(57)【要約】【課題】  比較的容易な低解像度の測定により得た変角特性を適切に変換し、より再現性の高いＣＧ画像を生成する。【解決手段】  対象物体のＣＧ画像を生成する画像処理装置において、前記対象物体の変角特性を示す変角特性データを取得する変角特性データ取得手段と、前記対象物体の表面凹凸データを取得する表面凹凸データ取得手段と、前記変角特性データと前記表面凹凸データとを用いてレンダリング処理によりＣＧ画像を生成する生成手段と、前記ＣＧ画像における前記対象物体の変角特性を算出する算出手段と、前記変角特性データと前記算出手段が算出した変角特性とに基づいて、前記変角特性データを変換する変換手段と、前記変換手段により変換された変角特性データと前記表面凹凸データとを用いて、レンダリング処理により生成したＣＧ画像を出力する出力手段とを有する。【選択図】  図５
2015005254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物体のＣＧ画像を生成する画像処理装置において、
前記対象物体の変角特性を示す変角特性データを取得する変角特性データ取得手段と、
前記対象物体の表面凹凸データを取得する表面凹凸データ取得手段と、
前記変角特性データと前記表面凹凸データとを用いてレンダリング処理によりＣＧ画像を生成する生成手段と、
前記ＣＧ画像における前記対象物体の変角特性を算出する算出手段と、
前記変角特性データと前記算出手段が算出した変角特性に基づいて、前記変角特性データを変換する変換手段と、
前記変換手段により変換された変角特性データと前記表面凹凸データとを用いて、レンダリング処理により生成したＣＧ画像を出力する出力手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記変換手段は、前記変角特性データの半値幅と、前記算出手段が算出した変角特性の半値幅との差分とに基づいて、前記変角特性データを変換することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記変換手段は、前記変角特性データの極大値と前記算出手段が算出した変角特性の極大値との差分とに基づいて、前記変角特性データを変換することを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記生成手段は、指向性のある光源が１つの仮想空間におけるレンダリング処理を行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記算出手段は、前記対象物体に対する視覚分解能に応じた前記対象物体の変角特性を算出することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記変角特性データ取得手段が取得する変角特性データは、前記物体に対して低解像度な測定範囲（ｍｍ〜ｃｍ）を測定した結果得られる変角特性を示すことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の画像処理装置。
【請求項７】
コンピュータに読み込み込ませ実行させることで、前記コンピュータを請求項１乃至６の何れか一項に記載された画像処理装置として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項８】
対象物体のＣＧ画像を生成する画像処理装置の制御方法であって、
前記画像処理装置は、
前記対象物体の変角特性を示す変角特性データを取得し、
前記対象物体の表面凹凸データを取得し、
前記変角特性データと前記表面凹凸データとを用いてレンダリング処理によりＣＧ画像を生成し、
前記ＣＧ画像における前記対象物体の変角特性を算出し、
前記変角特性データと前記ＣＧ画像における前記対象物体の変角特性とに基づいて、前記変角特性データを変換し、
前記変換された変角特性データと前記表面凹凸データとを用いて、レンダリング処理により生成したＣＧ画像を出力することを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータグラフィックス技術を用いて物体を再現する画像処理技術に属する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータグラフィックス技術（以下、ＣＧ技術）を用いて、実物の質感を忠実に再現するためには、物体表面の凹凸に応じて光の反射強度が変動する現象を考慮する必要がある。このような現象を再現する手法としてバンプマップと呼ばれる手法が広く用いられている。この手法では、物体の角度ごとの反射強度である変角特性と表面の凹凸を表すデータ（以下、表面凹凸データ）とを用い、その表面の凹凸に基づく法線方向に応じて、光の入射角度や出射角度を変化させることにより、物体の反射強度を再現している。従って、バンプマップを用いて忠実に実物を再現するためには、物体表面の凹凸と変角特性が必要となる。物体の変角特性は、複数の入射角度に対して、複数の出射角度の反射強度を測定することにより得られる。そのため、任意の入射角度、反射角度に対応する反射強度を測定しようとすると、コストが高くなる。また物体の変角特性は、測定領域に相当する測定解像度ごとに得られる結果が変化するため、測定解像度ごとに繰り返し測定を行う必要があるが、高コストの測定を繰り返し実施することは困難である。
【０００３】
そこで非特許文献１では、マイクロファセットと呼ばれる微小領域の変角反射特性と凹凸の特性を仮定し、測定領域の広い（ｍｍ〜ｃｍ）の変角反射特性を推定する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】“Ｔｈｅｏｒｙ  ｆｏｒ  Ｏｆｆ−Ｓｐｅｃｕｌａｒ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｆｒｏｍ  Ｒｏｕｇｈｅｎｅｄ  Ｓｕｒｆｅｃｅｓ”，Ｋ．Ｅ．Ｔｏｒｒａｎｃｅ，Ｅ．Ｍ．Ｓｐａｒｒｏｗ，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｔｈｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｖｏｌ．５７，Ｎｏ．９，１１０５−１１１４，１９６７．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら実物における微細な凹凸によって変動する反射強度を精度よく再現する場合、低解像度（ｍｍ〜ｃｍ）の変角特性だけでなく、高解像度（μｍ〜ｍｍ）の変角特性が必要となる。上記非特許文献１においては、低解像度（ｍｍ〜ｃｍ）の変角特性の推定は可能であるが、高解像度な変角特性の推定は対象としていない。また、微小領域の変角特性や表面の凹凸に対する仮定が成立しない素材において推定精度が低い可能性もある。
【０００６】
そこで本発明は、測定により得た物体の変角特性を適切に変換し、再現性の高いＣＧ画像を生成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため本発明は、対象物体のＣＧ画像を生成する画像処理装置において、前記対象物体の変角特性を示す変角特性データを取得する変角特性データ取得手段と、前記対象物体の表面凹凸データを取得する表面凹凸データ取得手段と、前記変角特性データと前記表面凹凸データとを用いてレンダリング処理によりＣＧ画像を生成する生成手段と、前記ＣＧ画像における前記対象物体の変角特性を算出する算出手段と、前記変角特性データと前記算出手段が算出した変角特性とに基づいて、前記変角特性データを変換する変換手段と、前記変換手段により変換された変角特性データと前記表面凹凸データとを用いて、レンダリング処理により生成したＣＧ画像を出力する出力手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、測定により得た物体の変角特性を適切に変換し、再現性の高いＣＧ画像を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】画像処理装置のハードウェア構成を示すブロック図
【図２】画像処理装置の論理構成を示すブロック図
【図３】画像処理装置が実行する処理のフローチャート
【図４】仮想空間を示した図
【図５】変角特性変換部の詳細な論理構成を示すブロック図
【図６】高解像度変角特性と低解像度変角特性を説明するための図
【図７】変角特性算出処理のフローチャート
【図８】変角特性データの一例を示した図
【図９】変角特性の取得方法を示した図
【図１０】表面凹凸データの一例を示した図である
【図１１】変角特性算出処理のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明に好適な実施形態に従って詳細に説明する。なお、以下の実施形態において示す具体的な構成は一例であり、本発明は必ずしも下記具体的な構成に限定されるものではない。
【００１１】
＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態における画像処理装置１のハードウェア構成を示した図である。画像処理装置は、入力部１０１、表示部１０２、データ保存部１０３、ＣＰＵ１０４，ＲＯＭ１０５、ＲＡＭ１０６、通信部１０７を有する。入力部１０１は、ユーザからの指示や、データを入力する装置であり、キーボードやマウスなどのポインティングシステムを含む。表示部１０２は、ＧＵＩなどを表示する表示デバイスであり、ＣＲＴや液晶ディスプレイなどである。データ保存部１０３は、画像データやプログラムを蓄積する装置であり、通常はハードディスクが用いられる。ＣＰＵ１０４は、上述した各構成の処理全てを制御する。ＲＯＭ１０５とＲＡＭ１０６は、その処理に必要なプログラム、データ、作業領域などをＣＰＵ１０４に提供する。また、処理に必要な制御プログラムがデータ保存部１０３に格納されている場合や、ＲＯＭ１０５に格納されている場合には、ＲＡＭ１０６に読み込まれてから処理が実行される。通信部１０７を経由して装置がプログラムを受信する場合には、データ保存部１０３に記録した後にＲＡＭ１０６に読み込まれるか、又は、通信部１０７からＲＡＭ１０６に直接読み込まれて実行される。通信部１０７は、機器間の通信を行うためのインターフェース（Ｉ／Ｆ）である。Ｉ／Ｆは例えば、公知のＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）やＵＳＢ、ＩＥＥＥ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの通信方式である。なお、システム構成については、上記以外にも、様々な構成要素が存在するが、本発明の主眼ではないので、その説明は省略する。以下の画像処理装置における各構成は、ＣＰＵ１０１がデータ保存部やＲＯＭ１０５に格納された各種ソフトウェア（コンピュータプログラム）を動作させることで実現される。
【００１２】
図２は第１実施形態に適用可能なＣＰＵ１０１によって制御される画像処理装置の論理構成を示すブロック図である。画像処理装置は、距離設定部２０１、視覚分解能算出部２０２、変角特性変換部２０５、レンダリング部２０７、画像出力部２０８、表面凹凸保持部２０３、変角特性保持部２０４、環境情報保持部２０６を有する。
【００１３】
距離設定部２０１は、ＣＧ画像にしたい物体と視点との観察距離ｄを示す観察距離情報を設定する。本実施形態では、入力部１０１によりユーザが対象物体と視点との距離を観察距離ｄとして入力する。
【００１４】
視覚分解能算出部２０２は、距離設定部２０１が設定した観察距離情報に基づいて、対象とする物体を観察する時の人間の視覚の空間分解能（以下、視覚分解能とも呼ぶ）を算出する。ある物体を人間が観察する時、その分解能は物体との距離に応じて異なる。視点と物体との観察距離が遠いほど視覚分解能は低くなる。
【００１５】
表面凹凸保持部２０３は、対象物体の微細な表面形状（凹凸）を表す表面凹凸データを保持している。図１０は、表面凹凸データの一例を示す。表面凹凸データは、各画素位置における物体表面の凹凸を表す高さを保持している。このような表面凹凸データは例えば、対象物体の表面に対して段差計を用いて測定する等の方法により取得することができる。
【００１６】
変角特性保持部２０４は、対象物体を予め測定して得られた、対象物体の変角特性を示す変角特性データを保持している。変角特性は、物体表面上に対してある方向から光が入射したとき、それぞれの方向にどれだけの光が反射されるかを表す。図９は変角特性の取得方法を概念的に示す図である。光源９０１によりある方向から対象物９０２の表面に対して光を照射し、測定器９０３を用いて各出射角の反射強度を測定することで、変角特性を取得することができる。本実施形態では、図６（ｂ）が示す試料６０４のうち広い（ｍｍ〜ｃｍ）の測定範囲６０５を測定して得られる変角特性データを保持しているとする。
【００１７】
図８は、本実施形態において変角特性保持部２０４が保持する変角特性データを示す。本実施形態では図８が示すように、光をある角度から入射したときの出射角における反射強度をテーブルとして保持している。各反射強度は、３刺激ＸＹＺで表されている。なお変角特性は、ＢＲＤＦ（Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）とも呼ばれる。
【００１８】
変角特性変換部２０５は、変角特性保持部２０４に保持されている変角特性データを変換する。変角特性変換部２０５はまず、レンダリング処理のシミュレートを行う。ここでは、レンダリング処理に用いようとする変角特性に基づいて簡易的にレンダリング処理を行い、ＣＧ画像を生成する。これにより、設定された変角特性を用いて生成されたＣＧ画像において、対象物体がどのような変角特性をもつかを確認する。生成したＣＧ画像における対象物体の変角特性と保持していた変角特性との差分が大きい場合、差分を打ち消すように変角特性を変換する。以上のように変角特性データは、視覚分解能算出部２０２で算出された視覚分解能に応じた変角特性へと変換される。変角特性変換部２０５における処理の詳細は後述する。
【００１９】
環境情報保持部２０６は、対象物体の環境情報を保持している。本実施形態において環境情報保持部２０６は、環境における位置に応じた光源による光の強度を保持している。
【００２０】
レンダリング部２０７は、環境情報保持部２０６が保持する環境情報と、表面凹凸保持部２０３が保持する表面凹凸データと、変角特性変換部２０５で変換された変角特性データを取得する。そしてレンダリング部２０７は、環境情報と表面凹凸データと変角特性データとに基づいて、仮想空間における仮想物体を作成し、レンダリング処理を行う。画像出力部２０８は、レンダリング部２０７におけるレンダリング処理の結果、生成されるＣＧ画像を表示部１０２へ出力するための変換処理を行う。
【００２１】
図３は、ＣＰＵ１０１が実行させる画像処理のフローチャートである。ステップＳ１００１において距離設定部２０１は、入力部１０１により入力された対象物体と視点との観察距離ｄを設定する。
【００２２】
ステップＳ１００２において視覚分解能算出部２０２は、距離設定部２０１が設定した観察距離ｄを用いて、式１により視覚の空間分解能Ｒ（ｍｍ）を算出する。式中の係数は、視野一分に相当する分解能に変換するための係数である。
【００２３】
（式１）
【数１】
2015005254.tif 000003
【００２４】
ステップＳ１００３において変角特性変換部２０５は、必要に応じて変角特性を補正し、変換後の変角特性を出力する。ステップＳ１００３における処理の詳細は後述する。
【００２５】
ステップＳ１００４においてレンダリング部２０７はまず、仮想的に対象物を観察する環境を作成する。具体的には、図４に示すような壁や天井、床などの３Ｄオブジェクトを設定して仮想空間４０１を作成する。次にレンダリング部２０７は、環境情報保持部２０５が保持する環境情報に基づいて、仮想空間４０１に対象物体を観察する仮想照明４０２を設定する。そして、仮想物体４０３を仮想空間４０１の中央近辺に設定し、最後に仮想視点４０４を設定する。次に着目位置について、表面凹凸保持部２０４が保持している物体の表面凹凸データに基づいて法線ベクトルを生成し、仮想物体４０３と仮想視点４０４とがなす出射角度θｏｕｔを算出する。そしてレンダリング部２０７は、法線ベクトルとから入射角度θｉｎを算出し、式２により仮想物体の４０３の反射強度ＸＹＺを算出する。具体的には、入射角度θｉｎに応じた光の強度と、入射角度θｉｎと出射角度θｏｕｔとから決まる反射強度とを積算し、全ての入射角度分を合算した値が、仮想物体の４０３の反射強度ＸＹＺとなる。
【００２６】
（式２）
【数２】
2015005254.tif 000004
【００２７】
全ての画素における反射強度を算出し、ステップＳ１００４における処理が終了する。
ステップＳ１００５において画像出力部２０８は、ステップＳ１００４において算出された反射光強度ＸＹＺ値を、式３を用いてＸＹＺ値からｓＲＧＢ値へ変換する。画像出力部２０８は、ｓＲＧＢ値からディスプレイ表示用のＲＧＢ信号値であるＲｏｕｔ、Ｇｏｕｔ、Ｂｏｕｔに変換し、生成したＣＧ画像をディスプレイに表示する。
【００２８】
（式３）
【数３】
2015005254.tif 000005
【００２９】
なお本実施形態では、ＸＹＺ値からＲＧＢへの変換にｓＲＧＢの変換式を用いて変換を行う場合について説を行ったが、表示部の特性に合わせて色変換を行えばよい。例えば、変換を行う色空間はＡｄｏｂｅ色空間であってもよいし、表示部の特性に合わせて作成された３ＤＬＵＴによる変換を行ってもよい。
【００３０】
以下、変角特性変換部２０５における処理について詳細に説明する。図６は変角特性の特徴を示す概念図である。図６（ａ）は、ある入射角における反射強度特性を示す。図６（ａ）において横軸は、入射角に対する正反射角度からの変角を示している。例えば、４５度の方向から光が入射した場合、横軸の０は出射角度４５度を表す。また、縦軸は反射強度を示す。図６（ｂ）は、変角特性保持部２０４が保持している変角特性データの測定範囲を示す。図６（ａ）において、実線６０１は、試料６０４のうち狭い（μｍ〜ｍｍ）測定範囲６０５において測定して得られる高解像度な変角特性の一例である。波線６０２は、試料６０４のうち広い（ｍｍ〜ｃｍ）測定範囲６０６において測定して得られる低解像度な変角特性の一例である。高解像度な測定範囲で反射強度を測定すると、測定範囲周辺にある微細凹凸による遮蔽や、二次反射などの影響を含んだ特性を得ることができる。一方、低解像度な変角特性６０２は、測定範囲に含まれる全ての凹凸による反射の平均的な値が反射強度として得られる。つまり、低解像度な変角特性６０２は、測定範囲内における微細な凹凸によって変動する反射特性を忠実には測定できない。
【００３１】
このように、微細な凹凸をもつ物体表面の質感を忠実に再現するためには、高解像度変角特性が必要である。しかしながら、実際に高解像度な測定範囲においてあらゆる反射角度の反射強度を測定するのはコストがかかる。さらに試料６０４の測定範囲６０５以外の位置においては、その微細な凹凸による反射特性の変動のため、測定範囲６０５で測定した結果とは異なる。従って高解像度に測定した変角特性を、測定範囲外を含む物体全体の変角特性として用いると、ＣＧ画像における物体全体の変角特性は実物の変角特性と異なり、質感の再現が劣ってしまう場合がある。一方、低解像度な変角特性を用いる場合、ＣＧ画像を生成する際に表面凹凸を再度考慮するため、ＣＧ画像における対象物体はさらに不鮮明な変角特性となることもある。そこで本実施形態における変角特性変換部２０５は、ＣＧ画像における物体の変角特性が、取得した低解像度な変角特性と一致するように、変角特性を変換する。これにより、取得した低解像度変角特性から物体の視覚分解能に応じた高解像度変角特性へと変換する。
【００３２】
図５は、変角特性変換部２０５の詳細な論理構成を示すブロック図である。変角特性変換部２０５は、変角特性データ取得部５０１、視覚分解能取得部５０４、変角特性初期設定部５０２、変角特性算出部５０６、演算部５０９、比較部５０７、変角特性補正部５０８を有する。
【００３３】
変角特性データ取得部５０１は、変角特性保持部２０３が保持している予め測定により算出した変角特性データを取得する。変角特性初期設定部５０２は、変角特性データ取得部５０１が取得した変角特性データを初期の変角特性として設定する。表面凹凸データ取得部５０３は表面凹凸保持部２０４で保持されている表面凹凸データを取得する。視覚分解能取得部５０４は、視覚分解能算出部２０２で算出された視覚分解能データを取得する。変角特性算出部５０６は、簡易的な仮想空間を仮定して対象物体のＣＧ画像の生成（レンダリング処理）をシミュレーションし、生成したＣＧ画像における対象物体の変角特性を算出する。
【００３４】
変角特性算出部５０６は、簡易的なＣＧ画像の生成するために、変角特性初期設定部５０２が初期設定した変角特性データまたは変角特性補正部５０８から出力された変角特性データと、表面凹凸データ取得部５０３とを用いる。そして、変角特性算出部５０６は簡易的に生成したＣＧ画像における物体の変角特性を算出する。比較部５０７は、ＣＧ画像の生成に用いた変角特性と、変角特性算出部５０６が算出したＣＧ画像における変角特性とを比較する。変角特性補正部５０８は、比較部５０７の比較結果に基づいて変角特性保持部２０３が保持していた変角特性データ、または変角特性補正部５０８から出力された変角特性データを補正する。
【００３５】
図７は、変角特性変換部２０５が行うステップＳ１００５における変角特性変換処理の詳細なフローチャートを示す。
【００３６】
ステップＳ７００１において変角特性データ取得部５０１は、変角特性保持部２０２が保持している変角特性データを読み込む。前述の通りここでは変角特性データは、図８が示すテーブルである。なお図８は、図６が示す測定範囲６０５において反射強度を測定した結果に基づいて生成された変角特性６０２に相当する。
【００３７】
ステップＳ７００２において変角特性初期設定部５０２は、ステップＳ７００１において取得した変角特性データを、初期変角特性として設定する。ステップＳ７００３において表面凹凸データ取得部５０３は、表面凹凸保持部２０４から表面凹凸データを取得する。ここでは、図１０が示す表面凹凸データを取得する。ステップＳ７００４において視覚分解能取得部５０４は、視覚分解能Ｒを取得する。
【００３８】
ステップＳ７００５において変角特性算出部５０６は、ステップＳ７００２、または、後述のステップＳ７００８で算出された変角特性を用いて簡易的にＣＧ画像を生成する。まず、表面凹凸データと変角特性を用いて、予め決められた簡易的な仮想環境下でレンダリング処理を行う。なお変角特性算出部５０６におけるレンダリング処理は、想定する仮想空間は異なるもののレンダリング部２０７が行う処理と同様である。ここで簡易的な仮想環境には、指向性のある平行光の点光源が１つある空間を用いることとする。対象物体と視点をおいた簡易的な仮想環境において、表面凹凸データに基づいて対象物体のある位置における法線ベクトルを算出し、点光源からの入射角を決める。また視点の位置から対象物体のある位置における出射角を決める。点光源の強さと入射角、出射角、変角特性から、式２のように反射強度を算出する。なお視点を任意に動かして、複数の反射強度を算出する。その際、変角特性データがもつ出射角に合わせて視点を動かしてもいいし、間引いた出射角における反射強度を算出してもよい。以上の処理により、表面凹凸データにおける各画素において、複数視点（出射角に相当）に対応する反射強度を示す値が算出される。以上の簡易的なレンダリング処理により、変角特性算出部５０６は、ＣＧ画像を生成する。
【００３９】
次に、式４により、簡易的に生成したＣＧ画像における対象物体の変角特性を視覚分解能Ｒに応じて算出する。
【００４０】
（式４）
【数４】
2015005254.tif 000006
【００４１】
ＢＲＤＦｍａｃｒｏは、ある出射角における反射強度を示す。式４において、Ｉは変角特性算出部５０６が生成したＣＧ画像であり、ｘ０、ｙ０は、画像の中心位置を表す座標である。また、ｋは視覚分解能に応じて解像度変換するための平均化に必要な画素数を表す変数である。例えば、ＣＧ画像の解像度が視覚分解能よりも４倍の解像度である場合には、ｋ＝２と設定し、ＣＧ画像の解像度の１／４の変角特性を算出する。ＢＲＤＦｍａｃｒｏを全ての出射角（視点）において算出すると、ＣＧ画像における対象物体の変角特性を得ることができる。ここで図６における変角特性６０３は、変角特性算出５０６が算出したＣＧ画像における対象物体の変角特性を示す。前述の通り、レンダリング処理に用いた変角特性よりも、さらに低解像度な変角特性になっていることがわかる。なお、対象物体の変角特性がわかればよいので、算出に用いる画素群はＣＧ画像の中心位置近傍に限るわけではない。
【００４２】
ステップＳ７００７において演算部５０９は、ＣＧ画像の生成に用いた変角特性の半値幅と、ＣＧ画像における対象物体の変角特性の半値幅との差分を算出する。まずステップＳ７００６で算出した変角特性６０３の半値幅Ｗを算出する。そして、レンダリング処理に用いた変角特性の半値幅ｗを算出し、半値幅Ｗと半値幅ｗとの差分を算出する。次に比較部５０７は式５の通りに、半値幅Ｗと半値幅ｗとの差分が予め設定された閾値ε未満であるかどうかの判定を行う。
【００４３】
（式５）
【数５】
2015005254.tif 000007
【００４４】
半値幅Ｗが式５を満たさない場合、ＣＧ画像において物体の変角特性が忠実に再現されていないことを意味するので、ステップＳ７００８へ進む。半値幅Ｗが式５を満たす場合は、処理を終了する。
【００４５】
ステップＳ７００８において変角特性補正部５０８は、ＣＧ画像の生成に用いた変角特性を、視覚分解能に合わせて生成したＣＧ画像における対象物体の変角特性に応じて補正する。式６は、変角特性補正部５０８が行う変換処理の式である。Ｄは、変角特性における出射角度Ｄを示す。全ての出射角ＤをＤ’へ変換し、変換後の変角特性を出力する。
【００４６】
（式６）
【数６】
2015005254.tif 000008
【００４７】
変角特性変換処理により、実際に測定によって得た変角特性を、より高解像度な測定範囲により測定して得た変角特性に近似させる。低解像度な測定により得た変角特性は、実際の対象物体がもつ変角特性よりボケた特性になる。また、レンダリング処理によって、生成されたＣＧ画像では対象物体の表面がさらにボケたような質感になってしまう。そこで本実施形態は、レンダリング処理によってボケてしまう分を考慮して、レンダリング処理に用いる変角特性を変換する。
【００４８】
ステップＳ７００５、７００６はステップＳ７００８における判定条件を満たすまで繰り返し行い、ステップＳ７００７の条件を満たせば、処理は完了し、条件を満たした変角特性データを出力する。
【００４９】
以上説明したように、表面凹凸データと変角特性データとを用いてレンダリングする処理において、簡易的にＣＧ画像を生成し、ＣＧ画像における対象物体の視覚分解能に応じた変角特性を算出する。このＣＧ画像における対象物体の変角特性に基づいて、レンダリングに用いた変角特性データを補正する。これにより、レンダリングにより対象物体の再現性が低下してしまうのを改善し、より高画質なＣＧ画像を生成することができる。さらにＣＧ画像における対象物体の変角特性は、視覚分解能を考慮して算出した。これにより、実際に人間がＣＧ画像を見た時の対象物体の変角特性が、実際の対象物体の変角特性に近づくように、変角特性を補正することができる。
【００５０】
なお本実施形態では変角特性の変換方法として、変角特性の半値幅に基づく角度の線形な変換方法を記述した。しかしながら変角特性の半値幅に基づいて変換を行うのであれば、変換方法はこれに限るものではない。例えば、度変角特性の変換に公知のラプラシアンフィルタや、ガウシアンフィルタなどを用いたフィルタリングを行ってもよい。
【００５１】
＜第２実施形態＞
第１実施形態では、ＣＧ画像における物体の変角特性の半値幅が既定の範囲に含まれるように、レンダリング処理に用いる変角特性を制御する方法を説明した。第２実施形態ではさらに、変角特性の極大値を用いて変角特性の強度を制御することにより、高画質なＣＧ画像を実現する方法について説明する。なお、以下では第１実施形態におけるステップＳ１００３を除き同様である。第１実施形態と同様の構成については、その説明を省略する。
【００５２】
図１１は、第２実施形態におけるステップＳ１００３の変角特性変換処理の詳細を示すフローチャートである。ステップＳ３００１からステップＳ３００８は、第１実施例におけるステップＳ７００１からステップＳ７００８と同様である。ステップＳ３００９において、演算部５０９はまず、ステップＳ３００６において算出したＣＧ画像における対象物体の変角特性の極大値Ｐｎを、変角特性の一次微分により算出する。なお、ここで、ｎは極大値の数である。同様に、変角特性初期設定部５０２により初期設定された変角特性または、変角特性補正部５０８から出力された変角特性の極大値ｐｎも算出する。
【００５３】
ステップＳ３０１０において演算部５０９は、算出した２つの極大値の差分を出力する。比較部５０７は、式７により、全ての極大値Ｐｎに対して、極大値ｐｎとの差分が予め設定された閾値ε’より小さいかどうかを判定する。
【００５４】
（式７）
【数７】
2015005254.tif 000009
【００５５】
極大値Ｐｎが式７を満たしていない場合、ステップＳ３００８へ進み、式７を満たしている場合処理を終了する。
【００５６】
ステップＳ３００７において、変角特性補正部５０８は、式７を満たさなかったｎに対して、式８により変角特性の強度ＸＹＺをＸＹＺ’へ補正する。
【００５７】
（式８）
【数８】
2015005254.tif 000010
【００５８】
以上の処理により、レンダリング処理に用いる変角特性の半値幅と極大値を、レンダリング処理により生成されたＣＧ画像における対象物体の変角特性を考慮して、補正する。これにより、低解像度な測定結果により得た変角特性を適切に補正し、より再現性の高いＣＧ画像を生成することができる。
【００５９】
＜その他の実施形態＞
前述の実施形態において、変角特性算出部５０６はレンダリング部２０７とは異なる、簡易的な仮想空間においてＣＧ画像の生成をシミュレーションした。しかしながら、レンダリング部２０７と同じ仮想空間を用いてレンダリング処理してもよい。その場合、図２におけるレンダリング部２０７は、省略することができる。環境情報保持部２０６が保持する環境情報は、変換特性算出部５０６に入力される。変換特性算出部５０６は、ＣＧ画像における対象物体の変角特性の他に、生成したＣＧ画像も出力可能な構成とする。比較部５０７における条件を満たす変角特性が算出された時、条件を満たす変角特性に対応するＣＧ画像をそのまま画像出力部２０８に出力すればよい。
【００６０】
なお前述の実施形態における画像処理は、実施形態において示したフローチャートを実行するプログラムに基づいて配線するゲートアレイやＦＰＧＡなどを使うことによりハード構成とすることも可能である。
【００６１】
本発明は、上述した実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給することによっても実現できる。この場合、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することにより、上述した実施例の機能を実現する。
【図１】
2015005254.tif 000011
【図２】
2015005254.tif 000012
【図３】
2015005254.tif 000013
【図４】
2015005254.tif 000014
【図５】
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【図６】
2015005254.tif 000016
【図７】
2015005254.tif 000017
【図８】
2015005254.tif 000018
【図９】
2015005254.tif 000019
【図１０】
2015005254.tif 000020
【図１１】
2015005254.tif 000021