(57)【要約】【課題】  画像データの形式で深度情報を入力する押型作製装置を用いた場合であっても、元の天然素材の表面の凹凸を再現することが可能な、深度情報処理装置、および深度情報処理装置を用いた押型の作製方法を提供する。【解決手段】  天然素材を表面形状分析装置により分析して得た深度情報を、深度情報入力手段１０から入力すると、ハイパス処理手段２０が、不均一な厚みもしくはたわみに相当する低周波成分を除去して、表面凹凸に相当する高周波成分のみを抽出する補正を行う。さらに、ライン縞除去手段３０が、表面形状分析装置の特性によって生じるライン縞を除去した後、画像データ変換手段４０が深度情報をグレースケールの画像データ形式に変換し、エンドレス修正手段５０がエンドレス修正を行う。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素材の表面凹凸についての深度情報を入力する深度情報入力手段と、
前記入力された深度情報から、高周波成分のみを抽出するハイパス処理を実行するハイパス処理手段と、
前記ハイパス処理後の深度情報を、グレースケール化された画像データに変換する画像データ変換手段と、
を有することを特徴とする深度情報処理装置。
【請求項２】
前記ハイパス処理後の深度情報について、各ラインごとに深度情報の平均値を算出し、当該ラインの各深度情報から当該ラインの平均値を減算するライン縞除去手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の深度情報処理装置。
【請求項３】
素材の表面を表面形状分析装置により分析して深度情報を得る段階と、
前記深度情報に対して、深度情報処理装置が前記深度情報を得た素材表面領域のたわみを低減する処理を行い、さらにグレースケール化して、画像データを得る段階と、
前記画像データに従って、押型作製装置が、押型材に凹凸を形成して押型を作製する段階と、
を有することを特徴とする押型の作製方法。
【請求項４】
前記素材表面領域のたわみを低減する処理が、ハイパス処理であることを特徴とする請求項３に記載の押型の作製方法。
【請求項５】
前記素材表面領域のたわみを低減する処理を行った後、グレースケール化を行う前に、前記表面形状分析装置の主走査方向に前記深度情報の平均値を各ライン毎に求めて、前記深度情報から減算する処理を行うことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の押型の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天然素材の凹凸を、離型紙、エンボス製品、合成皮革等に再現するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
商材として馴染みのある合成皮革等は、天然素材を模した凹凸模様がその表面に施されている。この凹凸模様の母型（押型）を作製するためには、従来、電鋳法、手彫法、エッチング法等が用いられてきたが、近年、レーザー彫刻機等の押型作製装置が用いられるようになってきている。
【０００３】
上記レーザー彫刻機等の押型作製装置は、入力された深度情報に従って彫刻の深さを調整して押型を作製するが、押型作製装置の多くが受付可能な深度情報の形式は、画像データ形式となっているため、深度情報を画像データの形式で入力する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
天然素材から深度情報を取得する場合、三次元形状分析機を用いて行われるが、ここで、取得された深度情報をそのまま２５６階調の画像データに変換すると、天然素材に不均一な厚みや大きなたわみが存在した場合、この厚みやたわみが表面の凹凸に比べて大きいため、画像データには、表面の微細な凹凸の情報が十分に含まれないことになってしまい、これを深度情報として用いる押型作製装置で彫刻された押型にも、十分な表面の凹凸が表現されないという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、画像データの形式で深度情報を入力する押型作製装置を用いた場合であっても、元の天然素材の表面の凹凸を再現することが可能な、深度情報処理装置、および深度情報処理装置を用いた押型の作製方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明では、素材の表面凹凸についての深度情報を入力する深度情報入力手段と、前記入力された深度情報から、高周波成分のみを抽出するハイパス処理を実行するハイパス処理手段と、前記ハイパス処理後の深度情報を、グレースケール化された画像データに変換する画像データ変換手段を有する深度情報処理装置を提供する。
【０００７】
また、本発明では、前記ハイパス処理後の深度情報について、各ラインごとに深度情報の平均値を算出し、当該ラインの各深度情報から当該ラインの平均値を減算するライン縞除去手段をさらに有する深度情報処理装置を提供する。
【０００８】
また、本発明では、素材の表面を表面形状分析装置により分析して深度情報を得る段階と、前記深度情報に対して、深度情報処理装置が前記深度情報を得た素材表面領域のたわみを低減する処理を行い、さらにグレースケール化して、画像データを得る段階と、前記画像データに従って、押型作製装置が、押型材に凹凸を形成して押型を作製する段階を有する押型の作製方法を提供する。
【０００９】
また、本発明では、前記素材表面領域のたわみを低減する処理が、ハイパス処理である押型の作製方法を提供する。
【００１０】
また、本発明では、前記素材表面領域のたわみを低減する処理を行った後、グレースケール化を行う前に、前記表面形状分析装置の主走査方向に前記深度情報の平均値を各ライン毎に求めて、前記深度情報から減算する処理を行う押型の作製方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の深度情報処理装置によれば、グレースケール化を行う前に、深度情報から低周波成分を除去するようにしたので、素材に不均一な厚みやたわみがあった場合であっても、表面の凹凸情報を十分に有した画像データを得ることができ、この画像データを処理対象とする押型作製装置により表面の凹凸を十分に再現した押型の作製が可能となる。
【００１２】
また、本発明の深度情報処理装置によれば、ハイパス処理後に、各ラインごとに深度情報の平均値を算出し、そのラインの各深度情報からそのラインの平均値を減算するようにしたので、表面形状分析装置の特性により生じたライン縞を除去することが可能となる。
【００１３】
本発明の押型の作製方法によれば、表面形状分析装置から深度情報を得て、この深度情報に対してグレースケール化を行う前に、低周波成分を除去して画像データを得て、この画像データに従って、押型作製装置が、押型材に凹凸を形成して押型を作製するようにしたので、表面の凹凸を再現した押型の作製が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る押型の作製方法の概略を示す図である。本発明の押型の作製方法は、表面形状の分析、深度情報の補正、押型の作製からなる。
【００１５】
まず、表面形状の分析から説明する。表面形状の分析は、表面形状分析装置を用いて、天然皮革等の天然素材の表面形状の測定データを得る処理である。本実施形態では、表面形状分析装置として三次元表面形状分析機（株式会社キーエンス製「LK‐G５０５(センサ部分)」「KS‐１１００(ステージ部分)」）を用いている。このような三次元表面形状分析機は、レーザーや白色光を用いて対象物の高さ方向（深度）の測定を行うセンサ部分と、対象物を水平方向に移動させるステージ部分を有しており、革に限らず、紙類、繊維類、金属の表面形状測定が可能である。
【００１６】
このような三次元表面形状分析機のステージ部分に、測定対象とする天然素材をセットした後、測定を行うと、三次元表面形状分析機は、測定結果として測定データを出力する。測定データは、ｘ座標、ｙ座標により特定される各位置についての深度を記録した形式となっている。深度は、０．０１μｍの精度で測定される。
【００１７】
表面形状の分析の結果、測定データとしての深度情報が得られたら、次に、本発明に係る深度情報処理装置を用いて、深度情報の補正を行う。ここで、本発明に係る深度情報処理装置の機能ブロック図を図２に示す。図２において、１０は深度情報入力手段、２０はハイパス処理手段、３０はライン縞除去手段、４０は画像データ変換手段、５０はエンドレス修正手段である。
【００１８】
深度情報入力手段１０は、表面形状分析装置により得られた深度情報（測定データ）を入力する機能を有しており、深度情報の形式に適合した入力機器により実現される。例えば、深度情報が、ＦＤやＭＯに記録されている場合は、対応する読み取り装置で実現される。また、表面形状分析装置と深度情報処理装置を通信回線を介して接続し、深度情報を通信回線を介して入力する形態となっていても良い。
【００１９】
ハイパス処理手段２０は、天然素材に存在する不均一な厚み、たわみを除去するために、深度情報の低周波成分を除去し、高周波成分のみを抽出する機能を有している。本実施形態では、深度情報から低周波成分のみを抽出し、抽出した低周波成分を元の深度情報から減算することにより、高周波成分のみを抽出する。
【００２０】
ライン縞除去手段３０は、高周波成分のみが抽出された深度情報上に生じるライン状の縞であるライン縞を除去する機能を有している。このライン縞は、表面形状分析装置における表面形状の分析の際、ステージ部分が水平方向に動作する際に上下し、対象物に高低差が生じるのが原因でできるものと考えられている。
【００２１】
画像データ変換手段４０は、深度情報をグレースケール化して画像データに変換する機能を有している。画像データのフォーマットは、押型作製装置の入力フォーマットに合わせたものとして出力する必要がある。本実施形態では、１画素２５６階調のＴＩＦＦ形式で出力する。
【００２２】
エンドレス修正手段５０は、深度情報の端部を修正することによりエンドレス化を行う機能を有している。このエンドレス修正は、押型の一円周分の始端部の辺と終端部の辺での値が同一となるようにすることにより行う。具体的には、特開２００３−３１７０８９号公報に記載の公知の技術を適用する。また、エンドレス修正手段５０は、深度情報のサイズが作製する押型のサイズに比べて小さい場合に、元の深度情報を多数つなぎ合わせた大きなサイズの深度情報を作製する機能を有している。この処理は、特開２００３−２７１９５１号公報に記載の公知の技術を適用、またはフォトレタッチソフトを用い、手作業で行う。図２に示した深度情報処理装置は、現実にはコンピュータに専用のソフトウェアをインストールすることにより実現される。
【００２３】
深度情報処理装置の具体的な処理について説明すると、深度情報が深度情報入力手段１０から入力されると、ハイパス処理手段２０が、深度情報から低周波成分のみを抽出する。このような低周波成分を抽出する技術としては、「ビジュアル情報処理−ＣＧ・画像処理入門−Ｐ６６−６７（発行：ＣＧ−ＡＲＴＳ協会）」に開示されているように公知のものを採用することができる。この低周波成分の抽出には、所定のサイズの平滑化フィルタを利用する。平滑化フィルタとは、近傍の値を利用して、各座標の値を平滑化するためのものであり、そのサイズは、平均値を得るための元となる座標の数で定義される。本実施形態では、３×３の平滑化フィルタを用い、ある座標の値として、その座標の元の値および近傍８座標の値の計９座標の値の平均値を与えることにより平滑化を行う。この平滑化処理を測定データ上の各座標に対して実行することにより、低周波成分データが得られる。なお、平滑化フィルタのサイズは、任意に設定することが可能であり、フィルタサイズが大きいほど、低周波の成分が抽出されることになる。
【００２４】
続いて、ハイパス処理手段２０は、抽出された低周波成分データを、元の深度情報から減算する処理を実行する。低周波成分データと元の深度情報のサイズは同一であるため、対応する各座標ごとに、低周波成分データの値を深度情報の値から減算することになる。元の深度情報から低周波成分のみを除去することになるので、この結果、高周波成分のみが残った高周波成分データが、補正後の深度情報として得られることになる。
【００２５】
次に、ライン縞除去手段３０が、深度情報の各ラインについて、そのラインにおける各座標の値の平均値を算出し、この平均値を、そのラインの各座標の値から減算する処理を行う。本実施形態では、表面形状分析装置の主走査方向、すなわちライン方向をｘ、表面形状分析装置の副走査方向、すなわち上記ラインが並ぶ方向をｙとして座標を特定して深度情報を得ている。このため、ライン縞除去手段３０は、測定データ中の各ラインについて、そのラインの測定データの平均値を算出し、そのライン上の各測定データからそのラインの平均値を減算する処理を行う。これにより、あるラインの値が全体に小さくまたは大きくなっていても、その分を除去することができ、結果としてライン縞が発生するのを防ぐことができる。
【００２６】
続いて、画像データ変換手段４０が、ライン縞が除去された深度情報のグレースケール化を行い、その後エンドレス修正手段５０が、深度情報のエンドレス処理を実行する。本実施形態では、１画素８ビットのグレースケール画像として出力するため、深度情報を０〜２５５の整数値にグレースケール化することになる。このようにして、グレースケール化された深度情報は、押型作製装置の入力フォーマットに合わせたＴＩＦＦ形式の画像データとして出力される。
【００２７】
上記のようにして補正処理された画像データが得られるが、ここで、ハイパス処理手段２０によりハイパス処理を行った場合の画像データと、ハイパス処理を行わない場合の画像データを表示出力した状態を図３に示す。図３（ａ）は従来のようにハイパス処理を行わない場合、図３（ｂ）は本発明のようにハイパス処理を行った場合の画像データである。図３（ａ）に示すように、ハイパス処理を行わない場合は、たわみが表現されるため、表面凹凸が明確に表現されない。これに対して、図３（ｂ）に示すように、ハイパス処理を行った場合は、たわみが除去されるため、表面凹凸が明確に表現される。
【００２８】
特に、ハイパス処理は、グレースケール化すなわち画像データ化する前に行う必要がある。例えば、深度にして最大２．５６ｍｍのたわみがある場合、グレースケール化を先に行うと、０．０１ｍｍが再現の限界となる。すなわち、深度が０．０１ｍｍより浅い表面凹凸は量子化により消滅してしまうことになる。これに対して、本発明のように、高周波成分の抽出により、たわみを除去すると表面凹凸のみが深度情報として残るため、量子化した場合にも表面凹凸が再現されることになる。
【００２９】
上記のようにして、深度情報処理装置による深度情報の補正が終わったら、次に、押型作製装置による押型の作製を行う。押型作製装置としては、エッチング、光造形の手法を採用したものを用いることもできるが、本実施形態では、レーザー彫刻機（Luscher社製「Flex Pose! Direct」）を採用している。押型が作製されたら、この押型を用いて加工装置により実際に生地に凹凸を付与し、天然素材の凹凸を模した製品が完成する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る押型の作製方法の概略を示す図である。
【図２】本発明に係る深度情報処理装置の機能ブロック図である。
【図３】ハイパス処理を行った場合と、行わない場合の画像データの様子を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０・・・深度情報入力手段
２０・・・ハイパス処理手段
３０・・・ライン縞除去手段
４０・・・画像データ変換手段
５０・・・エンドレス修正手段
【図１】
2008250494.tif 000003
【図２】
2008250494.tif 000004
【図３】
2008250494.tif 000005