(57)【要約】【課題】複数の要素を周期的に配置して、低コストで、現実味のある織物のテクスチャを生成する画像処理方法等を提供する。【解決手段】画像処理装置１は、形状の異なる複数のテクストンの入力を受付け（Ｓ１０１）、テクストンごとに異なる配置間隔の入力を受付け（Ｓ１０２）、所定のテクストンを配置したパターン画像を生成する（Ｓ１０３）。画像処理装置１は、入力した全てのテクストンについてパターン画像を生成すると（Ｓ１０４のＹＥＳ）、生成したパターン画像を合成してテクスチャを生成し（Ｓ１０５）、モニタ等にテクスチャを表示する（Ｓ１０６）。【選択図】図３
2015041224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
要素画像を周期的に配置して、織物のテクスチャを生成するテクスチャ生成装置であって、
形状の異なる２種類以上の前記要素画像を入力する入力手段と、
前記要素画像を２次元に周期的に配置して、第１の画像を生成する第１画像生成手段と、
前記要素画像ごとに生成された前記第１の画像を合成して第２の画像を生成する第２画像生成手段と、
を具備し、
前記第１の画像を生成する前記周期は、前記要素画像ごとに異なる
ことを特徴とするテクスチャ生成装置。
【請求項２】
前記要素画像の輪郭部の画素値は、動径基底関数によって算出する
ことを特徴する請求項１に記載のテクスチャ生成装置。
【請求項３】
前記第１画像生成手段は、
前記要素画像の大きさの２０パーセント程度を、非周期的にずらして配置する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のテクスチャ生成装置。
【請求項４】
前記第１画像生成手段は、
前記要素画像を配置するごとに、当該要素画像を配置する前の前記画素値に、当該要素画像の対応する前記画素値を加算または減算する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のテクスチャ生成装置。
【請求項５】
前記テクスチャ生成装置は、さらに、
前記第２の画像を出力する出力手段
を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のテクスチャ生成装置。
【請求項６】
要素画像を周期的に配置して、織物のテクスチャを生成するテクスチャ生成方法であって、
形状の異なる２種類以上の前記要素画像を入力する入力ステップと、
前記要素画像を２次元に周期的に配置して、第１の画像を生成する第１画像生成ステップと、
前記要画像ごとに生成された前記第１の画像を合成して第２の画像を生成する第２画像生成ステップと、
を含み、
前記第１の画像を生成する前記周期は、前記要素画像ごとに異なる
ことを特徴とするテクスチャ生成方法。
【請求項７】
コンピュータを、要素画像を周期的に配置して、織物のテクスチャを生成するテクスチャ生成装置として機能させるためのプログラムであって、
前記コンピュータを、
形状の異なる２種類以上の前記要素画像を入力する入力手段、
前記要素画像を２次元に周期的に配置して、第１の画像を生成する第１画像生成手段、
前記要素画像ごとに生成された前記第１の画像を合成して第２の画像を生成する第２画像生成手段、
として機能させ、
前記第１の画像を生成する前記周期は、前記要素画像ごとに異なる
ことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動的にテクスチャを生成する画像処理装置等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高品質なＡＲ（Augmented
Reality）商材の提案のために、写実的なＣＧ（Computer Graphics）を、多くの技術者が求めている。しかしながら、写実的なＣＧの制作には、モデリングの期間が長期になる、技術の整備に多大な費用を要する等の課題がある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、見本パターンとの比較等に基づいて要素配置パターンを生成する手法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−５９３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の手法は、単一要素を１つ１つ配置するため、パターン生成に手間と時間がかかるという問題がある。
【０００６】
本発明者らは、短期間で高品質なＡＲ商材の開発のため、写実性ではなく、人間が現実的だと感じることを重視し、ＡＲ商材の対象となりやすい織物の布地に着目してＣＧの制作を試みた。その結果、布地表面の現実味には、テクスチャが寄与することが明らかになった。ここで、テクスチャとは、物体の表面の模様を視覚的な明暗を用いて疑似的に表現するものである。
【０００７】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすることは、複数の要素画像を周期的に配置して、低コストで、現実味のある織物のテクスチャを生成する画像処理方法等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した目的を達成するための第１の発明は、要素画像を周期的に配置して、織物のテクスチャを生成するテクスチャ生成装置であって、形状の異なる２種類以上の前記要素画像を入力する入力手段と、前記要素画像を２次元に周期的に配置して、第１の画像を生成する第１画像生成手段と、前記要素画像ごとに生成された前記第１の画像を合成して第２の画像を生成する第２画像生成手段と、を具備し、前記第１の画像を生成する前記周期は、前記要素画像ごとに異なることを特徴とするテクスチャ生成装置である。
第１の発明によって、要素画像と周期を定義するのみで現実味のある織物のテクスチャを生成することができる。
【０００９】
また、前記要素画像の輪郭部の画素値は、動径基底関数によって算出することが望ましい。
これにより、実際の織物のグレースケール画像をフーリエ変換した場合の周波数領域に近づけることが可能となり、より現実味の高い織物のテクスチャを生成することができる。
【００１０】
また、前記第１画像生成手段は、前記要素画像の大きさの２０パーセント程度を、非周期的にずらして配置することが望ましい
これにより、生成されたテクスチャをフーリエ変換した場合の周波数領域を調整することが可能となり、より現実味の高い織物のテクスチャを生成することができる。
【００１１】
また、前記第１画像生成手段は、前記要素画像を配置するごとに、当該要素画像を配置する前の前記画素値に、当該要素画像の対応する前記画素値を加算または減算することが望ましい。
これにより、簡便に現実味のある織物のテクスチャを生成することができる。
【００１２】
また、前記画像処理手段は、さらに、前記第２の画像を出力する出力手段を含むことが望ましい。
【００１３】
第２の発明は、要素画像を周期的に配置して、織物のテクスチャを生成するテクスチャ生成方法であって、形状の異なる２種類以上の前記要素画像を入力する入力ステップと、前記要素画像を２次元に周期的に配置して、第１の画像を生成する第１画像生成ステップと、前記要画像ごとに生成された前記第１の画像を合成して第２の画像を生成する第２画像生成ステップと、を含み、前記第１の画像を生成する前記周期は、前記要素画像ごとに異なることを特徴とするテクスチャ生成方法である。
第２の発明によって、要素と周期を定義するのみで現実味のある織物のテクスチャを生成することができる。
【００１４】
第３の発明は、コンピュータを、要素画像を周期的に配置して、織物のテクスチャを生成するテクスチャ生成装置として機能させるためのプログラムであって、前記コンピュータを、形状の異なる２種類以上の前記要素画像を入力する入力手段、前記要素画像を２次元に周期的に配置して、第１の画像を生成する第１画像生成手段、前記要素画像ごとに生成された前記第１の画像を合成して第２の画像を生成する第２画像生成手段、として機能させ、前記第１の画像を生成する前記周期は、前記要素画像ごとに異なることを特徴とするプログラムである。
第３の発明によって、要素と周期を定義するのみで現実味のある織物のテクスチャを生成することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、複数の要素画像を周期的に配置することによって、低コストで、現実味のある織物のテクスチャを生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る画像処理装置のハードウエアの構成例を示す図である。
【図２】実際の織物のグレースケール画像の一例を示す図である。
【図３】テクスチャ生成処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】テクストンの一例であるテクストンＡを示す画像である。
【図５】テクストンの一例であるテクストンＢを示す画像である。
【図６】テクストンの配置を説明する図である。
【図７】凸形状のテクストンを配置して生成したテクスチャの一例を示す画像である。
【図８】凹形状のテクストンを配置して生成したテクスチャの一例を示す画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
＜本発明の実施形態＞
図１は、本発明の実施の形態に係る画像処理装置１のハードウエアの構成例を示す図である。尚、図１のハードウエア構成は一例であり、用途、目的に応じて様々な構成を採ることが可能である。
【００１９】
画像処理装置１のコンピュータは、図２に示すように、例えば、制御部１１、記憶部１２、メディア入出力部１３、通信制御部１４、入力部１５、表示部１６、周辺機器Ｉ／Ｆ部１７等が、バス１８を介して接続されて構成される。
【００２０】
制御部１１は、ＣＰＵ（Central
Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成される。
ＣＰＵは、記憶部１２、ＲＯＭ、記憶媒体等に格納されるプログラムをＲＡＭ上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス１８を介して接続された各装置を駆動制御し、画像処理装置１が行うテクスチャ生成処理を実現する。ＲＯＭは、不揮発性メモリであり、コンピュータのブートプログラムやＢＩＯＳ等のプログラム、データ等を恒久的に保持する。ＲＡＭは、揮発性メモリであり、ロードしたプログラムや、データ等を一時的に保持すると共に、制御部１１が各処理を行うために使用するワークエリアを備える。
【００２１】
記憶部１２は、ＨＤＤ（Hard
Disk Drive）等であり、制御部１１が実行するプログラムや、プログラム実行に必要なデータ、ＯＳ（Operating
System）等が格納されている。これらのプログラムコードは、制御部１１により必要に応じて読み出されてＲＡＭに移され、ＣＰＵに読み出されて実行される。
【００２２】
メディア入出力部１３は、例えば、ＣＤドライブ、ＤＶＤドライブ、ＭＯドライブ、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、等のメディア入出力装置であり、画像等のデータの入出力を行う。
通信制御部１４は、通信制御装置、通信ポート等を有し、画像処理装置１とネットワーク間（図示せず）の通信を媒介する通信インターフェースであり、ネットワークを介して、他の装置間との通信制御を行う。
【００２３】
入力部１５は、データ入力を行い、例えば、キーボード、マウスなどのポインティングデバイス、テンキーなどの入力装置を有する。入力されたデータを制御部１１へ出力する。
【００２４】
表示部１６は、例えば、ＣＲＴモニタ、液晶パネル等のディスプレイ装置と、ディスプレイ装置と連携して表示処理を実行するための論理回路（ビデオカード等）で構成され、制御部１１の制御により入力された表示情報をディスプレイ装置上に表示させる。
【００２５】
なお、本発明の実施形態に係るテクスチャ生成処理は、複雑なパラメータ調整が必要なく、アルゴリズムは単純であるため、ビデオカード等に搭載されるＧＰＵ（Graphics Processing Unit）により実行することが可能である。
【００２６】
周辺機器Ｉ／Ｆ（インターフェース）１７部は、コンピュータに周辺機器を接続させるためのポートであり、周辺機器Ｉ／Ｆ部１７を介してコンピュータは周辺機器とのデータの送受信を行う。周辺機器Ｉ／Ｆ部１７は、ＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４やＲＳ−２３２Ｃ等で構成されており、通常複数の周辺機器Ｉ／Ｆを有する。周辺機器との接続形態は、有線、無線を問わない。
バス１８は、各装置間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。
【００２７】
図２は、無作為に選定した実際の織物の画像を中間閾値法でグレースケール化した画像である。本発明は、実際の織物のグレースケール画像にぼかしをかけて生成したテクスチャを用いた知覚実験、および、実際の織物のグレースケール画像をフーリエ変換して得られた画像の周波数解析等を行い、それらによって得られた知見に基づいて発明されたものである。
【００２８】
続いて、図３〜図８を参照して、テクスチャ生成処理について説明する。
本発明に係るテクスチャ生成処理とは、複数の現実味のある織物の要素画像（以下、テクストンと表記）を入力し、テクストンごとに異なる周期で配置し、現実味のある織物のテクスチャを生成する処理である。
【００２９】
図３は、テクスチャ生成処理の流れを示すフローチャートである。なお、本実施形態に係るテクスチャ生成処理は、画像処理装置１の制御部１１が実行することとするが、制御部１１に代えて表示部１６が実行しても良い。
【００３０】
画像処理装置１の制御部１１は、入力部１５等から形状の異なる複数のテクストンの入力を受付ける（ステップＳ１０１）。本実施形態では、図４及び図５に例示されるような、凸形状（中央部から周辺部に向かって、明から暗にシフトする。）のテクストンを入力する。
【００３１】
図４及び図５に、形状の異なる２種類のテクストンの例を示す。
図４は、輪郭がぼやけた円形の要素画像であり、以下テクストンＡと表記する。テクストンＡは、画素値が０の１ピクセル（中央ピクセル）に対して、動径基底関数を適用し、中央ピクセルの周囲に向かってなだらかに画素値が増大するようにして生成された画像であり、１１ピクセル×１１ピクセルで構成される。なお、ここでは、画素値０が白を表し、最大値の画素値１２７が黒を表すものとする。
【００３２】
図５は、輪郭がぼやけた長い要素画像であり、以下テクストンＢと表記する。画素値が０で、横軸に対する傾斜角度が４５°で並んだ３ピクセルに対して、動径基底関数を適用して生成された画像であり、１１ピクセル×１１ピクセルで構成される。なお、テクストンＡおよびテクストンＢを生成する際、動径基底関数として、一般的なガウス関数を用いたが、他の関数を用いても良い。
【００３３】
なお、「形状の異なる」とは、テクストンＡ及びＢのように、画素値が０のピクセルにおける、輪郭部のぼやけ度、横軸に対する傾斜角度、長さ等が異なることを意味する。
【００３４】
画像処理装置１の制御部１１は、入力部１５等から所定のテクストンを配置するための、所定の配置間隔の入力を受付け（ステップＳ１０２）、パターン画像を生成する（ステップＳ１０３）。配置間隔とは、テクストンを配置する際の中央ピクセルどうしの、Ｘ軸方向のピクセル間隔（ｄｘ）およびＹ軸方向のピクセル間隔（ｄｙ）である。配置間隔は、ユーザによって適宜設定することができる。
【００３５】
図６を参照して、テクストンＡのパターン画像の生成について説明する。
図６の（ａ）は、テクストンＡを配置する際の、Ｘ軸とＹ軸に対する配置間隔の一例を示す。図６の（ａ）に示すように、テクストンＡの中央ピクセルを、Ｘ軸方向に３ピクセル、Ｙ軸方向に５ピクセルの間隔で配置して、パターン画像を生成する。
【００３６】
図６の（ｂ）は、Ｘ軸の配置間隔が３ピクセルで、Ｙ軸の配置間隔５ピクセルで、テクストンＡを配置する方法を説明する図である。テクストンＡを示すブロッブＣ１の中央ピクセルを、（ｘ、ｙ）＝（６、６）に配置する。続いて、テクストンＡを示すブロッブＣ２の中央ピクセルを、ブロッブＣ１の中央ピクセルとのＸ軸方向のピクセル間隔が３ピクセルとなるように、（ｘ、ｙ）＝（１０、６）に配置する。続いて、テクストンＡを示すブロッブＣ３の中央ピクセルを、ブロッブＣ１の中央ピクセルとのＹ軸方向のピクセル間隔が５ピクセルとなるように、（ｘ、ｙ）＝（６、１２）に配置する。
【００３７】
さらに、ブロッブを配置するごとに、所定の配置間隔に加えＸ軸またはＹ軸上に１ピクセル程度（ブロッブの大きさの２０パーセント程度）で非周期的な揺らぎを与えて、配置する位置を決定する。
【００３８】
配置後の画像の任意位置（ｘ、ｙ）の画素値Ｒは、
【数１】
2015041224.tif 000003
で示される。ここで、Ｔは配置前の画像の（ｘ、ｙ）の画素値であり、ＳはテクストンＡとして定義したブロッブの（ｘ、ｙ）の画素値である。なお、加算後の画素値は、画素値の最大値（例えば、画素値の範囲が０〜２５５であれば、２５５）を超えない。ひとつのブロッブを配置するごとに、式（１）を用いて配置後の画素値を算出する。
【００３９】
以上のようにして、画像処理装置１は、指定されたピクセル領域に、所定の配置間隔に加えて非周期的な揺らぎを与えて、テクストンＡとして定義されたブロッブの配置する位置を決定し、ブロッブを配置するごとに画素値を算出して、テクストンＡで構成されたパターン画像を生成する。
【００４０】
画像処理装置１の制御部１１は、ステップＳ１０１にて入力された全てのテクストンについてのパターン画像が生成済みとなった場合（ステップＳ１０４のＹＥＳ）、ステップＳ１０５に進む。生成済みでない場合には（ステップＳ１０４のＮＯ）、制御部１１は、ステップＳ１０２に戻る。なお、ステップＳ１０２において入力する配置間隔は、テクストンごとに異なるように設定する。
【００４１】
画像処理装置１の制御部１１は、ステップＳ１０３にて生成された全てのパターン画像を合成して、テクスチャを生成する（ステップＳ１０５）。合成とは、パターン画像どうし対応する位置（ｘ、ｙ）の画素値を加算、または、減算することを意味する。
【００４２】
画像処理装置１の制御部１１は、生成されたテクスチャを、表示部１６に出力して（ステップＳ１０６）、処理を終了する。
【００４３】
図７は、図４及び図５に示すテクストンＡ及びテクストンＢを用いて生成したテクスチャの一例を示す。図７に示す画像は、Ｘ軸の配置間隔を３ピクセル、Ｙ軸の配置間隔を５ピクセルで配置したテクストンＡのパターン画像と、Ｘ軸の配置間隔を７ピクセル、Ｙ軸の配置間隔を５ピクセルで配置したテクストンＢのパターン画像を合成して生成されたものである。
【００４４】
出力したテクスチャを画像処理装置１の表示部１６（モニタ）に表示し、５名の被験者で知覚実験を実施した。なお、１ピクセルの表示サイズは０．２ミリメートルであり、モニタから視点までの距離は数十センチメートル程度ある。その結果、全ての被験者が図７に示す画像を現実味のある織物であると知覚した。
【００４５】
図８は、ステップＳ１０１にて、複数の形状の異なる凹形状（中央部から周辺部に向かって、暗から明にシフトする。）のテクストンを入力して、生成したテクスチャの一例を示す。
【００４６】
ここで、ステップＳ１０３にて式（１）を用いて画素値を算出したが、式（１）に代えて式（２）
【数２】
2015041224.tif 000004
を用いても良い。ここで、Ｒは配置後の画像の（ｘ、ｙ）の画素値であり、Ｔは配置前の画像の（ｘ、ｙ）の画素値であり、Ｓはテクストンとして定義したブロッブの（ｘ、ｙ）の画素値である。なお、減算後の画素値は、画素値の最小値（例えば、画素値の範囲が０〜２５５であれば、０）を下回らない。ひとつのブロッブを配置するごとに、式（２）を用いて配置後の画素値を算出する。
【００４７】
本実施形態によれば、複数の要素画像を周期的に配置することによって、低コストで、現実味のある織物のテクスチャを容易に生成することができる。
【００４８】
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る画像処理装置１等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００４９】
１………画像処理装置
１１………制御部
１２………記憶部
１３………メディア入出力部
１４………通信制御部
１５………入力部
１６………表示部
１７………周辺機器Ｉ／Ｆ部
【図１】
2015041224.tif 000005
【図３】
2015041224.tif 000006
【図６】
2015041224.tif 000007
【図２】
2015041224.tif 000008
【図４】
2015041224.tif 000009
【図５】
2015041224.tif 000010
【図７】
2015041224.tif 000011
【図８】
2015041224.tif 000012