(57)【要約】【課題】少ないデータ量で、容易に対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成する。【解決手段】分光反射データ受付部１１は、少なくとも照明位置または視点位置が異なる複数の観察条件における対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データを受け付ける。輝度分布データ受付部１２は、所定の照明位置および視点位置における対象表面の輝度分布データを受け付ける。観察条件情報受付部１３は、テクスチャ画像作成時の観察条件を受け付ける。テクスチャ画像作成部１４は、分光反射データおよび輝度分布データに基づいて、観察条件情報により示される観察条件における対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成する。【選択図】図１
2005190261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成する画像作成装置であって、
少なくとも照明位置または視点位置が異なる複数の観察条件における、前記対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データを受け付ける分光反射データ受付部と、
所定の照明位置および視点位置における、前記対象表面の輝度分布データを受け付ける輝度分布データ受付部と、
テクスチャ画像作成時の観察条件情報を受け付ける観察条件情報受付部と、
前記分光反射データおよび前記輝度分布データに基づいて、前記観察条件情報により示される観察条件における前記対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成するテクスチャ画像作成部と、
を有することを特徴とする画像作成装置。
【請求項２】
対象物体の仮想的な３次元画像を作成する画像作成装置であって、
一以上の対象表面を含む前記対象物体の３次元形状データを受け付ける３次元形状データ受付部と、
少なくとも照明位置または視点位置が異なる複数の観察条件における、前記対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データを受け付ける分光反射データ受付部と、
所定の照明位置および視点位置における、前記対象表面の輝度分布データを受け付ける輝度分布データ受付部と、
３次元画像作成時の前記対象物体に対する照明位置および視点位置を示す観察条件情報を受け付ける観察条件情報受付部と、
前記３次元形状データおよび前記観察条件情報に基づいて、３次元画像作成時の前記各対象表面に対する観察条件を求める観察条件特定部と、
前記分光反射データおよび前記輝度分布データに基づいて、前記３次元形状データに含まれる各対象表面に、前記観察条件特定部により求められた各観察条件における各対象表面の仮想的なテクスチャ画像を貼り付け、前記対象物体の仮想的な３次元画像を作成するテクスチャ画像貼り付け部と、
を有することを特徴とする画像作成装置。
【請求項３】
前記分光反射データおよび前記輝度分布データのうち少なくとも一つは、実表面を測定することによって得られた実測データであることを特徴とする請求項１または２に記載の画像作成装置。
【請求項４】
対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成する画像作成方法であって、
少なくとも照明位置または視点位置が異なる複数の観察条件における、前記対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データを受け付ける分光反射データ受付ステップと、
所定の照明位置および視点位置における、前記対象表面の輝度分布データを受け付ける輝度分布データ受付ステップと、
テクスチャ画像作成時の観察条件情報を受け付ける観察条件情報受付ステップと、
前記分光反射データおよび前記輝度分布データに基づいて、前記観察条件情報により示される観察条件における前記対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成するテクスチャ画像作成ステップと、
を有することを特徴とする画像作成方法。
【請求項５】
対象物体の仮想的な３次元画像を作成する画像作成装置であって、
一以上の対象表面を含む前記対象物体の３次元形状データを受け付ける３次元形状データ受付ステップと、
少なくとも照明位置または視点位置が異なる複数の観察条件における、前記対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データを受け付ける分光反射データ受付ステップと、
所定の照明位置および視点位置における、前記対象表面の輝度分布データを受け付ける輝度分布データ受付ステップと、
３次元画像作成時の前記対象物体に対する照明位置および視点位置を示す観察条件情報を受け付ける観察条件情報受付ステップと、
前記３次元形状データおよび前記観察条件情報に基づいて、３次元画像作成時の前記各対象表面に対する観察条件を求める観察条件特定ステップと、
前記分光反射データおよび前記輝度分布データに基づいて、前記３次元形状データに含まれる各対象表面に、前記観察条件特定ステップで求められた各観察条件における各対象表面の仮想的なテクスチャ画像を貼り付け、前記対象物体の仮想的な３次元画像を作成するテクスチャ画像貼り付けステップと、
を有することを特徴とする画像作成方法。
【請求項６】
前記分光反射データおよび前記輝度分布データのうち少なくとも一つは、実表面を測定することによって得られた実測データであることを特徴とする請求項４または５に記載の画像作成方法。
【請求項７】
コンピュータに対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成させる画像作成プログラムであって、コンピュータに、
少なくとも照明位置または視点位置が異なる複数の観察条件における、前記対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データを受け付ける分光反射データ受付ステップと、
所定の照明位置および視点位置における、前記対象表面の輝度分布データを受け付ける輝度分布データ受付ステップと、
テクスチャ画像作成時の観察条件情報を受け付ける観察条件情報受付ステップと、
前記分光反射データおよび前記輝度分布データに基づいて、前記観察条件情報により示される観察条件における前記対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成するテクスチャ画像作成ステップと、
を実行させることを特徴とする画像作成プログラム。
【請求項８】
コンピュータに対象物体の仮想的な３次元画像を作成させる画像作成プログラムであって、コンピュータに、
一以上の対象表面を含む前記対象物体の３次元形状データを受け付ける３次元形状データ受付ステップと、
少なくとも照明位置または視点位置が異なる複数の観察条件における、前記対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データを受け付ける分光反射データ受付ステップと、
所定の照明位置および視点位置における、前記対象表面の輝度分布データを受け付ける輝度分布データ受付ステップと、
３次元画像作成時の前記対象物体に対する照明位置および視点位置を示す観察条件情報を受け付ける観察条件情報受付ステップと、
前記３次元形状データおよび前記観察条件情報に基づいて、３次元画像作成時の前記各対象表面に対する観察条件を求める観察条件特定ステップと、
前記分光反射データおよび前記輝度分布データに基づいて、前記３次元形状データに含まれる各対象表面に、前記観察条件特定ステップで求められた各観察条件における各対象表面の仮想的なテクスチャ画像を貼り付け、前記対象物体の仮想的な３次元画像を作成するテクスチャ画像貼り付けステップと、
を実行させることを特徴とする画像作成プログラム。
【請求項９】
前記分光反射データおよび前記輝度分布データのうち少なくとも一つは、実表面を測定することによって得られた実測データであることを特徴とする請求項７または８に記載の画像作成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成する画像作成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車ボディー、携帯電話、家電製品等の塗料として、着色顔料と光輝材を主成分とするメタリック塗料が知られている。このメタリック塗料が塗布された塗装面は、着色顔料を主成分とするソリッド塗料と異なる性質を持つ。すなわち、照明位置（光源の位置）や視点位置の変化によって色彩が変化する。また、光輝材を含むので、塗装面の所定領域内における輝度分布は一様でない。このため、メタリック塗装された自動車等を３次元コンピュータグラフィクスで仮想表現しようとする場合、ポリゴンモデルに単にシェーディングを施しても、メタリック塗装独特の質感は得られない。
【０００３】
このようなメタリック塗装面を高品位に仮想表現しようとする場合、下記の手法の採用が考えられる。
【０００４】
ポリゴンモデル表面に実世界から取得した撮影画像（テクスチャ画像）を貼り付けるテクスチャマッピングと呼ばれる手法がある。
【０００５】
このテクスチャマッピングの一手法として、対象物体を異なる視点あるいは照明条件で撮影した撮影画像をテクスチャ画像として複数用意しておき、３次元物体のレンダリング時には物体表面の法線や視点、および照明位置などの情報から先に用意しておいたテクスチャ画像を切り替えてマッピングする手法がある。しかし、このように複数の撮像環境に応じて多数のテクスチャ画像を用意しておく場合、膨大なテクスチャメモリが必要となる。そこで、上記の多数のテクスチャ画像を圧縮する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
一方、テクスチャマッピングの一手法として、３次元オブジェクトの表面に基本テクスチャマップデータをマッピングし、次いで光学属性マップデータをマッピングする技術がある（例えば、特許文献２参照）。ここで、基本テクスチャマップデータは、糸の種類、色、太さ及び形状に関する情報に基づいて作成され、光学属性マップデータは、拡散反射率（ＲＧＢ各色毎の反射率）、鏡面反射率（ＲＧＢ各色毎の反射率）、反射率指向性等の情報に基づいて作成される。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２２３６５０号公報
【特許文献２】特開２００３−３６４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記の特許文献に記載の技術には、次の問題点がある。すなわち、特許文献１に記載の技術では、圧縮前のテクスチャ画像データが膨大なため、圧縮してもなおデータ量が非常に大きい。特許文献２に記載の技術では、テクスチャパターンの作成に物体の構成情報（糸の種類、太さ、形状等）が必要とされるので、テクスチャ画像の作成のための準備が容易でない。
【０００９】
本発明は、少ないデータ量に基づいて、容易にテクスチャ画像を作成することができる画像作成装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成する画像作成装置であって、少なくとも照明位置または視点位置が異なる複数の観察条件における、前記対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データを受け付ける分光反射データ受付部と、所定の照明位置および視点位置における、前記対象表面の輝度分布データを受け付ける輝度分布データ受付部と、テクスチャ画像作成時の観察条件情報を受け付ける観察条件情報受付部と、前記分光反射データおよび前記輝度分布データに基づいて、前記観察条件情報により示される観察条件における前記対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成するテクスチャ画像作成部と、を有することを特徴とする。
【００１１】
メタリック塗装面は、色彩の空間分布が略均一であるとともに、照明位置や視点位置が変化しても輝度分布が殆ど変化しない。そこで、本発明では、所定の照明位置および視点位置における対象表面の輝度分布を示す輝度分布データをテクスチャ画像作成の元データとする。また、メタリック塗装面は、照明位置や視点位置の変化によって色彩が変化するという特性をもつ。そこで、本発明では、照明位置や視点位置の変化による色彩の変化を表現すべく、少なくとも照明位置または視点位置が異なる複数の観察条件における対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データをテクスチャ画像作成の元データとする。そして、分光反射データおよび輝度分布データに基づいて、所望の観察条件における対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成する。このため、複数の観察条件におけるテクスチャ画像を予め用意しておく場合に比べて、データ量を削減することができる。また、対象となる表面の構成情報は不要であるので、容易にテクスチャ画像を作成することができる。
【００１２】
なお、本発明の画像作成装置は、メタリック塗装面に限らず、自動車内装面、単色テキスタイル（単色後染織物、単色ニット）等の他の表面についても利用可能である。
【００１３】
また、本発明は、対象物体の仮想的な３次元画像を作成する画像作成装置であって、一以上の対象表面を含む前記対象物体の３次元形状データを受け付ける３次元形状データ受付部と、少なくとも照明位置または視点位置が異なる複数の観察条件における、前記対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データを受け付ける分光反射データ受付部と、所定の照明位置および視点位置における、前記対象表面の輝度分布データを受け付ける輝度分布データ受付部と、３次元画像作成時の前記対象物体に対する照明位置および視点位置を示す観察条件情報を受け付ける観察条件情報受付部と、前記３次元形状データおよび前記観察条件情報に基づいて、３次元画像作成時の前記各対象表面に対する観察条件を求める観察条件特定部と、前記分光反射データおよび前記輝度分布データに基づいて、前記３次元形状データに含まれる各対象表面に、前記観察条件特定部により求められた各観察条件における各対象表面の仮想的なテクスチャ画像を貼り付け、前記対象物体の仮想的な３次元画像を作成するテクスチャ画像貼り付け部と、を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の画像作成装置において、前記分光反射データおよび前記輝度分布データのうち少なくとも一つは、実表面を測定することによって得られた実測データであることが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成する画像作成方法であって、少なくとも照明位置または視点位置が異なる複数の観察条件における、前記対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データを受け付ける分光反射データ受付ステップと、所定の照明位置および視点位置における、前記対象表面の輝度分布データを受け付ける輝度分布データ受付ステップと、テクスチャ画像作成時の観察条件情報を受け付ける観察条件情報受付ステップと、前記分光反射データおよび前記輝度分布データに基づいて、前記観察条件情報により示される観察条件における前記対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成するテクスチャ画像作成ステップと、を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、対象物体の仮想的な３次元画像を作成する画像作成装置であって、一以上の対象表面を含む前記対象物体の３次元形状データを受け付ける３次元形状データ受付ステップと、少なくとも照明位置または視点位置が異なる複数の観察条件における、前記対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データを受け付ける分光反射データ受付ステップと、所定の照明位置および視点位置における、前記対象表面の輝度分布データを受け付ける輝度分布データ受付ステップと、３次元画像作成時の前記対象物体に対する照明位置および視点位置を示す観察条件情報を受け付ける観察条件情報受付ステップと、前記３次元形状データおよび前記観察条件情報に基づいて、３次元画像作成時の前記各対象表面に対する観察条件を求める観察条件特定ステップと、前記分光反射データおよび前記輝度分布データに基づいて、前記３次元形状データに含まれる各対象表面に、前記観察条件特定ステップで求められた各観察条件における各対象表面の仮想的なテクスチャ画像を貼り付け、前記対象物体の仮想的な３次元画像を作成するテクスチャ画像貼り付けステップと、を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の画像作成方法において、前記分光反射データおよび前記輝度分布データのうち少なくとも一つは、実表面を測定することによって得られた実測データであることが好ましい。
【００１８】
また、本発明は、コンピュータに対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成させる画像作成プログラムであって、コンピュータに、少なくとも照明位置または視点位置が異なる複数の観察条件における、前記対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データを受け付ける分光反射データ受付ステップと、所定の照明位置および視点位置における、前記対象表面の輝度分布データを受け付ける輝度分布データ受付ステップと、テクスチャ画像作成時の観察条件情報を受け付ける観察条件情報受付ステップと、前記分光反射データおよび前記輝度分布データに基づいて、前記観察条件情報により示される観察条件における前記対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成するテクスチャ画像作成ステップと、を実行させることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、コンピュータに対象物体の仮想的な３次元画像を作成させる画像作成プログラムであって、コンピュータに、一以上の対象表面を含む前記対象物体の３次元形状データを受け付ける３次元形状データ受付ステップと、少なくとも照明位置または視点位置が異なる複数の観察条件における、前記対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データを受け付ける分光反射データ受付ステップと、所定の照明位置および視点位置における、前記対象表面の輝度分布データを受け付ける輝度分布データ受付ステップと、３次元画像作成時の前記対象物体に対する照明位置および視点位置を示す観察条件情報を受け付ける観察条件情報受付ステップと、前記３次元形状データおよび前記観察条件情報に基づいて、３次元画像作成時の前記各対象表面に対する観察条件を求める観察条件特定ステップと、前記分光反射データおよび前記輝度分布データに基づいて、前記３次元形状データに含まれる各対象表面に、前記観察条件特定ステップで求められた各観察条件における各対象表面の仮想的なテクスチャ画像を貼り付け、前記対象物体の仮想的な３次元画像を作成するテクスチャ画像貼り付けステップと、を実行させることを特徴とする。
【００２０】
本発明の画像作成プログラムにおいて、前記分光反射データおよび前記輝度分布データのうち少なくとも一つは、実表面を測定することによって得られた実測データであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、複数の観察条件における対象表面全体の分光反射データと、所定の観察条件における対象表面の輝度分布データとに基づいて、所望の観察条件における対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成する。このため、複数の観察条件におけるテクスチャ画像を予め用意しておく場合に比べて、データ量を削減することができる。また、対象となる表面の構成情報は不要であるので、容易にテクスチャ画像を作成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００２３】
図１は、本実施の形態に係る画像作成装置１０の構成を示すブロック図である。画像作成装置１０は、自動車ボディーの所定領域（例えば、１０ｍｍ×１０ｍｍの領域）の塗装面等（以下、対象表面と称する）の仮想的なテクスチャ画像データ（以下、テクスチャ画像と称す）を作成するものである。この画像作成装置１０は、特に、メタリック塗料が塗布された自動車ボディー、携帯電話、家電製品等の塗装面のテクスチャの仮想表現に好適に利用されるものである。
【００２４】
図１において、画像作成装置１０は、分光反射データ受付部１１、輝度分布データ受付部１２、観察条件情報受付部１３、およびテクスチャ画像作成部１４を有する。本実施の形態では、画像作成装置１０は、コンピュータにより実現され、上記各部１１〜１４は、ＣＰＵおよびＲＡＭによりＲＯＭ等の記録媒体に格納された画像作成プログラムが実行されることにより実現される。ただし、画像作成装置１０の実現態様は特に限定されないことは言うまでもない。
【００２５】
図２は、本実施の形態に係る画像作成装置１０の動作手順を示すフローチャートである。以下、図１および２を用いて、画像作成装置１０の動作について具体的に説明する。
【００２６】
分光反射データ受付部１１は、少なくとも照明位置または視点位置が異なる複数の観察条件における対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データを受け付ける（Ｓ１１）。ここで、分光反射データとしては、例えば、可視光領域（波長４００〜８００ｎｍ）の波長１０ｎｍ毎の反射率データが挙げられるが、分光反射特性を示すものであれば、他の任意のデータを採用することができる。例として、光三原色ＲＧＢが挙げられる。また、分光反射データは、実測されたデータであってもよいし、仮想的に作成されたデータであってもよい。
【００２７】
本実施の形態では、分光反射データは、メタリック塗装された試験片を以下の通りに測定することにより得られた実測データである。図３は、分光反射データの測定環境を示す図である。図３において、照明位置および視点位置は、それぞれ、試験片の中心を原点とする球座標（θｉ，φｉ）、（θｅ，φｅ）で表される。照明位置には光源が配置され、視点位置にはＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）各色の輝度値を測定する受光器が配置される。このような測定系において、θｉ、φｉ、θｅ、φｅをそれぞれ変化させて、試験片からの反射光を受光器により受光し、ＲＧＢ各色の輝度値ｒ（θｉ，φｉ，θｅ，φｅ）、ｇ（θｉ，φｉ，θｅ，φｅ）、ｂ（θｉ，φｉ，θｅ，φｅ）を測定する。ここで、θｉおよびθｅは、０°以上１８０°以下の範囲において１０°間隔で変化させられ、φｉおよびφｅは、０°以上９０°以下の範囲において１０°間隔で変化させられる。
【００２８】
分光反射データ受付部１１は、上記のとおりに測定されたＲＧＢ各色の輝度値ｒ（θｉ，φｉ，θｅ，φｅ）、ｇ（θｉ，φｉ，θｅ，φｅ）、ｂ（θｉ，φｉ，θｅ，φｅ）を分光反射データとして受け付け、テクスチャ画像作成部１４に渡す。
【００２９】
輝度分布データ受付部１２は、所定の照明位置および視点位置における対象表面の輝度分布を示す輝度分布データを受け付ける（Ｓ１２）。ここで、輝度分布データは、実測されたデータであってもよいし、仮想的に作成されたデータであってもよい。
【００３０】
本実施の形態では、輝度分布データは、メタリック塗装された試験片を以下の通りに測定することにより得られた実測データである。図４は、輝度分布データの測定環境を示す図である。図４において、試験片の中心を含む試験片に垂直な面内に、光源および単色ＣＣＤが固定配置されており、２５°入射、１０°受光の光学系となっている。ここでは、光源および単色ＣＣＤの分光分布特性は、可視光領域でフラットであるが、適宜設定されればよい。この測定系において、光源からの光の試験片による反射光を単色ＣＣＤで受光し、反射光の輝度分布を測定する。ここでは、図５に示される測定結果が得られたものとする。図５に示される各値ＢＬ（ｕ，ｖ）は、単色ＣＣＤの各受光素子によって検出された輝度値であり、単色ＣＣＤの受光素子の配列に対応してマトリクス状に配列されている。ここで、変数ｕおよびｖは、それぞれ、図５のマトリクスの横方向および縦方向の位置を示す。また、図５において、輝度値はレベル０〜１５の１６階調で表現されている。
【００３１】
輝度分布データ受付部１２は、上記のとおりに測定された輝度分布ＢＬ（ｕ，ｖ）を輝度分布データとして受け付け、テクスチャ画像作成部１４に渡す。
【００３２】
観察条件情報受付部１３は、テクスチャ画像作成時の対象表面に対する観察条件を示す観察条件情報を受け付ける（Ｓ１３）。具体的には、対象表面に対する照明位置が（θｉ´，φｉ´）であり、対象表面に対する視点位置が（θｅ´，φｅ´）であるときのテクスチャ画像を作成しようとする場合、（θｉ´，φｉ´，θｅ´、φｅ´）が観察条件情報として観察条件情報受付部１３に与えられる。そして、観察条件情報受付部１３は、受け付けた観察条件（θｉ´，φｉ´，θｅ´、φｅ´）をテクスチャ画像作成部１４に渡す。
【００３３】
ついで、テクスチャ画像作成部１４は、分光反射データ受付部１１から受けた分光反射データと輝度分布データ受付部１２から受けた輝度分布データとに基づいて、観察条件情報受付部１３から受けた観察条件情報により示される観察条件における対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成する（Ｓ１４、Ｓ１５）。
【００３４】
以下、テクスチャ画像の作成手順について説明する。まず、テクスチャ画像作成部１４は、分光反射データであるＲＧＢ各色の輝度値ｒ（θｉ，φｉ，θｅ，φｅ）、ｇ（θｉ，φｉ，θｅ，φｅ）、ｂ（θｉ，φｉ，θｅ，φｅ）の中から、観察条件（θｉ，φｉ，θｅ，φｅ）がテクスチャ画像作成時の観察条件（θｉ´，φｉ´，θｅ´、φｅ´）と一致するもの、すなわちｒ（θｉ´，φｉ´，θｅ´、φｅ´）（以下、ｒ´とする）、ｇ（θｉ´，φｉ´，θｅ´、φｅ´）（以下、ｇ´とする）、ｂ（θｉ´，φｉ´，θｅ´、φｅ´）（以下、ｂ´とする）を選択する（Ｓ１４）。そして、このＲＧＢ各色の輝度値ｒ´、ｇ´、ｂ´の各々を輝度分布ＢＬ（ｕ，ｖ）に掛けることによって、テクスチャ画像を構成するＲＧＢ各色の輝度分布Ｒ（ｕ，ｖ）、Ｇ（ｕ，ｖ）、Ｂ（ｕ，ｖ）を算出する（Ｓ１５）。すなわち、テクスチャ画像を構成するＲＧＢ各色の輝度分布は、それぞれ、Ｒ（ｕ，ｖ）＝ｒ´・ＢＬ（ｕ，ｖ）、Ｇ（ｕ，ｖ）＝ｇ´・ＢＬ（ｕ，ｖ）、Ｂ（ｕ，ｖ）＝ｂ´・ＢＬ（ｕ，ｖ）となる。具体的には、ｒ´＝１５、ｇ´＝７、ｂ´＝２であった場合、Ｒ（ｕ，ｖ）、Ｇ（ｕ，ｖ）、Ｂ（ｕ，ｖ）は、それぞれ、図６、７、８に示されるとおりとなる。
【００３５】
テクスチャ画像作成部１４により作成されたテクスチャ画像は、ディスプレイに表示されたり、他の装置やプログラムに出力されたりすることとなる。
【００３６】
なお、上記の説明では、（θｉ，φｉ，θｅ，φｅ）の中に観察条件情報（θｉ´，φｉ´，θｅ´、φｅ´）と一致するものが存在しているが、必ずしも一致するものが存在していなくてもよい。この場合、ｒ´、ｇ´、ｂ´は、最近傍法や線形補間法等の各種の補間法により、分光反射データｒ、ｇ、ｂから算出される。
【００３７】
また、ステップＳ１１〜１３は、どのような順序で実行されてもよい。また、分光反射データ、輝度分布データ、および観察条件情報は、ユーザインタフェースを介してユーザにより入力されてもよいし、他の装置やプログラムから入力されてもよい。
【００３８】
以上のとおり、本実施の形態に係る画像作成装置１０によれば、複数の観察条件における対象表面全体の分光反射データと、所定の観察条件における対象表面の輝度分布データとに基づいてテクスチャ画像を作成するので、複数の観察条件におけるテクスチャ画像を予め格納しておく場合に比べて、所望の観察条件におけるテクスチャ画像の作成に必要なデータ量を小さくすることができる。このため、限られたリソース（メモリ容量、データ転送速度）で効率的なテクスチャの仮想表現が可能となる。
【００３９】
ここで、本実施の形態では、対象表面内の色の空間分布、および、照明位置または視点位置の変化に伴う輝度分布の変化を考慮しない。このため、本実施の形態に係る画像作成装置１０は、色の空間分布が略均一であり、観察条件の変化による輝度分布の変化が少ない対象表面について好適に用いられる。このような対象表面としては、例えば、自動車ボディー、携帯電話、家電製品等の塗装面、自動車内装面、単色テキスタイル（単色後染織物、単色ニット）等が挙げられる。また、複数の観察条件における対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データを用いるので、照明位置や視点位置の変化によって見える色彩が変化する対象表面について特に好適に用いられる。したがって、本実施の形態に係る画像作成装置１０は、特に、光輝材を含有するメタリック塗料が塗布された塗装面について好適に利用される。
【００４０】
また、テクスチャ画像データを圧縮した場合には、テクスチャマッピング時にデータの展開処理が必要となるが、本実施の形態によれば、当該展開処理が不要である。このため、テクスチャ画像データを圧縮する場合に比べ、テクスチャ画像作成時の演算量を削減することができ、限られたＣＰＵ速度で高品質なテクスチャ表現ができる。
【００４１】
また、分光反射データおよび輝度分布データに基づいてテクスチャ画像を作成するので、物体の構成情報が必要とされない。例えば、メタリック塗料の場合、着色顔料の種類や、光輝性微粒子の種類、直径、および含有量等の情報が必要とされない。このため、テクスチャの仮想表現を容易に行うことができる。自動車の塗装面等の試験片があれば、この試験片の塗装面の分光反射特性と輝度分布を測定することのみにより、対象表面の仮想表現が可能となる。
【００４２】
また、分光反射データおよび輝度分布データとして実測データを用いることとした場合、実在する物体表面のテクスチャを容易かつリアルに再現することができる。
【００４３】
図９は、他の実施の形態に係る画像作成装置２０の構成を示すブロック図である。画像作成装置２０は、３次元形状データにテクスチャマッピングを施し、対象物体の仮想的な３次元画像データ（以下、３次元画像と称す）を作成するものである。図９において、画像作成装置２０は、３次元形状データ受付部２１、分光反射データ受付部２２、輝度分布データ受付部２３、観察条件情報受付部２４、観察条件特定部２５、およびテクスチャ画像貼り付け部２６を有する。以下、画像作成装置２０について説明するが、画像作成装置１０と重複する部分については、その説明を省略する。
【００４４】
図１０は、本実施の形態に係る画像作成装置２０の動作手順を示すフローチャートである。以下、図１０を用いて、画像作成装置２０の動作について具体的に説明する。
【００４５】
３次元形状データ受付部２１は、対象物体の３次元形状を表す、一以上の対象表面を含む３次元形状データを受け付ける（Ｓ２１）。本実施の形態では、３次元形状データは、図１１に示されるとおり、対象物体Ｂである自動車ボディーの形状を表す複数のポリゴン面Ｓｊ（ｊ＝１，２，３，・・・）からなるデータである。この複数のポリゴン面Ｓｊは、自動車ボディーの塗装面に対応し、テクスチャ画像が貼り付けられるべき対象表面Ｓｊである。ここで、各ポリゴン面Ｓｊは、多角形であり、各頂点の座標によって画定される。３次元形状データ受付部２１は、３次元形状データをテクスチャ画像貼り付け部２６に渡す。
【００４６】
分光反射データ受付部２２は、分光反射データを受け付ける（Ｓ２２）。ここでは、分光反射データは、自動車ボディーの塗装面の試験片について、画像作成装置１０の場合と同様に測定されたものである。したがって、分光反射データは、ＲＧＢ各色の輝度値ｒ（θｉ，φｉ，θｅ，φｅ）、ｇ（θｉ，φｉ，θｅ，φｅ）、ｂ（θｉ，φｉ，θｅ，φｅ）である。分光反射データ受付部２２は、分光反射データをテクスチャ画像貼り付け部２６に渡す。
【００４７】
輝度分布データ受付部２３は、輝度分布データを受け付ける（Ｓ２３）。ここでは、輝度分布データは、自動車ボディーの塗装面の試験片について、画像作成装置１０の場合と同様に測定されたものである。したがって、輝度分布データは、輝度分布ＢＬ（ｕ，ｖ）である。輝度分布データ受付部２３は、輝度分布データをテクスチャ画像貼り付け部２６に渡す。
【００４８】
観察条件情報受付部２４は、３次元画像作成時の対象物体に対する照明位置および視点位置を示す観察条件情報を受け付ける（Ｓ２４）。
【００４９】
具体的には、図１１のように、対象物体Ｂが置かれた座標系において、照明位置が座標（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）であり、視点位置が座標（ｘｅ，ｙｅ，ｚｅ）であるときの３次元画像を作成しようとする場合、照明座標（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）および視点座標（ｘｅ，ｙｅ，ｚｅ）が観察条件情報として観察条件情報受付部２４に与えられる。観察条件情報受付部２４は、この観察条件情報を観察条件特定部２５に渡す。
【００５０】
ついで、観察条件特定部２５は、３次元形状データおよび観察条件情報に基づいて、３次元画像作成時の各対象表面Ｓｊに対する観察条件を求める（Ｓ２５）。具体的には、各対象表面Ｓｊについて、当該対象表面Ｓｊを画定する複数の頂点座標と、照明座標（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）および視点座標（ｘｅ，ｙｅ，ｚｅ）とから、当該対象表面Ｓｊに対する照明位置（θｉｊ，φｉｊ）と視点位置（θｅｊ，φｅｊ）とを算出する。そして、算出された観察条件（θｉｊ，φｉｊ，θｅｊ，φｅｊ）をテクスチャ画像貼り付け部２６に渡す。
【００５１】
ついで、テクスチャ画像貼り付け部２６は、分光反射データ受付部２２から受けた分光反射データと輝度分布データ受付部２３から受けた輝度分布データとに基づいて、３次元形状データ受付部２１から受けた３次元形状データに含まれる各対象表面Ｓｊに、観察条件特定部２５により求められた各観察条件における各対象表面Ｓｊの仮想的なテクスチャ画像を貼り付け、対象物体Ｂの仮想的な３次元画像を作成する（Ｓ２６〜２８）。ここで、テクスチャ画像貼り付け部２６は、分光反射データおよび輝度分布データに基づいてカラーテクスチャ画像を作成した後に、当該カラーテクスチャ画像を対象表面に貼り付けてもよいし、輝度分布データに基づいてモノクロテクスチャ画像を対象表面に貼り付けた後に、分光反射データに基づいて対象表面にカラーレンダリングを施してもよい。また、対象表面Ｓｊの形状と輝度分布データの輝度配置形状とが異なる場合、適宜の方法により輝度分布データの輝度配置形状を対象表面Ｓｊの形状に揃えればよい。
【００５２】
本実施の形態では、テクスチャ画像貼り付け部２６は、以下の手順でテクスチャ画像を貼り付ける。まず、３次元形状データに含まれる複数の対象表面Ｓｊの各々に、テクスチャパターンとして輝度分布ＢＬ（ｕ，ｖ）を貼り付ける（Ｓ２６）。ついで、対象表面Ｓｊの各々について、カラーレンダリングを施す。すなわち、分光反射データであるＲＧＢ各色の輝度値ｒ（θｉ，φｉ，θｅ，φｅ）、ｇ（θｉ，φｉ，θｅ，φｅ）、ｂ（θｉ，φｉ，θｅ，φｅ）の中から、観察条件（θｉ，φｉ，θｅ，φｅ）が３次元画像作成時の対象表面Ｓｊに対する観察条件（θｉｊ，φｉｊ，θｅｊ，φｅｊ）と一致するもの、すなわちｒ（θｉｊ，φｉｊ，θｅｊ，φｅｊ）（以下、ｒｊとする）、ｇ（θｉｊ，φｉｊ，θｅｊ，φｅｊ）（以下、ｇｊとする）、ｂ（θｉｊ，φｉｊ，θｅｊ，φｅｊ）（以下、ｂｊとする）を選択する（Ｓ２７）。そして、このＲＧＢ各色の輝度値ｒｊ、ｇｊ、ｂｊの各々を対象表面Ｓｊに貼り付けられた輝度分布ＢＬ（ｕ，ｖ）に掛けることによって、対象表面ＳｊにＲＧＢ各色の輝度分布を与える（Ｓ２８）。これにより、対象表面ＳｊのＲＧＢ各色の輝度分布は、Ｒｊ（ｕ，ｖ）＝ｒｊ・ＢＬ（ｕ，ｖ）、Ｇｊ（ｕ，ｖ）＝ｇｊ・ＢＬ（ｕ，ｖ）、Ｂｊ（ｕ，ｖ）＝ｂｊ・ＢＬ（ｕ，ｖ）となる。なお、分光反射データとして、反射率データｒｅｆ（θｉ，φｉ，θｅ，φｅ，λ）（ここで、λ＝４００〜８００ｎｍ、１０ｎｍ間隔）を用いた場合には、対象表面Ｓｊの輝度分布は、Ｒｅｆｊ（ｕ，ｖ，λ）＝ｒｅｆｊ・ＢＬ（ｕ，ｖ）となる。ここで、ｒｅｆｊ＝ｒｅｆ（θｉｊ，φｉｊ，θｅｊ，φｅｊ，λ）である。
【００５３】
テクスチャ画像貼り付け部２６により作成された３次元画像は、ディスプレイに表示されたり、他の装置やプログラムに出力されたりすることとなる。
【００５４】
なお、上記のステップＳ２１〜２４は、どのような順序で実行されてもよい。また、３次元形状データ、分光反射データ、輝度分布データ、および観察条件情報は、ユーザインタフェースを介してユーザにより入力されてもよいし、他の装置やプログラムから入力されてもよい。
【００５５】
以上のとおり、本実施の形態に係る画像作成装置２０によれば、画像作成装置１０と同様の効果に加えて、次の効果が得られる。すなわち、自動車ボディー等の対象物体の一部の表面の分光反射データおよび輝度分布データがあれば、任意の照明位置および視点位置での対象物体全体の仮想的な外観画像を作成することができる。
【００５６】
以上、本発明に係る画像作成装置の実施の形態を示したが、本発明が上記の実施の形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、上記の実施の形態では、図５に示される輝度分布ＢＬ（ｕ，ｖ）をそのまま輝度分布データとしているが、輝度値を２値化したものを輝度分布データとしてもよい。この場合、さらにデータ量を削減することができる。ここで、輝度値の２値化は、例えば、次の手順で行われる。まず、図５に示される輝度値の平均値ＡＢを算出する。ついで、平均値ＡＢ未満の輝度値の平均値ＢＢと、平均値ＡＢ以上の輝度値の平均値ＬＢとを算出する。そして、平均値ＡＢ未満の輝度値をＢＢ／ＡＢに置き換え、平均値ＡＢ以上の輝度値をＬＢ／ＡＢに置き換える。
【００５７】
また、対象表面による反射が等方性反射である場合またはそれに近い場合には、次の測定方法によって分光反射データを測定することができる。図１２に、等方性反射における分光反射データの測定環境を示す。図１２において、試験片の中心を含む試験片に垂直な面内に、光源および受光器が配置されている。光源の位置は固定されており、試験片に対する光源の光の入射角は６０°である。この測定系において、受光角を−３０〜６０°の範囲で所定の角度ずつ変化させ、受光器により分光反射率を測定する。この場合、実際に測定された観察条件以外の観察条件における分光反射データは、測定された分光反射データから算出される。したがって、対象表面による反射が等方性反射である場合またはそれに近い場合には、さらにデータ量を削減することができる。なお、この場合、正反射角と受光角との差を示す情報を観察条件情報とすることができる。ここで、正反射角は対象表面に対する照明位置から求められ、受光角は対象表面に対する視点位置から求められる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】画像作成装置１０の構成を示すブロック図である。
【図２】画像作成装置１０の動作手順を示すフローチャートである。
【図３】分光反射データの測定環境を示す図である。
【図４】輝度分布データの測定環境を示す図である。
【図５】輝度分布データを示す図である。
【図６】テクスチャ画像を構成するＲ色の輝度分布を示す図である。
【図７】テクスチャ画像を構成するＧ色の輝度分布を示す図である。
【図８】テクスチャ画像を構成するＢ色の輝度分布を示す図である。
【図９】画像作成装置２０の構成を示すブロック図である。
【図１０】画像作成装置２０の動作手順を示すフローチャートである。
【図１１】対象物体Ｂの３次元形状データを示す図である。
【図１２】等方性反射における分光反射データの測定環境を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０，２０  画像作成装置、１１，２２  分光反射データ受付部、１２，２３  輝度分布データ受付部、１３，２４  観察条件情報受付部、１４  テクスチャ画像作成部、２１  ３次元形状データ受付部、２５  観察条件特定部、２６  テクスチャ画像貼り付け部、Ｓｊ  対象表面、Ｂ  対象物体。
【図１】
2005190261.tif 000003
【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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