファイルから、例えば、類似の複数の照明条件、好ましくは前後の照明条件に対応する複数の立体色プロファイルから補間してもよい。
例えば、上述の表１及び表２に示す場合のように、距離２０ｃｍに相当するものが無い場合には、１５ｃｍに該当するものと３０ｃｍに該当するものとから補間して近似の立体色プロファイルを作成することができる。
【００６６】
色変換部３０は、選択部２８で選択された立体色プロファイルに基づいて、撮影部１２による立体被写体１８の撮影画像のＲＧＢ画像データを測色値（測色画像データ）、例えば、ＸＹＺ測色値（ＸＹＺ画像データ）に色変換するためのものである。
なお、色変換部３０によって色変換して得られた変換測色値は、標準表色系のＸＹＺ測色値（ＸＹＺ画像データ）に限定されず、測色値であれば、如何なる測色値であっても良く、例えば、Ｌａ＊ｂ＊測色値、Ｌｕ＊ｖ＊測色値等であっても良い。
画像出力部３２は、色変換部３０で色変換された立体被写体１８の測色画像、例えばＸＹＺ測色画像を出力するためのものである。
本発明の第１の実施の形態に係る色変換装置、及びこれを用いるカメラシステムは、基本的に以上のように構成される。
【００６７】
なお、上記第１の実施の形態においては、立体リファレンス２０や、実物の人間の歯等の立体被写体１８をデジタルカメラ１６で撮影した際に、撮影画像に鏡面光沢成分が多く含まれている場合、鏡面光沢成分が含まれる鏡面光沢領域は、高輝度領域、又は高明度領域となるため、これらの高輝度又は高明度領域を含む撮像画像の画像データを用いて、色変換装置１４で色変換等を含む種々の解析を行うと、立体リファレンス２０や、立体被写体１８の色予測の精度が低下する恐れがある。
このような場合には、立体リファレンス２０として、様々な傾斜角度を持つ曲面からなる立体物や、様々な傾斜角度を持つ複数の平面を持つ多面体等の立体物を用い、立体リファレンス２０の撮影画像の輝度分布（明度分布）に基づいて、撮影画像中の鏡面光沢領域が除かれる解析領域を予め設定しておき、立体リファレンス２０や、立体被写体１８の撮像画像の解析を予め設定された解析領域で色変換等を含む種々の解析を行うことにより、色予測の精度を低下させず、色予測を高精度に維持することが好ましい。
【００６８】
このような立体リファレンス２０を用いた解析領域の設定は、以下のような設定フローで行うのが好ましい。
まず、事前の準備として、立体リファレンス２０の曲率及び／又は傾斜角を予め計測する。この時、図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示す卵型の立体リファレンス２０ａの場合には、曲面の曲率、又は曲面を離散的に見た時の面の傾斜角を計測するのが好ましい。一方、図１１（Ｃ）に示す多面体の立体リファレンス２０ｂの場合には、各面の傾斜角を計測するのが好ましい。
次に、撮影条件に近い条件で色々な角度から撮影した立体リファレンス２０の反射光分布（輝度分布）を計測する。
【００６９】
上述したように、立体リファレンス２０、光源２２及びデジタルカメラ１６の光学的な幾何学的配置において、立体リファレンス２０が、光源２２からの出射光を直接デジタルカメラ１６に入射させるように反射する反射面となる傾斜面を有する時、例えば、多面体が当該傾斜面となる平面又は曲面を少なくとも有する時の立体リファレンス２０の傾斜面の傾斜角を０°とすると、図１２に示すように、立体リファレンス２０の傾斜角が０°の傾斜面における反射光強度が最も高く、傾斜角が大きくなるほど反射光強度は低下する。
このため、次いで、これらの計測結果、即ち、立体リファレンス２０の曲率及び／又は傾斜角の計測結果、及び立体リファレンス２０の反射光分布の計測結果から、反射光強度が高くなり過ぎない、曲率及び／又は傾斜角の特定の範囲を解析範囲として設定し、データベース２４に登録・格納しておく。もちろん、立体リファレンス２０に対する立体色プロファイルの作成に際しては、解析範囲の撮影画像データのみが用いられるのが好ましい。こうして、作成された立体色プロファイルがデータベース２４に格納される。
なお、例えば、図１２に示すような、歯等の立体被写体１８に対する立体リファレンス２０の場合には、解析範囲として設定される傾斜角の範囲は、−１８０°〜−５°及び５°〜１８０°であるのが好ましく、より好ましくは−１８０°〜−１０°及び１０°〜１８０°とするのが良い。
【００７０】
次に、本撮影において、撮像した歯等の立体被写体１８の画像の反射光分布（輝度分布）を取得する。例えば、図１３（Ａ）に示すように、立体被写体１８において、２つの領域１８ａ及び１８ｂが鏡面光沢の発生している箇所であり、残りの領域は、鏡面反射は発生していないものとする。
次に、取得された撮影画像の反射光分布と、データベース２４に登録された曲率及び／又は傾斜角の特定の範囲と反射光分布との関係とを照合し、解析範囲に予め指定した、曲率及び／又は傾斜角の部分のみを解析領域として設定する。即ち、図１３（Ｂ）に示す立体被写体１８の撮影画像４８において、立体被写体１８の２つの鏡面光沢領域１８ａ及び１８ｂに対応する領域４８ａ及び４８ｂは、解析範囲から除かれ、斜線の領域４８ｃのみが解析領域として設定される。
なお、こうして設定された立体被写体１８の撮影画像の解析領域内のＲＧＢ画像データのみが、色変換部３０において用いられる。その結果、色予測を高精度に行うことができる。
【００７１】
なお、本発明においては、曲率及び／又は傾斜角の特定の範囲を解析範囲として設定しているが、本発明はこれに限定されず、予め、上述の立体リファレンス２０の反射光分布（輝度）の計測結果から、この反射光分布の特定閾値（輝度）を超える部分を鏡面光沢成分として設定して、データベース２４に登録しておき、本撮影において得られた歯等の立体被写体１８の画像の反射光分布から、立体被写体１８の領域であって、かつ、特定閾値（輝度）を解析対象となる解析領域としても良い。
【００７２】
図１に示すカメラシステム１０は、撮影時の照明条件（照明幾何学条件、照明光質条件）に応じた立体リファレンス２０の撮影画像のＲＧＢ画像データと立体リファレンス２０の基準測色値との変換関係を規定する立体色プロファイルを用いて、立体被写体１８の撮影画像の測色画像に変換して出力するものであるが、本発明はこれに限定されず、ＲＧＢ画像データと測色値との変換関係を規定する平面色プロファイルと、近似色立体リファレンスの基準測色値と近似色立体リファレンスの撮影時の照明条件（照明幾何学条件、照明光質条件）との変換関係を規定する立体色補正プロファイルを用いて、立体被写体１８を撮影部１２で撮影して得られた撮影画像の測色画像に変換して出力するカメラシステムであっても良い。
【００７３】
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る色変換装置を用いるカメラシステムの構成の一例を模式的に示すブロック図である。図６は、図５に示すカメラシステムの撮影部及び撮影対象の立体被写体並びに平面色票及び基準色立体物の一例を模式的に示す模式図である。
図５に示すカメラシステム５０は、図１に示すカメラシステム１０と、立体リファレンス２０の代わりに、平面色票６０及び近似色立体リファレンス６２を用いる点、データベース２４、選択部２８及び色変換部３０の代わりに、それぞれデータベース５４、選択部５６及び色変換部５８を用いる点で異なる以外は、同様の構成を有するものであるので、同一の構成要素には同一の番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７４】
図５に示すように、カメラシステム５０は、立体被写体１８を撮影して３色の画像データを取得する撮影部１２と、撮影部１２で取得された画像データを測色値に色変換する色変換装置５２とを有する。
図６に示すように、撮影部１２は、デジタルカメラ１６と、デジタルカメラ１６による撮影の際に立体被写体１８や、平面色票６０及び基準色立体物である１つ以上の、好ましくは複数の近似色（又は類似色）立体リファレンス６２等の被写体に照明光を照射する撮影光源２２とを備える。
【００７５】
図５に示すように、色変換装置５２は、予め基準測色値が付与された、１以上の近似色立体リファレンス６２に対して、撮影部１２による複数の照明条件に応じてそれぞれ求められた測色値が関連付けられた複数の立体色補正プロファイル、及び、予め基準測色値が付与された複数の平面色票６０を撮影部１２のデジタルカメラ１６で撮影して得られたＲＧＢ画像データと平面色票６０の基準測色値とから算出された変換関係を表す１つの平面色プロファイルを格納するデータベース（ＤＢ）５４と、撮影部１２による撮影時に立体被写体１８を照明する照明条件を判断する条件判断部２６と、データベース２４から立体被写体１８の撮影時の照明条件に基づいて対応する立体色補正プロファイルを選択する選択部５６と、データベース５４に格納された１つの平面色プロファイル、及び選択部２８で選択された立体色補正プロファイルに基づいて、撮影部１２による立体被写体１８の撮影画像のＲＧＢ画像データを測色値、例えば、ＸＹＺ測色値に色変換する色変換部５８と、色変換部５８で色変換された立体被写体１８の測色画像、例えばＸＹＺ測色画像を出力する画像出力部３２とを有する。
【００７６】
図６に示す平面色票６０は、図２に示す立体リファレンス２０と同様に基準測色値（平面基準色）が付与された複数の色、好ましくは異なる一次独立な３色以上の色、図示例では、同様に８色の色を持つ平面色票である。平面色票６０は、基準測色値が付与された複数の色を持つ平面色票であれば、特に制限的では無く、従来公知の平面色票を用いることができるが、その中の１色は、撮影対象の立体被写体１８と類似の色（近似色）であるのが好ましく、また、予め付与する基準測色値（平面基準色）は、立体被写体１８に適した色種を選択するとさらに良い。
また、近似色立体リファレンス（以下、単に立体リファレンスという）６２は、複数個あっても、基準測色値が付与された色が、撮影対象の立体被写体１８と類似の色（近似色）である点を除けば、図２に示す立体リファレンス２０と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
なお、本実施形態においては、立体リファレンス６２は、立体被写体１８と共に撮影される。
【００７７】
色変換装置５２は、ＲＧＢ画像データと測色値との変換関係を規定する平面色票６０と、立体リファレンス６２の基準測色値と立体リファレンス６２の撮影時の照明条件（照明幾何学条件、照明光質条件）との変換関係を規定する立体色補正プロファイルを用いて、立体被写体１８を撮影画像の測色画像に変換して出力する色変換装置である。
色変換装置５２のデータベース５４は、複数の立体色補正プロファイルを格納するものであるが、図示例では、ＲＧＢ画像データと基準測色値とから算出された変換関係を表す１つの平面色プロファイルをも格納している。このように、複数の立体色補正プロファイル、及び１つの平面色プロファイルは、同一のデータベース５４に格納されるのが好ましい。
しかしながら、この平面色プロファイルは、１つであり、データベース５４に格納されることに限定されず、いずれのメモリに記憶されるものであっても良いが、後述する色変換部５８において用いられるものであるので、色変換部５８内のメモリに記憶されるのも好ましい。
【００７８】
本実施形態においては、立体色補正プロファイルが立体リファレンス６２を用いて、照明条件（照明幾何学条件、照明光質条件）、例えば、その照明角度（測定角度）等に応じて、前述の第１の実施の形態と同様に作成されている。
なお、立体色補正プロファイルは、立体被写体１８と類似色の立体リファレンス６２から得られるものであり、類似色である点で異なる以外は同様のプロファイルとなる。複数の照明条件（照明幾何学条件、照明光質条件）に応じて求められる立体色補正プロファイルの数、即ち１組の立体色補正プロファイルの数は、図２に示す立体リファレンス２０における数と同様にするのが良い。しかしながら、準備すべき立体リファレンス６２の数は、図示例では３個であり、図２に示す立体リファレンス２０の数８個に比べて少なくすることができるので、データベース５４に格納される立体色補正プロファイルの組数は、当然少なくでき、立体色補正プロファイルの全体数も、少なくすることができる。
【００７９】
選択部５６は、条件判断部２６で判断されて得られた立体被写体１８の撮影時の照明条件、例えば、照明幾何学条件及び照明光質条件等に基づいて、その照明条件に該当する立体色補正プロファイルをデータベース５４から選択するためのものである。
例えば、上述の表１及び表２に示すプロファイルＰ１〜P２４が、照明条件の管理項目の組み合わせ（照明角度θ、照明距離ａ、フラッシュのオン／オフ）に応じた立体色補正プロファイルであるとすると、これらの立体色補正プロファイルＰ１〜P２４は、データベース５４に格納される。この場合には、選択部５６は、条件判断部２６で判断された照明条件の管理項目の組み合わせ（照明角度θ、照明距離ａ、フラッシュのオン／オフ）に該当する立体色プロファイルを選択する。例えば、照明条件が、室内Ａの室内灯が電球（白熱灯）であり、照明角度θが０°であり、フラッシュオフであり、照明距離ａが１５ｃｍである場合には、データベース５４内の表１から該当する立体色プロファイルＰ１９を選択することになると言える。
【００８０】
なお、照明幾何学条件や照明光質条件等の照明条件に該当する適切な立体色補正プロファイルがない場合は、立体色プロファイルの場合と同様に、近い照明条件の複数の立体色補正プロファイルから、例えば、類似の複数の照明条件、好ましくは前後の照明条件に対応する複数の立体色補正プロファイルから補間してもよい。
例えば、上述の表１及び表２に示す場合のように、距離２０ｃｍに相当するものが無い場合には、１５ｃｍに該当するものと３０ｃｍに該当するものとから補間して近似の立体色補正プロファイルを作成することができる。
【００８１】
色変換部５８は、データベース５４に格納されている１つの平面色プロファイル、及び選択部５６で選択された立体色補正プロファイルに基づいて、撮影部１２による立体被写体１８の撮影画像のＲＧＢ画像データを測色値（測色画像データ）、例えば、ＸＹＺ測色値（ＸＹＺ画像データ）に色変換するためのものである。
ここで、色変換部５８は、平面色プロファイル、及び立体色補正プロファイルに基づく色変換を以下の２つの方式によって行うことができる。
【００８２】
図７（Ａ）に示す色変換部５８ａは、平面色プロファイルに基づいて、撮影部１２による立体被写体１８の撮影画像のＲＧＢ画像データを測色値（測色画像データ）に平面色変換を行う平面色変換部６４と、平面色変換部６４で平面色変換が行われた撮影画像の測色値（ＸＹＺ測色画像データ）に対して、選択部５６で選択された立体色補正プロファイルに基づいて、立体色補正を行う立体色補正部６６とを有する。即ち、この色変換部５８ａでは、先に、平面色変換部６４で平面色票６０に基づく平面色プロファイルを用いて立体被写体１８の撮影画像のＲＧＢ画像データを測色変換した後に、立体色補正部６６で立体被写体１８への照明条件に応じた立体色補正プロファイルを用いて、測色値（測色画像データ）に、立体画像としての色補正を行って、精度よく色変換された測色値（測色画像データ）を得るものである。
【００８３】
一方、図７（Ｂ）に示す色変換部５８ｂは、予め作成されている平面色プロファイル及び選択部５６で選択された立体色補正プロファイルから、図１に示す第１実施形態のカメラシステム１０で用いるものと同様な立体色プロファイルを作成する立体色プロファイル作成部６８と、立体色プロファイル作成部６８で作成された立体色プロファイルに基づいて、撮影部１２による立体被写体１８の撮影画像のＲＧＢ画像データを測色値（測色画像データ）に立体色変換を行う立体色変換部７０とを有する。即ち、この色変換部５８ｂでは、先に、立体色プロファイル作成部６８で、平面色票６０に基づく平面色プロファイルと選択部５６で選択された立体色補正プロファイルとから立体色プロファイルを作成した後に、図１に示す第１実施形態のカメラシステム１０と同様に、立体色変換部７０で、撮影部１２による立体被写体１８の撮影画像のＲＧＢ画像データを一気に測色値（測色画像データ）に色変換するものである。したがって、立体色変換部７０は、図１に示す色変換部３０と全く同様な構成を有する。
本発明の第２の実施の形態に係る色変換装置、及びこれを用いるカメラシステムは、基本的に以上のように構成される。
【００８４】
なお、上述した図１及び図５に示すカメラシステム１０及び５０は、立体リファレンス２０又は６２として、人間の歯と類似の、半透明性、光散乱性及び乳白色の色味の少なくとも１つ、好ましくは、全部を備えている立体色リファレンス（基準色立体物）を用いる場合には、人間の歯を立体被写体１８とする歯科カメラシステムとして用いることができる。
また、立体リファレンス２０又は６２として、人間の皮膚や肌と類似の、半透明性又は不透明性、光散乱性、及び乳白色又は肌色の色味の少なくとも１つ、好ましくは、全部を備えている立体色リファレンス（基準色立体物）を用いる場合には、このカメラシステム１０及び５０に対して、人間の顔等を所定の被写体距離に固定する冶具を設けることにより、人間の皮膚や肌を立体被写体１８とする肌計測（診断）カメラシステムとして用いることができる。なお、肌計測カメラシステムにおいて立体色リファレンスとして人工皮膚や人工乳房を用いることもできる。
さらに、立体リファレンス２０又は６２として、人間の食道内壁等のような人間の体腔内壁と類似の、半透明性又は不透明性、光散乱性、及び色味を備えている立体色リファレンス（基準色立体物）を用いる場合には、このカメラシステム１０及び５０の撮影部１２を、照明ライトガイドを備える内視鏡撮影部に適用することにより、人間の体腔内壁を立体被写体１８とする内視鏡カメラシステムとして用いることができる。
【００８５】
ところで、本発明のカメラシステム１０及び５０で対象とする立体被写体１８は、上述したように、全体としての立体構造の他に、表面にテクスチャと呼ばれる微小な立体構造を持つものが多い。例えば、人間の皮膚や肌の毛穴やしわは、皮膚（肌）表面から凹んだ立体構造であり、凹みのエッジ部分は、表面とは異なる被写体角度を持っている。
したがって、表面のテクスチャの特徴により検出される毛穴やしわ等の微小な立体構造の凹みのエッジ部分に相当する角度の立体色プロファイルを適用することで、細部の微小な立体構造に対しても精度の良い色再現が可能である。こうして、立体被写体１８の細部の凹凸部分の色再現性を上げ、凹凸感を得ることもできる。
【００８６】
このような細部の微小な立体構造に対して適用される立体色プロファイルは、全体としての立体構造に対応する立体リファレンス２０や６２を所定の照明条件でデジタルカメラ１６によって撮影して予め求められた、全体としての立体構造に対して適用される立体色プロファイルであっても良いし、この立体色プロファイルに基づいて微小な立体構造に対応するように修正された立体色プロファイルであっても良いが、全体としての立体構造に対して適用される立体色プロファイルと異なり、微小な立体構造に対応する立体リファレンス２０や６２を所定の照明条件でデジタルカメラ１６によって撮影して予め求められた微小な立体構造専用の立体色プロファイルであるのが好ましい。
【００８７】
なお、本発明においては、立体被写体１８の細部の凹凸感を適切に再現するために、微小な立体構造である凹凸部分を含む立体被写体１８の一部のみを対象として本発明の色変換を行っても良いが、立体被写体１８の全体としての立体構造を対象として本発明の色変換を行うと共に、その一部の凹凸部分の微小な立体構造をも対象として本発明の色変換を行うのが好ましい。
【００８８】
また、図１及び図５に示すカメラシステム１０及び５０においては、撮影部１２で撮影された立体被写体１８の撮影画像データを、好ましくは、鏡面光沢領域を除いた解析領域内の画像データのみを、選択部２８又は５６で選択された立体色プロファイルに基づいて、色変換部３０で測色値に変換して、測色画像（例えば、ＸＹＺ画像データ）として画像出力部３２に出力しているが、本発明はこれに限定されず、測色画像に加え、立体被写体１８の光沢感を求め、所定の指標（例えば、数値）として出力するようにしても良い。
図８及び図９は、それぞれ本発明の第３及び第４の実施の形態に係る色変換装置を用いるカメラシステムの構成の一例を模式的に示すブロック図である。
図８に示すカメラシステム１０ａは、図１に示すカメラシステム１０と、色変換部３０と画像出力部３２との間に、光沢判断部７２を有している点を除いて、同様の構成を有するものであり、図９に示すカメラシステム５０ａは、図５に示すカメラシステム５０と、色変換部５８と画像出力部３２との間に、光沢判断部７２を有している点を除いて、同様の構成を有するものであるので、同一の構成要素には同一の番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００８９】
図８に示すように、カメラシステム１０ａは、立体被写体１８を撮影して３色の画像データを取得する撮影部１２と、撮影部１２で取得された画像データを測色値に色変換する色変換装置１４ａとを有する。
同図に示す色変換装置１４ａは、データベース（ＤＢ）２４と、条件判断部２６と、選択部２８と、色変換部３０と、光沢判断部７２と、画像出力部３２とを有する。
ここで、図８に示すカメラシステム１０ａの撮影部１２と、色変換装置１４ａのデータベース（ＤＢ）２４、条件判断部２６、選択部２８、及び色変換部３０とは、図１に示すカメラシステム１０の撮影部１２と、色変換装置１４のデータベース（ＤＢ）２４、条件判断部２６、選択部２８、及び色変換部３０と、全く同一であるので、その説明は省略する。
【００９０】
図９に示すように、カメラシステム５０ａは、立体被写体１８を撮影して３色の画像データを取得する撮影部１２と、撮影部１２で取得された画像データを測色値に色変換する色変換装置５２ａとを有する。
同図に示す色変換装置５２ａは、データベース（ＤＢ）５４と、条件判断部２６と、選択部５６と、色変換部５８と、光沢判断部７２と、画像出力部３２とを有する。
ここで、図９に示すカメラシステム５０ａの撮影部１２と、色変換装置５２ａのデータベース（ＤＢ）５４、条件判断部２６、選択部５６、及び色変換部５８とは、図５に示すカメラシステム５０の撮影部１２と、色変換装置５２のデータベース（ＤＢ）５４、条件判断部２６、選択部５６、及び色変換部５８と、全く同一であるので、その説明は省略する。
【００９１】
図８及び図９に示す光沢判断部７２は、それぞれ色変換部３０及び５８で色変換された立体被写体１８の測色画像、例えばＸＹＺ測色画像の測色画像データを受け取り、測色画像データに基づいて立体被写体１８の光沢感を求めるものである。
画像出力部３２は、こうして光沢判断部７２で得られた光沢感を、色変換部３０又は５８で得られた測色画像（ＸＹＺ測色画像）と共に出力する。
光沢判断部７２で求められる、立体物被写体１８の光沢感を決定付ける大きな要素、即ち光沢要素は、２つある。１つ目の光沢要素は、被写体の反射率、即ち明度そのものと、２つ目の光沢要素は、周囲環境から写り込んだ写像、例えば光源の写像の鮮明度である。
１つ目の明度は、ＸＹＺ測色画像の測色画像データ（ＸＹＺ）から得ることができる。即ち、輝度Ｙ値、又は測色画像データ（ＸＹＺ）から計算されるＬ＊値で、明るさ（明度）を判断することができる。
【００９２】
２つ目の写像鮮明度は、立体物被写体１８に写像された光源像の輪郭の鮮明性（鮮明度）から判断することができる。輪郭がシャープであれば光沢感が高く、輪郭がぼけていれば光沢感が低いと判断することができる。例えば、簡単な例では、図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、立体物被写体１８の輝度（Ｙ値）画像を、所定の第１輝度（Ｙ１）以上の光源写像領域７４と、第１輝度（Ｙ１）より小さい所定の第２輝度（Ｙ２)以下の光源が写像されていない非写像領域７６と、第１輝度（Ｙ１）より小さく第２輝度（Ｙ２)より大きい輝度（Ｙ１＞Ｙ＞Ｙ２）の中間値のぼけ領域７８との３つに３値化した時に、中間値のぼけ領域７８の大きさ（領域幅）が狭ければ（小さければ）光沢感が高く、広ければ（大きければ）光沢感が低いと判断される。
【００９３】
なお、光源像が写像される位置は、立体物被写体１８の主要部分から外れていることが必要である。撮影上の制約で、光源像が写像される位置を立体物被写体１８の主要部分から外すことが困難である場合には、測色画像とは別に光源を写像可能な撮影を行うのが良い。
また、光沢感は、予め立体物被写体１８に対して、明度、例えば、Ｙ値やＬ＊値の最大値及び写像鮮明度の最大値（中間値のぼけ領域７８の領域幅の最低値）を求めておき、これらの明度の最大値及び写像鮮明度の最大値の組み合わせに対して、撮影された立体物被写体１８の明度（Ｙ値、Ｌ＊値）と写像鮮明度（中間値のぼけ領域７８の領域幅）との組み合わせで表すことができる。もちろん、両者の組み合わせを１つの数値として指標化して、数値化された指標として求めても良い。
【００９４】
本発明は、図１に示すカメラシステム１０の色変換装置１４の処理の流れを色変換方法として実施することができる。
即ち、本発明の第１の実施形態の色変換方法は、予め、基準測色値がそれぞれ付与された、複数の基準色立体物をそれぞれ撮影して得られた画像データと、これに対応する基準測色値とからそれぞれ算出された複数の変換関係が、基準色立体物の撮影における照明幾何学条件を含む複数の照明条件にそれぞれ関連付けられた、複数の立体色プロファイルを格納するデータベースを作成しておき、立体被写体を撮影して画像データを取得し、データベースに格納された複数の立体色プロファイルの中から、立体被写体の撮影時の照明条件に基づいて、この照明条件に対応する立体色プロファイルを選択し、選択された立体色プロファイルに基づいて、撮影された立体被写体の撮影画像の画像データから測色値への色変換を行うことにより、実施することができる。
また、図１に示すカメラシステム１０の色変換装置１４で行われる上記以外の処理についても、全て色変換方法として実施することができる。
さらに、本発明は、図８に示すカメラシステム１０ａの色変換装置１４ａの全ての処理の流れも色変換方法として実施することができる。
【００９５】
本発明は、図５に示すカメラシステム５０の色変換装置５２の処理の流れを色変換方法として実施することができる。
即ち、本発明の第２の実施形態の色変換方法は、予め、基準測色値が付与された、立体被写体の類似色の１色以上の基準色立体物に対して、撮影時における照明幾何学条件を含む複数の照明条件が関連付けられた複数の立体色補正プロファイルを格納するデータベースを作成しておき、立体被写体を撮影して画像データを取得し、立体被写体の撮影時の照明条件に基づいて、データベースに格納された複数の立体色補正プロファイルの中から、対応する立体色補正プロファイルを選択し、予め基準測色値が付与された複数の平面色票を撮影して得られた画像データと、基準測色値とから算出された変換関係、及び選択された立体色補正プロファイルに基づいて、撮影された立体被写体の撮影画像の画像データから測色値への色変換を行うことにより、実施することができる。
また、図５に示すカメラシステム５０の色変換装置５２で行われる上記以外の処理についても、全て色変換方法として実施することができる。
さらに、本発明は、図９に示すカメラシステム５０ａの色変換装置５２ａの全ての処理の流れも色変換方法として実施することができる。
【００９６】
なお、上述の各色変換方法は、色変換プログラムを実行することによってコンピュータ上で処理することができる。
例えば、本発明の色変換プログラムは、上述した各色変換方法の各ステップをコンピュータ、具体的にはそのＣＰＵに行わせる手順を有するものである。これらの手順からなるプログラムは、１つまたは複数のプログラムモジュールとして構成されていても良い。
これらのコンピュータが実行する手順からなる色変換プログラムは、コンピュータまたはサーバのメモリ（記憶装置）内に記憶されるものであっても良いし、記録媒体に記憶されるものであっても良く、実行時に、当該コンピュータ（ＣＰＵ）または他のコンピュータによって、メモリまたは記録媒体から読み出されて実行されるものである。したがって、本発明は、上記色変換方法をコンピュータに実行させるための色変換プログラムを記憶したコンピュータに読み取り可能なメモリもしくは記録媒体であっても良い。
【００９７】
以上、本発明に係るカメラシステム、歯科カメラシステム、肌計測（診断）カメラシステム、色変換装置、色変換方法、色変換プログラム、及び記憶媒体について詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。
【符号の説明】
【００９８】
１０、１０ａ、５０、５０ａ  カメラシステム
１２  撮影部
１４、１４ａ、５２、５２ａ  色変換装置
１６  デジタルカメラ
１８、１８ａ、１８ｂ  立体被写体
２０、６２  立体リファレンス（基準色立体物）
２２  撮影光源（光源）
２４、５４  データベース（ＤＢ）
２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ  条件判断部
２８、５６  選択部
３０、５８、５８ａ、５８ｂ  色変換部
３２  画像出力部
３４  タグ情報取得部
３６  画像解析部
３８  指定情報入力部
４０  条件リスト参照部
４２  条件リストデータベース（ＤＢ）
４４  情報取得部
４６  条件取得部
６０  平面色票
６４  平面色変換部
６６  立体色補正部
６８  立体色プロファイル作成部
７０  立体色変換部
７２  光沢判断部
【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１２】
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【図１１】
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【図１３】
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