(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹凸層と光沢層とを含む三次元造形物の形成に用いる、前記凹凸層の表面凹凸の形状を表す表面凹凸データ及び前記光沢層の光沢度を表す光沢度データを取得する取得手段と、
前記表面凹凸データが表す前記凹凸層の表面凹凸の形状を解析することによって、周波数空間における前記表面凹凸の周波数を導出する導出手段と、
導出された前記周波数に基づいて、前記光沢度データを補正する補正手段と、
を備えたことを特徴する画像処理装置。
【請求項２】
前記補正手段は、さらに、前記三次元造形物の出力に用いる画像形成装置の出力特性に基づいて、前記光沢度データを補正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】
前記出力特性は、前記画像形成装置によって出力される前記三次元造形物における前記凹凸層の表面凹凸の周波数応答特性であることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記導出手段は、前記表面凹凸の周波数として、前記表面凹凸を特徴付ける代表周波数を導出することを特徴とする請求項２または３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記表面凹凸の周波数応答特性を示すＬＵＴを格納する格納手段をさらに備え、
前記補正手段は、前記ＬＵＴを用いて、前記代表周波数における光沢度の変化率を求め、前記変化率を用いて前記光沢度データを補正する
ことを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記光沢度データは、前記表面凹凸の影響を含んだデータであり、
前記ＬＵＴには、前記画像形成装置によって出力される前記三次元造形物における前記凹凸層の表面凹凸の周波数応答特性が変化する所定の周波数の情報が含まれ、
前記補正手段は、前記代表周波数が前記所定の周波数より低い場合に、前記光沢度データの値を前記変化率に応じて増加させる補正を行なう
ことを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記光沢度データは、前記表面凹凸の影響を含まないデータであり、
前記ＬＵＴには、前記画像形成装置によって出力される前記三次元造形物における前記凹凸層の表面凹凸の周波数応答特性が変化する所定の周波数の情報が含まれ、
前記補正手段は、前記代表周波数が前記所定の周波数より高い場合に、前記光沢度データの値を前記変化率に応じて減少させる補正を行なう
ことを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記光沢度データが前記表面凹凸の影響を含んだデータであるかどうかを判定する判定手段をさらに備え、
前記ＬＵＴには、前記画像形成装置によって出力される前記三次元造形物における前記凹凸層の表面凹凸の周波数応答特性が変化する所定の周波数の情報が含まれ、
前記補正手段は、
前記判定の結果、前記光沢度データが前記表面凹凸の影響を含んだデータである場合は、前記代表周波数が前記所定の周波数より低い場合に、前記光沢度データの値を前記変化率に応じて増加させる補正を行ない、
前記判定の結果、前記光沢度データが前記表面凹凸の影響を含んでいないデータである場合は、前記代表周波数が前記所定の周波数より高い場合に、前記光沢度データの値を前記変化率に応じて減少させる補正を行なう
ことを特徴する請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記光沢度データにおける前記表面凹凸の影響の有無を入力するためのユーザインタフェイスをさらに備え、
前記判定手段は、前記ユーザインタフェイスを介したユーザ入力に基づいて、前記判定を行なう
ことを特徴とする請求項８に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記画像形成装置は、インクジェット方式の画像形成装置であり、
前記所定の周波数は、前記凹凸層の形成のために吐出されたインクの漏れ広がりによって、前記表面凹凸データに対応する周波数成分の表面凹凸が形成できなくなる周波数である
ことを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記表面凹凸データは、基準面に対する高さを２次元分布で記述した表面凹凸画像であり、
前記導出手段は、前記表面凹凸画像を周波数成分に分解することによって、前記代表周波数を導出し、
前記代表周波数は、周波数空間における、最大振幅値の周波数、最小振幅値の周波数、平均値の周波数、中央値の周波数のうちのいずれかである
ことを特徴とする請求項４乃至１０のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記表面凹凸データ及び前記光沢度データに基づいて、記録媒体上に凹凸層及び光沢層を形成する形成手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項１３】
凹凸層と光沢層とを含む三次元造形物の形成に用いる、前記凹凸層の表面凹凸の形状を表す表面凹凸データ及び前記光沢層の光沢度を表す光沢度データを取得するステップと、
前記表面凹凸データが表す表面凹凸の形状を解析することによって、周波数空間における前記表面凹凸の周波数を導出するステップと、
前記周波数に基づいて、前記光沢度データを補正するステップと、
を含むことを特徴する画像処理方法。 
【請求項１４】
コンピュータを、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像処理装置の各手段として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元造形において所望の光沢を実現する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、文化財の保全を目的として３ＤプリンタやＵＶ硬化型インクを用いたプリンタによる文化財複製が試みられている。例えば、油彩画の複製においては、絵具の色、油彩画表面の凹凸状態である隆起（以下、表面凹凸）、油彩画表面の光沢が再現されることが望ましい。この再現技術として、表面凹凸のための第１の記録ヘッド、画像形成のための第２の記録ヘッド、光沢形成のための第３の記録ヘッドを用いて、表面凹凸層、色材層、光沢層を独立に形成して三次元造形物を得る方法が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２９９０５８号公報
【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、特許文献１に記載の方法では、所望の光沢度が十分に再現できない場合があった。この原因を、図１を用いて説明する。図１は同一素材の表面を異なる凹凸周波数となるように加工した際の、表面凹凸周波数と光沢度との関係を示したグラフである。図１に示すように、比較的周波数の低い表面凹凸に加工された領域ではその表面が平滑に近いため、物体表面で反射する光の反射方向の角度のばらつきが小さく光沢度は高くなる。一方、比較的周波数が高い表面凹凸では、微細な表面凹凸により物体表面で反射する光は、反射方向の角度のばらつきが大きくなるため光沢度は低くなる。このように、表面凹凸の周波数成分の高低は光沢度に影響するが、特許文献１では、表面凹凸の周波数の影響を考慮することなく、表面凹凸層と光沢層の形成を独立に行なっている。このため、出力される三次元造形物において所望の光沢度を再現できない場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る画像処理装置は、凹凸層と光沢層とを含む三次元造形物の形成に用いる、前記凹凸層の表面凹凸の形状を表す表面凹凸データ及び前記光沢層の光沢度を表す光沢度データを取得する取得手段と、前記表面凹凸データが表す前記凹凸層の表面凹凸の形状を解析することによって、周波数空間における前記表面凹凸の周波数を導出する導出手段と、導出された前記周波数に基づいて、前記光沢度データを補正する補正手段と、を備えたことを特徴する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、所望の光沢度を有する三次元造形物を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】表面凹凸周波数と光沢度との関係を示したグラフである。
【図２】対象物の鏡面光沢度を測定する様子を説明する図である。
【図３】画像形成システムの構成例を示す図である。
【図４】画像処理装置の機能構成を示すブロック図である。
【図５】画像処理装置における処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】入力データの取得時に用いるＵＩ画面の一例を示す図である。
【図７】実施例１に係る、光沢度補正処理の詳細を示すフローチャートである。
【図８】実施例１に係る凹凸光沢度特性ＬＵＴの一例を示す図である。
【図９】実施例１における光沢度補正処理の結果の具体例を示す図である。
【図１０】インクジェットプリンタの構成を示す図である。
【図１１】三次元造形物の断面を示す模式図である。
【図１２】（ａ）は面積率の説明図であり、（ｂ）は面積率と光沢度との関係の一例を示すテーブルである。
【図１３】実施例１における光沢度補正処理を行った場合の効果を説明する図である。
【図１４】（ａ）は実施例２に係る、表面凹凸データの周波数と光沢度との関係を示したグラフであり、（ｂ）はインクの濡れ広がりを説明する図である。
【図１５】実施例２に係る、光沢度補正処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１６】実施例２に係る凹凸光沢度特性ＬＵＴの一例を示す図である。
【図１７】実施例３に係る、表面凹凸データの周波数と光沢度との関係を示したグラフである。
【図１８】実施例３に係る、光沢度補正処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１９】実施例４に係る、光沢度補正処理の詳細を示すフローチャートである。
【図２０】光沢度データにおける表面凹凸の影響の有無を入力するためのＵＩ画面の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付の図面を参照して、本発明を実施する形態について説明する。なお、以下の実施例において示す構成は一例に過ぎず、本発明は図示された構成に限定されるものではない。
【０００９】
［実施例１］
以下に、画像形成装置によって、表面凹凸の周波数特性が考慮された所望の光沢度を有する三次元造形物を得るための方法について説明する。ここで三次元造形物は、例えば３Ｄプリンタで形成される三次元の造形物でもよいし、印刷媒体の同一領域に顔料プリンタで顔料色材を複数回に渡って形成することで形成される三次元の造形物でもよい。
【００１０】
本実施例では光沢度データとして、鏡面光沢度を採用するものとする。図２は、対象物の鏡面光沢度を測定する様子を説明する図である。図２（ａ）では、６０°の方向から入射される測定光源２０１からの光が、微細な凹凸を有した対象物の試料面２０３に反射し、当該反射した光を受光器２０２が６０°の方向で受光している。図２（ｂ）では、同じく６０°の方向から入射される測定光源２０１からの光が、略平滑な試料面２０４に反射し、当該反射した光を受光器２０２が６０°の方向で受光している。試料面２０３の光沢度は、その微細な表面凹凸によって反射する光の方向のばらつきが大きくなるため、６０°方向に出射する光量が小さくなる（図２（ａ））。そのため、平滑な表面からの反射で取得される光沢度に対して小さい値を示すことになる。本実施例における光沢度とは、図２（ａ）に示すような表面に微細な凹凸を有する物体の入射角６０°における光沢度を意味し、表面凹凸の影響を含んだ光沢度データとなる。
【００１１】
＜画像形成装置の概略構成＞
図３は、本実施例に係る、画像形成システムの構成例を示す図である。画像形成システムは、画像処理装置３００、入力デバイス３１０、出力デバイス３２０、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）３３０、汎用ドライブ３４０、ディスプレイ３５０で構成される。さらに、画像処理装置３００は、ＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、汎用インタフェイスＩ／Ｆ３０４、シリアルＡＴＡ（ＳＡＴＡ）Ｉ／Ｆ３０５、ビデオカード（ＶＣ）３０６で構成され、これら各部はシステムバス３０７を介して接続されている。
【００１２】
ＣＰＵ３０１は、ＲＡＭ３０３をワークメモリとして、ＲＯＭ３０２やＨＤＤ３３０に格納されたオペレーティングシステム（ＯＳ）や各種プログラムを実行し、画像形成システム全体を制御する。なお、ＣＰＵ３０１が実行するプログラムには、後述する画像処理などのプログラムが含まれる。汎用Ｉ／Ｆ３０４は、例えばＵＳＢなどシリアルバスインタフェイスで、マウスやキーボードなどの入力デバイス３１０やプリンタなどの出力デバイス３２０などが接続される。ＳＡＴＡＩ／Ｆ３０５には、ＨＤＤ３３０や各種記録メディアの読み書きを行う汎用ドライブ３４０が接続される。ＣＰＵ３０１は、ＨＤＤ３３０や汎用ドライブ３４０にマウントされた各種記録メディアをデータの格納場所として読み書きに利用する。ＶＣ３０６は、ビデオインタフェイスであり、ディスプレイ３５０が接続される。ＣＰＵ３０１は、プログラムが提供するユーザインタフェイス（ＵＩ）画面をディスプレイ３５０に表示し、入力デバイス３１０を介してユーザ指示を含むユーザ入力を受け付ける。
【００１３】
＜画像処理装置の機能構成＞
図４は、本実施例に係る、画像処理装置３００の機能構成を示すブロック図である。画像処理装置３００は、凹凸代表周波数導出部４０１、光沢度補正部４０２、凹凸光沢度特性ＬＵＴ４０３で構成される。画像処理装置３００には、三次元造形物を記録媒体上に形成するための３種類の画像データ、具体的には、表面凹凸データ、光沢度データ、色データが入力される。このうち表面凹凸データは、凹凸代表周波数導出部４０１と出力デバイス３２０に送られる。光沢度データは光沢度補正部４０２に送られる。色データは、そのまま出力デバイス３２０に送られる。
【００１４】
凹凸代表周波数導出部４０１は、入力された表面凹凸データを解析して、三次元造形物における表面凹凸を特徴付ける代表的な周波数（以下、凹凸代表周波数）を導出する。導出された凹凸代表周波数の情報は、光沢度補正部４０２に送られる。
【００１５】
光沢度補正部４０２は、表面凹凸データから導出された凹凸代表周波数、及び出力デバイス３２０（プリンタ）の出力特性に基づいて、光沢度データを補正する。ここで、プリンタの出力特性とは、出力される表面凹凸の周波数応答特性を意味する。そして、この出力特性を表すものとして、様々な凹凸周波数と光沢度とを対応付けたルックアップテーブル（凹凸光沢度特性ＬＵＴ４０３）が用いられる。補正された光沢度データは、出力デバイス３２０に送られる。
【００１６】
そして、出力デバイス３２０としてのプリンタは、入力された表面凹凸データ、補正された光沢度データ、及び色データを用いて印刷処理を行って、三次元造形物を出力する。
【００１７】
図５は、画像処理装置３００における処理の流れを示すフローチャートである。この一連の処理は、ＣＰＵ３０１が、ＲＯＭ３０２或いはＨＤＤ３３０に格納されているプログラムをＲＡＭ３０３にロードし、実行することで実現される。
【００１８】
ステップ５０１では、再現対象である三次元造形物に関する、上述した３種類の画像データ（表面凹凸データ、光沢度データ、色データ）が取得される。ここで取得される表面凹凸データは、基準面に対する高さを２次元分布で記述したデータである。本実施例では、各画素位置における高さ（基準面に対して0mmから1mmの高さ）を0から255の８ビットの値に変換したグレースケール画像（以下、「表面凹凸画像」）のデータとする。また、光沢度データは、図２の測定系で得られる、入射・出射角度それぞれ60度における鏡面光沢度の２次元分布を記述したデータである。本実施例では、出力デバイス３２０としてのプリンタで出力可能な60度における鏡面光沢度7.7から85.2（測定値）を0から255の８ビットの値（画素値）に置き換えたグレースケール画像のデータとし、Ｇinで表す。また、色データは、再現対象である三次元造形物の位置毎の色をＲＧＢ値で表したデータであり、ＣＩＥＬａｂ値からｓＲＧＢ変換式にて求められる。図６は、入力データの取得時に用いるユーザインタフェイス（ＵＩ）画面の一例を示す図である。ＵＩ画面６００において、入力領域６０１は、印刷対象の色情報を規定するデータのファイル名を入力する領域である。入力領域６０２は、印刷対象の光沢情報を規定するデータのファイル名を入力する領域である。入力領域６０３は、印刷対象の表面凹凸情報を規定するデータのファイル名を入力する領域である。実行ボタン６０４が押下されると、各入力領域６０１〜６０３に入力された各ファイル名に対応した上記３種類のデータがＨＤＤ３３０或いは汎用ドライブ３４０から取得される。キャンセルボタン６０５が押下されると、データの取得を行わずに処理が終了する。
【００１９】
ステップ５０２において、凹凸代表周波数導出部４０２は、取得された表面凹凸データを解析して、上述の凹凸代表周波数を導出する。具体的には、以下に示す手法によって、表面凹凸画像Ｈ（ｘ，ｙ）の代表的な周波数ｆrepを導出する。
【００２０】
まず、表面凹凸画像Ｈ（ｘ，ｙ）を、以下の式（１）を用いた公知の高速フーリエ変換によって周波数成分に分解し、周波数画像Ａ（ｕ,ｖ）を求める。  
A（ｕ,ｖ）＝ＦＦＴ（H（ｘ，ｙ））      ・・・式（１）
【００２１】
上記式（１）においてｕ、ｖは、それぞれ水平周波数と垂直周波数を表す。なお、表面凹凸画像を周波数成分に分解できればよいので、ウェーブレット変換など他の分解方法を用いてもよい。
【００２２】
次に、周波数分解によって得られた周波数画像Ａ（ｕ,ｖ）を用いて、表面凹凸画像を特徴付ける代表的な周波数ｆrepを導出する。本実施例では、周波数画像Ａ（ｕ,ｖ）の中で最も値の大きい画素（ｕ,ｖ）を抽出し、凹凸を特徴付ける周波数として、周波数空間における最大振幅値の周波数ｆmaxを、以下の式（２）を用いて導出する。
【００２３】
【数１】
0006541417.tif 000002
【００２４】
上記式（２）において、arg maxは、関数Ａ（ｆ）を最大化する変数ｆを求める関数である。なお、本実施例では、上記のとおり周波数空間における最大振幅値の周波数を、表面凹凸を特徴付ける代表的な周波数ｆrepとしたがこれに限定されるものではない。例えば、本実施例とは逆に周波数空間における最小振幅値の周波数を凹凸代表周波数としてもよいし、ノイズ等を考慮して、周波数空間における平均値や中央値といった他の統計値を凹凸代表周波数としてもよい。このようにして導出された凹凸代表周波数ｆrepは、光沢度補正部４０２に送られる。
【００２５】
ステップ５０３において、光沢度補正部４０２は、導出された凹凸代表周波数ｆrepを用いて、光沢度データを補正する。詳細には、凹凸代表周波数に対応した光沢度の変化量を導出し、導出した変化量に応じて光沢度データを補正する処理（光沢度補正処理）を行なう。図７は、本実施例に係る、光沢度補正処理の詳細を示すフローチャートである。
【００２６】
ステップ７０１では、凹凸光沢度特性ＬＵＴ４０３（以下、単に「ＬＵＴ」と呼ぶ。）をＨＤＤ３３０等から読み出す。図８は、本実施例に係る凹凸光沢度特性ＬＵＴの一例を示す図であり、表面凹凸の各周波数ｆに対応する光沢度Ｇが規定されている。なお、このようなＬＵＴは、所定の光沢度（例えばＧ＝255）で、周波数と振幅が異なる矩形波形状の表面凹凸データを出力デバイス３２０（プリンタ）で出力し、得られた３次元画像の光沢度を測定することで得ることができる。
【００２７】
ステップ７０２では、読み出したＬＵＴを用いて、上述のステップ５０２で導出した凹凸代表周波数ｆrep（ここではｆmax）における光沢度の変化率ΔＧを導出する。この処理は、平滑面の光沢度Ｇmax（画素値：255）が凹凸の周波数によってどのくらい変化（ここでは減少）するかを推定する処理と言い換えることもできる。光沢度の変化率（ここでは減少率）ΔＧは、例えば以下の式（３）によって求めることができる。
【００２８】
【数２】
0006541417.tif 000003
【００２９】
上記式（３）において、ｆn、ｆn+1はＬＵＴに規定された周波数であって、ｆnはｆmax未満の周波数の中での最大値であり、ｆn+1はｆmax以上の周波数の中での最小値である。またＧmaxは、ＬＵＴに規定された光沢度の中で最大の光沢度であり、Ｇn、Ｇn+1は、それぞれＬＵＴ内のｎ、ｎ+１番目の光沢度で周波数ｆn、ｆn+1に対応した値である。以下、具体的な手順について、数値例を用いて説明する。まず、凹凸代表周波数ｆmaxが1.5であったとする。この場合の周波数ｆnとｆn+1は、図８に示すＬＵＴからそれぞれｆn＝1.0、ｆn+1＝2.0となる。次に、周波数ｆn＝1.5、ｆn+1＝2.0に対応する光沢度として、Ｇn＝104、Ｇn+1＝178が、図８に示すＬＵＴから取得される。そして、以下の式（３’）により、凹凸代表周波数ｆmax＝1.5における推定光沢度Ｇ＝141が得られる。
【００３０】
【数３】
0006541417.tif 000004
【００３１】
最後に、Ｇmaxに対する上記推定光沢度Ｇの割合が算出される。ここでは、Ｇmax＝255に対する推定光沢度Ｇ＝141の割合となるので、ΔＧ＝0.55となる。
【００３２】
なお、本実施例では、凹凸代表周波数ｆrepにおける光沢度の減少率ΔＧを単純な線形和で導出しているが、このような方法に限られない。例えば、任意の重み付け係数を用いてもよいし、ガンマなどの非線形演算によって導出してもよい。
【００３３】
ステップ７０３では、ステップ７０２で導出した光沢度の減少率ΔＧを用いて、上述のステップ５０１で取得された光沢度データにおける入力値Ｇinに対する補正値Ｇ’を以下の式（４）を用いて求める。  
Ｇ’＝Ｇin／ΔＧ          ・・・式（４）
【００３４】
なお、上記式（３）よりΔＧの値は０≦ΔＧ≦１の範囲となるため、ここでの光沢度補正処理は、入力値Ｇinを増加させる処理となる。ただし、ΔＧ＝０の場合は、Ｇ’＝Ｇinとする。図９は、本実施例における光沢度補正処理の結果の具体例を示す図である。図９（ａ）に示す補正前の光沢度データにおける各入力値Ｇinが、同（ｂ）に示す補正後の光沢度データにおいては、ステップ７０２で求めた光沢度減少率ΔＧ＝0.55で除した値となっており、入力値Ｇinが増加している。
【００３５】
図５のフローチャートの説明に戻る。  
ステップ５０４では、表面凹凸データ、補正された光沢度データ、及び色データが出力デバイス３２０であるプリンタに出力される。そして、これらデータを用いた印刷処理がプリンタで実行され、表面凹凸に応じて補正された光沢度有する三次元造形物が出力されることになる。
【００３６】
以上が本実施例に係る、画像処理装置３００における処理の内容である。上述のとおり本実施例では、表面凹凸画像の周波数成分に対する光沢度の減少率を導出し、導出した光沢度減少率の逆数を入力光沢度に乗じることで、表面凹凸に起因する光沢度の減少量を考慮した光沢度が導出される。これにより、表面に凹凸を有する対象物の光沢度を好適に再現した三次元造形物を得ることが可能となる。
【００３７】
次に、出力デバイス３２０として、ＵＶ硬化型のインクを用いたインクジェット方式のプリンタを用いた場合の三次元造形物の印刷処理について説明する。
【００３８】
まず、インクジェットプリンタにおける印刷動作について説明する。図１０は、インクジェットプリンタの構成を示す図である。また、図１１は、インクジェットプリンタによって形成される、表面に凹凸を有する三次元造形物の断面を示す模式図である。ヘッドカートリッジ１００１は、複数の吐出口からなる記録ヘッドと、この記録ヘッドにインクを供給するインクタンクを有し、また、記録ヘッドの各吐出口を駆動する信号などを受信するためのコネクタが設けられている。インクタンクは、凹凸層１１０１及び光沢層１１０３を形成するための紫外線（ＵＶ）硬化型の無色透明な液体樹脂インク、発色層１１０２を形成するためのシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの色インクの計５種類のインク用のタンクが独立に設けられている。ヘッドカートリッジ１００１はキャリッジ１００２に位置決めして交換可能に搭載されており、キャリッジ１００２には、コネクタを介してヘッドカートリッジ１００１に駆動信号等を伝達するためのコネクタホルダが設けられている。また、キャリッジ１００２には、紫外光照射装置１０１０が搭載されており、吐出された硬化性のインクを硬化させ記録媒体１００８上に固着させるように制御される。キャリッジ１００２は、ガイドシャフト１００３に沿って往復移動可能となっている。具体的には、キャリッジ１００２は、主走査モータ１００４を駆動源としてモータプーリ１００５、従動プーリ１００６およびタイミングベルト１００７等の駆動機構を介して駆動されるとともに、その位置及び移動が制御される。尚、このキャリッジ１００２のガイドシャフト１００３に沿った移動を「主走査」といい、移動方向を「主走査方向」という。記録媒体１００８は支持体１００９上に設置されている。キャリッジ１００２に搭載されたヘッドカートリッジ１００１は、吐出口面がキャリッジ１００２から下方へ突出して記録媒体１００８と平行になるように保持されている。制御部１０２０は、ＣＰＵや記憶手段等から構成されており、表面凹凸データ、光沢度データ及び色データを受け取り、各データに基づいてプリンタの各パーツの動作を制御する。なお、本実施例では出力デバイス３２０として、ＵＶ硬化型のインクジェット方式のプリンタを例に説明を行うが、無色透明な液体樹脂インクと色材を備えていればこれに限るものではない。例えばＵＶ硬化型インクでなく、ソリッドインクであってもよいし、電子写真方式のプリンタであってもよい。
【００３９】
続いて、上述したプリンタにおいて、凹凸層１１０１、発色層１１０２及び光沢層１１０３で構成される、表面凹凸有する三次元造形物が形成されるまでの各工程について説明する。
【００４０】
まず、最下層の凹凸層１１０１が、表面凹凸データを用いて記録媒体１００８上に形成される。本実施例では、インク量によって高さの制御を行う。凹凸層１１０１の形成において、インク量100％でほぼ均一な層を形成した場合、吐出したインクの体積に応じて、凹凸層１１０１は、ある厚さ（高さ）を有する。例えば、インク量100％で形成された層が20μｍの厚さを有する場合、100μｍの厚さを再現するには、インク量100％による層形成をおよそ5回重ねればよい。つまり、100μｍの高さが必要な位置に打ち込むインク量は約500％となる。このような考え方に従って、表面凹凸データが示す表面凹凸画像の濃度に基づいて、凹凸層１１０１が最初に形成される。
【００４１】
次に、発色層１１０２が、色データを用いて凹凸層１１０１の上に形成される。例えば、ＲＧＢ値で表される画像をＣＩＥＬａｂ値へ変換し、ＣＩＥＬａｂ値とシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色の濃度値との関係を規定したテーブル等に基づいて各インクの打込み量が決定され、発色層１１０２が形成される。
【００４２】
そして、最上層の光沢層１１０３が、補正された光沢度データを用いて発色層１１０２の上に形成される。本実施例では、最表面に対応して面積率を制御することで、光沢を制御することとしている。ここで、面積率とは、単位面積におけるインクを打つ画素の割合を意味する。すなわち、ドットのオン・オフを制御することで表面の平滑性が制御され、例えば面積率100％の場合は全画素にオンドットが形成されるため、印刷物の表面は平滑に近づくことになる。そして、面積率が低下するほどドットを打つ場所と、打たない場所で凹凸が生じるため印刷物の表面は平滑でなくなる。本実施例では、出力デバイス３２０としてのプリンタを、画素毎にインクのオン・オフを制御する二値プリンタとし、単位面積において全画素をオンドットにした状態をインク量100％として扱うものとする。なお、この場合、単一の画素では100％か0％でしか表現することができないため、複数の画素の集合で中間調を表現することになる。図１２（ａ）は面積率の説明図であり、例えば25％の濃度で中間調表現を行う代わりに４×４画素（全１６画素）中の４つの画素にインクを吐出することで、面積的に4/16＝25％の表現を行うことを示している。50％、75％、100％の各階調についても同様である。そして、面積率を変化させることで、最表面に形成されるドットパターンの粗密が変化する。図１２（ｂ）は、面積率と光沢度との関係の一例を示すテーブルであり、面積率を30%〜100％で変化させた場合に対応する光沢度をそれぞれ示している。面積率が小さくなると最表面に形成されるドットパターンが疎になり（単位面積当たりのオンドットの数が少なくなり）、面積率が大きくなると最表面に形成されるドットパターンが密になる（単位面積当たりのオンドットの数が多くなる）。例えば、図９（ｂ）に示した補正後の光沢度データにおける左下隅の画素値は145であるが、この場合は面積率83％でドットが形成されることになる。
【００４３】
以上をまとめると、低面積率のドットパターンを形成した場合は記録媒体上に不規則な表面凹凸を形成することとなり、これは表面を粗すことに相当する。その結果、低い光沢強度を再現することができる。また、高面積率のドットパターンを形成した場合は記録媒体上に形成される表面凹凸は密になり、これは表面を平滑に近づけることに相当する。その結果、高い光沢強度を再現することができる。
【００４４】
なお、面積率が一定の値よりも小さくなった場合、記録媒体の表面凹凸が露出し、逆に光沢度が高くなる場合がある。そのため、一定の値よりも高い面積率の範囲で光沢を制御するのが望ましい。前述の図１２（ｂ）に示すテーブルにおいて、面積率の最小値を30％としているのはこのような理由による。ただし、この一定の値は、インクの特性によって変化するものである。
【００４５】
図１３は、本実施例における光沢度補正処理を行った場合の効果を説明する図である。いま、周波数が6.0cycle/mmの表面凹凸上に、再現したい光沢度の値（測定値）が34.0の光沢層を形成するケースを想定する。光沢度補正処理を行なった場合は再現したい光沢度と同等の光沢度が得られている。これに対し、光沢度補正処理を行なわなかった場合はそれよりも低い光沢度しか得られていないのが分かる。
【００４６】
なお、本実施例では表面凹凸画像に対して一様に光沢度の補正を行う場合について説明を行った。しかしながら、光沢度の補正処理は表面凹凸画像に対して一様に行わなくてもよい。例えば、表面凹凸画像を複数の領域に分割し、分割された画像ごとに本実施例を適用することにより、部分的に光沢度の補正を行うことも可能である。
【００４７】
以上のとおり本実施例によれば、表面に凹凸を有する三次元造形物の形成において、表面凹凸周波数が高くなるのに応じて減少する光沢の変化量に応じて光沢度データを補正することで、所望の光沢を再現することができる。
【００４８】
［実施例２］
実施例１では、入力された光沢度データが表面凹凸の影響を含んでいることを考慮し、表面凹凸の周波数成分と光沢度との関係に基づいて、表面凹凸周波数が高くなるにつれて減少する光沢の変化量を考慮して光沢度データの補正を行った。しかしながら、インクジェット方式のプリンタを用いて高周波な表面凹凸形状を有する三次元造形物を形成する場合、実施例１の光沢度補正処理では所望の光沢度を得られない場合がある。図１４（ａ）は、本実施例に係る、出力デバイス３２０に入力される表面凹凸データの周波数と光沢度との関係を示したグラフである。破線１４０１は、前述の図１における実線に相当し、表面凹凸の周波数が高くなるにつれて、得られる光沢度が低下する傾向にあることを示している。一方、実線１４０２は、インクジェットプリンタを用いて、周波数の異なる表面凹凸を形成し、それによって形成された凹凸面上に破線１４０１が示す光沢度に対応した面積率で光沢を再現した場合に測定される光沢度を示している。ｆthよりも低い周波数領域では凹凸が二度掛けされることで実線１４０１よりも光沢度が低くなり、ｆthよりも高い周波数領域では企図した凹凸が形成できないことから破線１４０１とほぼ同じ光沢度が得られることが分かる。ここで、インクジェットプリンタの場合に、実線１４０２のような特性を示すことになる原因について詳しく説明する。
【００４９】
１つ目の原因として、インクジェットプリンタでは、周波数の高い表面凹凸を形成しようとしても、インクの濡れ広がりによって略平滑な面となってしまうということが挙げられる。図１４（ｂ）は、インクの濡れ広がりを説明する図であり、企図した周波数の表面凹凸が得られないことを示している。
【００５０】
２つ目の原因として、入力される光沢度データが凹凸の影響を含んでいる（実際の再現対象物の光沢度を測定したデータである）ということが挙げられる。そもそもの前提として、表面凹凸データに基づき凹凸層を形成し、その凹凸層上に光沢度データに基づき光沢層を形成するため、プリンタに入力された凹凸の影響を含んだ光沢度データを単純に出力してしまうと、凹凸が２度掛けされるのである。
【００５１】
上述のような理由から、インクジェットプリンタを用いる場合には、以下のような対処が求められることになる。
【００５２】
まず、凹凸周波数がｆthよりも低い部分（凹凸が２度掛けされる部分）については、実施例１と同様、周波数に対応した光沢度の変化率（減少率）に応じて光沢度を補正する必要がある。その一方で、凹凸周波数がｆth以上の高い部分については、インクの漏れ広がりによって略平滑な面となるため、入力された光沢度データを単純に出力するだけで所望の光沢度が得られる（破線１４０１と実線１４０２が一致）ことから、光沢度データを補正する必要はない。仮に、ｆth以上の周波数領域において光沢度データを補正すると過補正となり、却って所望の光沢度が得られないことになる。
【００５３】
そこで本実施例では、出力特性が変化する所定の凹凸周波数ｆthに応じて、光沢度補正処理を適用するか否かを切り替えるようにする。
【００５４】
なお、実施例１と共通する部分については説明を省略ないしは簡略化し、以下では差異点を中心に説明を行なうものとする。
【００５５】
図１５は、本実施例に係る、光沢度補正処理の詳細を示すフローチャートである。
【００５６】
ステップ１５０１では、凹凸光沢度特性ＬＵＴ４０３をＨＤＤ３３０等から読み出す。図１６は、本実施例に係る凹凸光沢度特性ＬＵＴの一例を示す図であり、表面凹凸の各周波数ｆに対応する光沢度Ｇが規定されている。実施例１と同様、このＬＵＴは、所定の光沢度（例えばＧ＝255）で周波数と振幅が異なる矩形波形状の表面凹凸データを出力デバイス３２０（プリンタ）で出力し、得られた３次元画像の光沢度を測定することで得ることができる。本実施例の場合、所定の周波数ｆth以上の高い周波数領域では、インクの濡れ広がりにより狙いとする周波数の表面凹凸が形成されずに平滑面に近くなる。そこで本実施例では、得られたＬＵＴから、変曲点となる周波数ｆn（＝ｆth）を以下の式（５）を用いて導出し、基準となる所定の周波数ｆthを決定しておく必要がある。  
Ｇ（ｆｎ−１）＞Ｇ（ｆｎ）  かつ  Ｇ（ｆｎ）＜Ｇ（ｆｎ＋１）  ・・・式（５）
（ただし、ｆｎ−１＜ｆｎ＜ｆｎ＋１）
【００５７】
なお、本実施例では基準となる所定の周波数ｆthを、上記式（５）を満たすような変曲点としたが、これに限るものではない。例えば、得られたＬＵＴから光沢度の変化率を導出し、閾値の大小関係から基準となる周波数ｆthを決定してもよい。図１６に示すように本実施例で用いるＬＵＴは、基準となる周波数ｆthの情報を含んだＬＵＴとなる。
【００５８】
ステップ１５０２では、図５のフローのステップ５０２で導出した凹凸代表周波数ｆrep（ここでは最大振幅値の周波数ｆmax）と、ステップ１５０１で読み出したＬＵＴに含まれる基準となる周波数ｆthとが比較される。そして、凹凸代表周波数ｆmaxが基準となる周波数ｆthより低いかどうかが判定される。判定の結果、凹凸代表周波数ｆmaxが基準となる周波数ｆthよりも低い場合は、光沢度データの補正を行うべくステップ１５０３へ進む。一方、凹凸代表周波数ｆmaxが基準となる周波数ｆth以上である場合は、入力された光沢度データをそのまま利用するべく、本処理を終了する。
【００５９】
ステップ１５０３では、ステップ１５０１で読み出したＬＵＴを用いて、凹凸代表周波数ｆmaxにおける光沢度の減少率ΔＧが導出される（図７のフローのステップ７０２に相当）。
【００６０】
ステップ１５０４では、ステップ１５０３で導出した光沢度の減少率ΔＧを用いて、光沢度データにおける入力値Ｇinに対する補正値Ｇ’が求められる（図７のフローのステップ７０３に相当）。
【００６１】
以上が、本実施例に係る光沢度補正処理の内容である。
【００６２】
なお、本実施例では、基準となる周波数ｆth未満の周波数成分を持つ表面凹凸はプリンタで形成可能なものとして説明を行った。しかしながら、基準となる周波数ｆth未満であっても前述したインクの濡れ広がりによって必ずしも所望の周波数の表面凹凸形状とならない場合がある。このような場合には、ｆth未満の周波数成分の表面凹凸データに対して、ＭＴＦ補正処理などの前処理を行うようにしてもよい。
【００６３】
以上のとおり、本実施例によれば、表面凹凸の周波数帯がインクジェットプリンタで形成困難な高い周波数帯である場合には、表面凹凸形状が略平滑になることを考慮して光沢度の補正を行わないようにする。これにより、インクの漏れ広がりをも考慮した所望の光沢度を再現することが可能となる。
【００６４】
［実施例３］
実施例１及び２は、入力される光沢度データが表面凹凸の影響を含んでいることを前提としていた。しかしながら、入力光沢度データを取得する対象物が、再現対象物で使用されている素材と同一の素材であってその表面が略平滑な素材である場合には、表面凹凸の影響は無視できるほど小さいと考えられる。このようなケースとしては、例えば、再現対象物がカメラのフレームなどの加工された金属（例：梨地加工など）の場合で、入力光沢度データの取得対象が実際の加工された金属ではなく、その素材である加工前の平滑な金属の塗板である場合が考えられる。これは、前述の図２（ｂ）で示されるような略平滑な素材の光沢度の測定値を入力光沢度データとして用いることを意味している。次に、このような表面凹凸の影響を含まないデータを入力光沢度データとして用いる態様について、実施例３として説明する。
【００６５】
なお、実施例１及び２と共通する部分については説明を省略ないしは簡略化し、以下では差異点を中心に説明を行なうものとする。
【００６６】
図１７は、本実施例に係る、出力デバイス３２０に入力される表面凹凸データの周波数と光沢度との関係を示したグラフである。破線１７０１は、前述の図１における実線に相当し、表面凹凸の周波数が高くなるにつれて、得られる光沢度が低下する傾向にあることを示している。一方、実線１７０２は、略平滑な素材から取得された光沢度データを用いて場合に得られる光沢度を表している。所定の周波数ｆth以下よりも低い周波数の領域では、破線１７０１とほぼ同様に、表面凹凸の周波数が高くなるにつれて光沢度が低下する特性となっており、この場合は入力光沢度データをそのまま用いることで所望の光沢度を得ることができる。しかしながら、インクジェットプリンタでは解像が困難な所定の周波数ｆthよりも高い周波数の領域においては、実施例２と同様、インクの濡れ広がりにより表面凹凸の形状が略平面となる上、入力光沢度データを平滑な素材から得ているため、破線１７０１よりも極端に光沢度が高くなり、所望の光沢度が得られなくなる。このように、所定の周波数ｆth以上の周波数帯においては、平滑な素材から得られた表面凹凸の影響を含まない光沢度データに基づく光沢層を、略平滑な面の上に形成することになり、所望の光沢度からかけ離れた光沢度となってしまう。
【００６７】
図１８は、本実施例に係る、光沢度補正処理の詳細を示すフローチャートである。
【００６８】
ステップ１８０１では、凹凸光沢度特性ＬＵＴ４０３をＨＤＤ３３０等から読み出す。ここで読み出されるＬＵＴは、実施例２と同様、基準となる周波数ｆthの情報を持つＬＵＴ（図１６を参照）である。
【００６９】
ステップ１８０２では、図５のフローのステップ５０２で導出した凹凸代表周波数ｆrepと、ステップ１８０１で読み出したＬＵＴに含まれる基準となる周波数ｆthとが比較される。そして、凹凸代表周波数ｆrepが基準となる周波数ｆthより高いかどうかが判定される。判定の結果、凹凸代表周波数ｆrepが基準となる周波数ｆthよりも高い場合は、光沢度の補正を行うべくステップ１８０３へ進む。一方、凹凸代表周波数ｆrepが基準となる周波数ｆth以下である場合は、入力された光沢度データをそのまま利用するべく、本処理を終了する。
【００７０】
ステップ１８０３では、ステップ１８０１で読み出したＬＵＴを用いて、凹凸代表周波数ｆrepにおける光沢度の変化率（ここでは増加率）ΔＧが導出される（図７のフローのステップ７０２に相当）。
【００７１】
ステップ１８０４では、ステップ１８０３で導出した光沢度の増加率ΔＧを用いて、光沢度データにおける入力値Ｇinに対する補正値Ｇ’が求められる（図７のフローのステップ７０３に相当）。この際の補正値Ｇ’は、以下の式（６）を用いて求められる。  
Ｇ’＝Ｇin×ΔＧ        ・・・式（６）
【００７２】
上記式（６）から理解されるように、本ステップの補正処理では、インクジェットプリンタで再現が困難な高周波数の表面凹凸に対して所望の光沢度となるように、平滑な表面凹凸による光沢度の増加を考慮して入力光沢度Ｇinを減少させる処理となる。
以上が、本実施例に係る光沢度補正処理の内容である。
【００７３】
なお、本実施例では、所定の周波数ｆthより低い周波数成分を持つ表面凹凸に対しては光沢度補正処理を行わないものとして説明を行った。しかしながら、インクジェットプリンタで出力される表面凹凸形状は、前述の通りインクの濡れ広がりにより必ずしも所望の周波数の表面凹凸形状とならない場合がある。従って、ｆthより低い周波数成分の表面凹凸に対しても同様にＬＵＴを用いた光沢度補正を行ってもよいし、或いは、ＭＴＦ補正処理などの前処理を行うようにしてもよい。
【００７４】
また、本実施例では、入力光沢度データを、再現対象物と同一の素材であってその表面が略平滑な素材から取得した測定値としたが、必ずしも測定値である必要はない。例えば、phongモデルなど双方向反射率分布関数のモデルから推定される光沢度であってもよい。
【００７５】
以上のとおり本実施例によれば、表面凹凸の周波数が、プリンタで形成が困難な高周波帯である場合に、平滑な表面凹凸により増加する光沢度の変化率に基づいた光沢度データの補正を行う。これにより、所望の光沢度を好適に再現することが可能となる。
【００７６】
［実施例４］
実施例１及び２では表面凹凸の影響を含んだ光沢度データ、実施例３では表面凹凸の影響を無視できる光沢度データを、それぞれ入力対象としていた。しかしながら、入力光沢度データが表面凹凸の影響を含むものであるかどうかが事前に判明していないケースも想定され得る。そこで、入力光沢度データが表面凹凸の影響を含んだものかどうかを判定し、判定結果によって補正内容を切り替える態様について、実施例４として説明する。
【００７７】
なお、実施例１〜３と共通する部分については説明を省略ないしは簡略化し、以下では差異点を中心に説明を行なうものとする。
【００７８】
図１９は、本実施例に係る、光沢度補正処理の詳細を示すフローチャートである。
【００７９】
ステップ１９０１では、凹凸光沢度特性ＬＵＴ４０３をＨＤＤ３３０等から読み出す。ここで読み出されるＬＵＴは、実施例２及び３と同様、基準となる周波数ｆthの情報を持つＬＵＴ（図１６を参照）である。
【００８０】
ステップ１９０２では、入力された光沢度データが表面凹凸の影響を含むデータあるかどうかが判定される。この判定は、例えばディスプレイ３５０に表示されるＵＩ画面を介したユーザ入力に基づいてなされる。図２０は、光沢度データにおける表面凹凸の影響の有無を入力するためのＵＩ画面の一例を示す図である。ユーザは、実際にプリンタで出力を行って、その結果物において所望の光沢が得られているかどうかを目視で判断し、所望の光沢が再現できていなければ光沢度データに表面凹凸の影響があると判断する。こうして、光沢度データが表面凹凸の影響を含んでいると判断した場合は、ユーザはラジオボタン２００１にチェックを入れ、実行ボタン２００３を押下する。一方、光沢度データが表面凹凸の影響を含んでいないと判断した場合は、ユーザはラジオボタン２００２にチェックを入れ、実行ボタン２００３を押下する。ユーザ入力に基づいた判定の他にも、例えば、ある特定の周波数帯では所望の光沢度が得られないことが経験的に判明している場合は、当該周波数を閾値として保持しておき、自動で判定するようにしてもよい。光沢度データが表面凹凸の影響を含んでいると判定された場合は、ステップ１９０３に進む。一方、光沢度データが表面凹凸の影響を含んでいないと判定された場合は、ステップ１９０５に進む。
【００８１】
ステップ１９０３では、実施例２に係る図１５のステップ１５０２と同様、図５のフローのステップ５０２で導出した凹凸代表周波数ｆrepと、ステップ１９０１で読み出したＬＵＴにおける基準となる周波数ｆthとが比較される。そして、凹凸代表周波数ｆrepが基準となる周波数ｆthより低いかどうかが判定される。判定の結果、凹凸代表周波数ｆrepが基準となる周波数ｆthよりも低い場合は、光沢度の補正を行うべくステップ１９０４へ進む。一方、凹凸代表周波数ｆrepが基準となる周波数ｆth以上である場合は、入力された光沢度データをそのまま利用するべく、本処理を終了する。
【００８２】
ステップ１９０４では、実施例２に係る図１５のステップ１５０３と同様、ステップ１９０１で読み出したＬＵＴを用いて、凹凸代表周波数ｆrepにおける光沢度の減少率ΔＧが導出される。そして、ステップ１９０７に進む。
【００８３】
ステップ１９０５では、実施例３に係る図１８のステップ１８０２と同様、図５のフローのステップ５０２で導出した凹凸代表周波数ｆrepと、ステップ１９０１で読み出したＬＵＴにおける基準となる周波数ｆthとが比較される。そして、凹凸代表周波数ｆrepが基準となる周波数ｆthより高いかどうかが判定される。判定の結果、凹凸代表周波数ｆrepが基準となる周波数ｆthよりも高い場合は、光沢度の補正を行うべくステップ１９０６へ進む。一方、凹凸代表周波数ｆrepが基準となる周波数ｆth以下である場合は、入力された光沢度データをそのまま利用するべく、本処理を終了する。
【００８４】
ステップ１９０６では、実施例３に係る図１８のステップ１８０３と同様、ステップ１９０１で読み出したＬＵＴを用いて、凹凸代表周波数ｆrepにおける光沢度の増加率ΔＧが導出される。そして、ステップ１９０７に進む。
【００８５】
ステップ１９０７では、ステップ１９０４で導出した光沢度減少率ΔＧ、或いはステップ１９０６で導出した光沢度増加率ΔＧを用いて、光沢度データにおける入力値Ｇinに対する補正値Ｇ’が求められる。すなわち、凹凸代表周波数ｆrepが基準となる周波数ｆthより低い場合であれば、光沢度減少率ΔＧと前述の式（４）を用いて、入力値Ｇinを増加させる補正処理が実行される。そして、凹凸代表周波数ｆrepが基準となる周波数ｆthより高い場合であれば、光沢度増加率ΔＧと前述の式（６）を用いて、入力値Ｇinを減少させる補正処理が実行される。
【００８６】
以上のとおり本実施例によれば、入力される光沢度データが表面凹凸の影響を含むものであるかどうかに応じて補正処理の内容を切り替えることで、所望の光沢度を好適に再現することが可能となる。
【００８７】
（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【００８８】
３００  画像処理装置
３２０  出力デバイス
４０１  凹凸代表周波数導出部
４０２  光沢度補正部
１１０１  凹凸層
１１０３  光沢層
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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