(57)【要約】【課題】光沢の異方性を高精度に再現すること。【解決手段】印刷データ生成装置は、光沢の異方性を有するオブジェクトを再現するための印刷データを生成する。印刷データ生成装置は、再現するオブジェクトの反射特性を示す反射特性データを入力し、インクを塗布する領域を、前記反射特性に応じた光沢の異方性を表現する複数の領域に分割する。そして、分割された複数の領域のそれぞれに適用する色材の濃度を示す濃度データをオブジェクトの反射特性に応じて導出する。【選択図】図３
2017013377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光沢の異方性を有するオブジェクトを再現するための印刷データを生成する印刷データ生成装置であって、
再現するオブジェクトの反射特性を示す反射特性データを入力する入力手段と、
インクを塗布する領域を、前記反射特性に応じた光沢の異方性を表現する複数の領域に分割する分割手段と、
前記分割手段によって分割された前記複数の領域のそれぞれに適用するインクの濃度を示す濃度データを前記オブジェクトの反射特性に応じて導出する濃度データ導出手段と、
前記インクを塗布する領域の表面形状を示す表面形状データを、前記オブジェクトの反射特性に応じて導出する表面形状データ導出手段と
を有することを特徴とする印刷データ生成装置。
【請求項２】
前記分割手段は、任意の形状を示す表面形状データ、または、前記表面形状データ導出手段によって導出された表面形状データに応じた表面形状における前記インクを塗布する領域を分割することを特徴とする請求項１に記載の印刷データ生成装置。
【請求項３】
前記分割手段は、前記表面形状データ内のインクを塗布する領域を前記光沢の異方性を表現する前記複数の領域に分割することを特徴とする請求項２記載の印刷データ生成装置。
【請求項４】
前記分割手段は、インクを塗布する領域を、前記オブジェクトの拡散色を表現する領域と前記光沢の異方性を表現する複数の領域とに分割することを特徴とする請求項３に記載の印刷データ生成装置。
【請求項５】
前記分割手段は、表面形状が平坦な領域を前記拡散色を表現する領域と決定することを特徴とする請求項４に記載の印刷データ生成装置。
【請求項６】
前記分割手段は、表面形状が凹凸である領域のＸ方向における凹凸の変化がある領域を、Ｘ方向の光沢写像性を表現する領域と決定し、Ｙ方向における凹凸の変化がある領域を、Ｙ方向の光沢写像性に対応する領域と決定することを特徴とする請求項４または５に記載の印刷データ生成装置。
【請求項７】
前記濃度データ導出手段は、前記複数の領域のそれぞれについて、各領域にインクを塗布した場合の反射特性が、前記再現するオブジェクトの反射特性と近くなるインクの濃度を示す濃度データを導出することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の印刷データ生成装置。
【請求項８】
前記形状データ導出手段は、前記濃度データ導出手段によって導出された濃度データを前記複数の領域のそれぞれについて適用した場合における、前記インクを塗布する領域の表面形状を示す表面形状データを、前記オブジェクトの反射特性に応じて導出することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の印刷データ生成装置。
【請求項９】
前記形状データ導出手段は、前記複数の領域のそれぞれに前記導出されたインクの濃度でインクを塗布する場合の反射特性が、前記再現するオブジェクトの反射特性と近くなる表面形状を示す表面形状データを導出することを特徴とする請求項８に記載の印刷データ生成装置。
【請求項１０】
前記導出された表面形状において前記複数の領域のそれぞれに前記導出された濃度でインクを塗布した場合の反射特性と、前記再現するオブジェクトの反射特性と、の所定の光源・観察方向における差の積分値が閾値未満になるまで、前記分割手段は、前記導出された表面形状データを用いて繰り返し処理を行なうことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の印刷データ生成装置。
【請求項１１】
光沢の異方性を有するオブジェクトを再現するための印刷データを生成する印刷データ生成装置であって、
再現するオブジェクトの反射特性を示す反射特性データと、前記オブジェクトの表面形状を示す表面形状データとを入力する入力手段と、
前記表面形状データが示す表面形状にインクを塗布する領域を、反射特性に応じた光沢の異方性を表現する複数の領域に分割する分割手段と、
前記分割手段によって分割された前記複数の領域のそれぞれに適用するインクの濃度を示す濃度データを前記オブジェクトの反射特性に応じて導出する濃度データ導出手段と
を有することを特徴とする印刷データ生成装置。
【請求項１２】
前記表面形状データと、前記複数の領域を示すデータと、前記濃度データとに基づく印刷データを画像記録装置に出力する出力手段をさらに有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の印刷データ生成装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の印刷データ生成装置から出力された印刷データに基づいて画像を形成することでオブジェクトを再現する画像記録装置。
【請求項１４】
光沢の異方性を有するオブジェクトを再現するための印刷データを生成する印刷データ生成方法であって、
再現するオブジェクトの反射特性を示す反射特性データを入力する入力ステップと、
インクを塗布する領域を、前記反射特性に応じた光沢の異方性を表現する複数の領域に分割する分割ステップと、
前記分割ステップによって分割された前記複数の領域のそれぞれに適用するインクの濃度を示す濃度データを前記オブジェクトの反射特性に応じて導出する濃度データ導出ステップと、
前記インクを塗布する領域の表面形状を示す表面形状データを、前記オブジェクトの反射特性に応じて導出する表面形状データ導出ステップと
を有することを特徴とする印刷データ生成方法。
【請求項１５】
光沢の異方性を有するオブジェクトを再現するための印刷データを生成する印刷データ生成方法であって、
再現するオブジェクトの反射特性を示す反射特性データと、前記オブジェクトの表面形状を示す表面形状データとを入力する入力ステップと、
前記表面形状データが示す表面形状にインクを塗布する領域を、反射特性に応じた光沢の異方性を表現する複数の領域に分割する分割ステップと、
前記分割ステップにおいて分割された前記複数の領域のそれぞれに適用するインクの濃度を示す濃度データを前記オブジェクトの反射特性に応じて導出する濃度データ導出ステップと
を有することを特徴とする印刷データ生成方法。
【請求項１６】
コンピュータを、請求項１から１２のいずれか一項に記載の印刷データ生成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、観察方向により見え方が異なる光沢の異方性を印刷物で再現する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、印刷画像の反射特性を制御することにより意匠性を高めた印刷物を記録する様々な手法が提案されている。その中でも、３Ｄプリンタを用いて微小な凹凸構造を多数形成し、微小な凹凸構造が形成された表面形状に対してメタルインクとカラーインクとを塗布することで拡散色と光沢の異方性とを表現する手法が提案されている（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】" Bi-Scale Appearance Fabrication " ACM Transactions on Graphics (TOG) - SIGGRAPH 2013 Conference Proceedings TOG Homepage archive, Volume 32 Issue 4, July 2013
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１では、１つの単位面積における凹凸構造体に対して、記録したい拡散色と光沢の異方性との誤差が最小となるようなメタル及びＣＭＹＫＷのカラーインクの各濃度を最適化処理により算出する。更に、１つの単位面積において微小な凹凸構造体が形成された表面形状の上に、最適化処理により算出したインク濃度でメタル及び各カラーインクを均一に塗布する。ここで、算出されるインク濃度は、単位領域における拡散色と光沢の異方性をできるだけ両立するようなインク濃度となる。しかしながら拡散色と光沢の異方性とをインク濃度を用いて再現しようとする場合、拡散色と光沢の異方性とはトレードオフの関係になる為、光沢の異方性の記録精度が低下する課題があった。更に、１つの単位面積における凹凸構造体においては各インクが均一に塗布されている為、光沢の異方性は表面形状のみで制御する必要があった。その為、サテン刺繍の様に、織目方向は写像性が高く、織目との直交方向は写像性が低くて発色性が高い光沢の異方性を高精度に記録することが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る印刷データ生成装置は、光沢の異方性を有する印刷物を再現するための印刷データを生成する印刷データ生成装置であって、再現するオブジェクトの反射特性を示す反射特性データを入力する入力手段と、インクを塗布する領域を、前記反射特性に応じた光沢の異方性を表現する複数の領域に分割する分割手段と、前記分割手段によって分割された前記複数の領域のそれぞれに適用する色材の濃度を示す濃度データを前記オブジェクトの反射特性に応じて導出する濃度データ導出手段と、前記インクを塗布する領域の表面形状を示す表面形状データを、前記オブジェクトの反射特性に応じて導出する表面形状データ導出手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、観察方向によって写像性や発色性が異なる光沢の異方性を高精度に記録することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１で再現するオブジェクトを示す図である。
【図２】実施例１のシステム構成図である。
【図３】実施例１の画像記録装置のブロック図である。
【図４】実施例１の動作を示すフローチャートである。
【図５】実施例１で入力する反射特性データの概念図である。
【図６】実施例１で入力する表面形状初期データの概念図である。
【図７】実施例１の光源方向、観察方向の立体角領域の説明図である。
【図８】実施例１のインク塗布領域分割部の動作を示すフローチャートである。
【図９】実施例１のインク塗布領域分割処理の説明図である。
【図１０】実施例１のインク塗布領域分割処理の説明図である。
【図１１】実施例１のインク濃度データ導出部の動作を示すフローチャートである。
【図１２】実施例１で入力するインク濃度初期データの例を示す図である。
【図１３】実施例１で算出する表面形状の遮蔽データを説明する図である。
【図１４】実施例１で導出するインク濃度データの例を示す図である。
【図１５】実施例１で導出する表面形状データとインク塗布領域の概念図である。
【図１６】実施例１の繰り返し演算処理で算出されるインク濃度データの例を示す図である。
【図１７】実施例２の画像記録装置のブロック図である。
【図１８】実施例２の動作を示すフローチャートである。
【図１９】実施例２の繰り返し演算処理で算出する表面形状データとインク塗布領域のイメージとインク濃度データの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は本発明を限定するものではなく、また、本実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。
【０００９】
［実施例１］
本実施例では図１に示すように、左側に横糸、右側に縦糸のサテン刺繍を施した織物の反射特性を、メディア上に表面形状とインクに応じた色とを制御することで表現する。以下では、反射特性を表現する対象物（本実施例ではサテン刺繍）をオブジェクトと呼ぶ。なお、ここでは、説明を簡便にするために、オブジェクトは図１に示すような大きく２つの異なる反射特性の領域に分かれている例を説明するものとする。
【００１０】
以下の実施例では、メディア表面のインク塗布領域を光沢の異方性に応じて複数の領域に分割し、インク塗布領域における分割領域を異なるインク濃度で塗布する。これにより、観察方向によって写像性や発色性が異なる光沢の異方性を高精度に記録する例を説明する。
【００１１】
図２は、本実施例における画像記録装置２０８のシステム構成を示す図である。ＣＰＵ２０１は、ＲＡＭ２０３をワークメモリとして、ＲＯＭ２０２、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２１２、各種記録メディア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、システムバス２０７を介して各構成を制御する。なお、ＣＰＵ２０１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。汎用インタフェイス（Ｉ／Ｆ）２０４は、例えばＵＳＢなどシリアルバスインタフェイスで、シリアルバス２０９を介して、プリンタ２１０やマウスやキーボードなどの入力デバイス２１１などが接続される。シリアルＡＴＡ（ＳＡＴＡ）Ｉ／Ｆ２０５には、ＨＤＤ２１２や各種記録メディアの読み書きを行う汎用ドライブ２１３が接続される。ＣＰＵ２０１は、ＨＤＤ２１２や汎用ドライブ２１３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。ビデオカード（ＶＣ）２０６は、ビデオインタフェイスで、ディスプレイ２１４が接続される。ＣＰＵ２０１は、プログラムが提供するユーザインタフェイス（ＵＩ）をディスプレイ２１４に表示し、入力デバイス２１１を介してユーザ指示を含むユーザ入力を受信する。
【００１２】
また、装置の構成要素は上記以外にも存在するが、本実施例の主眼ではないので説明を省略する。
【００１３】
なお、ここではプリンタ２１０を含む画像記録装置２０８を例に挙げて説明したが、プリンタ２１０を含まない印刷データ生成装置として構成してもよい。すなわち、後述するような光沢の異方性を表現するための印刷データを生成し、生成した印刷データをプリンタ２１０に出力することが可能な印刷データ生成装置であってもよい。そして、出力された印刷データに基づいてプリンタ２１０において印刷が行なわれる態様であってもよい。また、本実施例ではプリンタ２１０は、紫外線照射により硬化する樹脂を用いたインクジェットプリンタを例に挙げて説明する。
【００１４】
図３は、本実施例における画像記録装置２０８の実施の一形態を示す機能ブロック図である。画像記録装置２０８は、反射特性データ入力部３０１、インク塗布領域分割部３０３、インク濃度データ導出部３０４、表面形状データ導出部３０５を有する。また、インク塗布領域データ保持部３０６、インク濃度データ保持部３０７、表面形状データ保持部３０８、印刷データ導出部３０９、画像記録部３１０、制御部３１１を有する。
【００１５】
反射特性データ入力部３０１は、オブジェクトの反射特性データを入力する。入力される反射特性データは、外部の装置から送信されるデータでもよいし、画像記録装置２０８内に格納されるデータでもよいし、ＵＩなどを介してユーザから入力されるデータでもよい。入力された反射特性データはインク塗布領域分割部３０３、インク濃度データ導出部３０４、表面形状データ導出部３０５へ出力される。本実施例では、図１に示すようなオブジェクトの反射特性データが入力される。反射特性データは、後述するように２次元の離散的な画像データであり、単位領域（以下、画素という）ごとに拡散色と光沢の異方性とを示すＢＲＤＦ（双方向反射率分布関数）をモデル化した関数のパラメータを有している。各画素のＢＲＤＦを再現するために、１つの画素に対応するメディアの領域において例えば２０×２０の格子点を有する表面形状が形成される。
【００１６】
表面形状データ保持部３０８は、メディアにおける各領域に記録する表面形状データを保持する。表面形状データとは、表現したい反射特性を実現するために、メディアに形成する凹凸を表すデータである。表面形状データにおける各画素は、高さを示す高さ情報が格納されている。具体的には、表現したい１画素分の反射特性に対応するメディアにおける領域を２０×２０の格子点に分割した画素毎の画素値からなる。本実施例では、後述するように入力された反射特性データが示す反射特性を再現するための表面形状データやインク濃度データなどを、最適化処理によって導出する処理を行なう。表面形状データ保持部３０８に保持される表面形状データは、後述する表面形状データ導出部３０５によって導出された表面形状データによって順次更新される。そして、最適化処理が終了するまで表面形状データ保持部３０８に保持される表面形状データは順次書き換えられていくことになる。なお、最適化処理によって、入力された反射特性データに基づいて生成された表面形状データに順次書き換えられていくので、表面形状データ保持部３０８に最初に保持される表面形状データは、任意の形状のデータとすることがきる。
【００１７】
表面形状初期データ取得部３０２は、表面形状データ保持部３０８に保持されている表面形状データを、表面形状初期データとして取得する。表面形状初期データとは、前述の最適化処理における入力データとして使用する表面形状データのことである。従って、最適化処理の最初のステップの処理においては、表面形状データ保持部３０８に保持されている任意の形状のデータが用いられる。最適化処理におけるその後の処理においては、表面形状データ保持部３０８に保持されている、後述する表面形状データ導出部３０５によって導出された表面形状データを、表面形状初期データとして取得することになる。
【００１８】
インク塗布領域分割部３０３は、表面形状初期データ取得部３０２で取得した表面形状初期データと、反射特性データ入力部３０１から入力されたオブジェクトの反射特性データとに基づいてインク塗布領域を複数の領域に分割する。インク塗布領域分割部３０３は、基本的に表面形状初期データに基づいてインク塗布領域を分割する。例えば、前述の通り、反射特性データにおける１画素分のＢＲＤＦを再現するために、２０×２０の格子点を有する表面形状を形成する。この２０×２０の格子点からなる領域を、１画素に対応するインク塗布領域とし、複数の領域に分割するその際に、後述するように入力される反射特性データに含まれるパラメータの一つである回転角を用いてインク塗布領域を分割する。インク塗布領域分割部３０３は、１つの画素に対応するインク塗布領域を、拡散色に応じたインクを塗布する領域と、Ｘ方向の光沢写像性に応じたインクを塗布する領域と、Ｙ方向の光沢写像性に応じたインクを塗布する領域とに分割する。詳細については後述する。インク塗布領域分割部３０３は、分割したインク塗布領域を示すデータをインク濃度データ導出部３０４、表面形状データ導出部３０５、インク塗布領域データ保持部３０６へ出力する。
【００１９】
インク濃度データ導出部３０４は、表面形状初期データ取得部３０２で取得した表面形状初期データを取得する。また、インク塗布領域分割部３０３によって分割されたインク塗布領域を示すデータと、オブジェクトの反射特性データとを取得する。そして取得したデータに基づいてメディアに画像を記録するためのインク濃度データを導出する。すなわち、インク濃度データ導出部３０４は、分割された各領域に適用されるインクの濃度を導出する。インク濃度データ導出部３０４は、オブジェクトの反射特性データに基づいてインク濃度をインク塗布領域ごとに導出する。例えば、１画素分の表面形状データのインク塗布領域ごとに、それぞれのインクのインク濃度でインクを塗布した場合の反射特性と、オブジェクトの反射特性データの反射特性とが近くなるインク濃度を導出する。詳細については後述する。インク濃度データ導出部３０４は、導出したインク濃度データを表面形状データ導出部３０５、インク濃度データ保持部３０７へ出力する。
【００２０】
表面形状データ導出部３０５は、前述の表面形状初期データと、分割されたインク塗布領域を示すデータと、導出されたインク濃度データと、オブジェクトの反射特性データとを取得する。そして取得したデータに基づきメディアに記録する表面形状データを導出する。表面形状データ導出部３０５は、オブジェクトの反射特性データを再現するための表面形状データを導出する。表面形状データ導出部３０５は、例えば１画素分の取得した表面形状初期データのインク塗布領域ごとにそれぞれ取得したインク濃度でインクを塗布した場合の反射特性と、オブジェクトの反射特性データの反射特性とが近くなる表面形状データを導出する。詳細については後述する。表面形状データ導出部３０５は、導出した表面形状データを表面形状データ保持部３０８へ出力する。なお、インク濃度に応じて反射特性が変わるので、表面形状初期データ取得部３０２で取得した表面形状初期データと導出される表面形状データとは変化することがある。最適化処理における次回以降の処理においては、この導出された表面形状データが表面形状初期データとして表面形状初期データ取得部３０２において取得されることになる。
【００２１】
印刷データ導出部３０９は、インク塗布領域データ保持部３０６に記憶されたインク塗布領域を示すデータ、インク濃度データ保持部３０７に記憶されたインク濃度データ、表面形状データ保持部３０８に記憶された表面形状データから、印刷データを導出する。導出した印刷データは、画像記録部３１０へ出力する。画像記録部３１０は、印刷データ導出部３０９で算出した印刷データから、プリンタ２１０を駆動してメディア上に画像を記録する。制御部３１１は、全体の処理を制御する。
【００２２】
＜画像記録装置２０８の動作＞
図４は、本実施例の画像記録方法を示すフローチャートである。詳細には、図４のフローチャートに示す手順を記述したコンピュータで実行可能なプログラムをＲＯＭ２０２からＲＡＭ２０３上に読み込んだ後に、ＣＰＵ２０１によって該プログラムを実行することによって当該処理が実施される。
【００２３】
以下、図４に示す各処理について説明する。ステップＳ４０１では、反射特性データ入力部３０１が、オブジェクトの反射特性データを入力する。ここで、反射特性データ入力部３０１に入力される反射特性データについて説明する。反射特性データは、前述のように２次元の離散的な画像データであり、画素ごとに拡散色と光沢の異方性とを示すＢＲＤＦ（双方向反射率分布関数）をモデル化した関数のパラメータを有している。本実施例においては、ＢＲＤＦのモデルとしては、以下の式（１）、（２）で示す異方性Ｗａｒｄモデルを用いることとする。なお、ＢＲＤＦのモデルは本実施例に記載のものに限定されるものではなく、拡散色と光沢の異方性とを表現可能なモデルであればどのようなモデルであってもよい。
【００２４】
【数１】
2017013377.tif 000003
【００２５】
【数２】
2017013377.tif 000004
【００２６】
ここで、ωiは光源の方向を示す光源ベクトル、ωoは視線の方向を示す視線ベクトルである。θiは画素の法線ベクトルｎと光源ベクトルωiとのなす仰角、θoは画素の法線ベクトルｎと視線ベクトルωoとのなす仰角、θhは画素の法線ベクトルｎと、光源ベクトルωi及び視線ベクトルωoのハーフベクトルｈとのなす仰角である。また、φhはハーフベクトルｈと画素の接ベクトル（ｘ軸）とのなす方位角である。ρdは拡散色の強度、ρsは光沢色の強度、αxは鏡面反射による接ベクトル方向の光沢写像性、αyは鏡面反射による縦法線ベクトル方向の光沢写像性を表すパラメータである。光沢写像性を接ベクトル方向（ｘ軸）、縦法線ベクトル方向（ｙ軸）の２次元であらわすことにより、光沢の異方性が表現される。
【００２７】
本実施例では、１つの単位面積（画素）ごとに上記４つのパラメータ（ρd、ρs、αx、αy）を有し、この４つのパラメータは、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の３つカラーごとに値を有するものとする。また、接ベクトル（ｘ軸）は画素ごとに方向が異なるように定義可能で、各画素の接ベクトルと２次元画像平面の横軸との回転角φを画素ごとに有する。以上述べたように、本実施例では反射特性データとして、各画素において４パラメータ（ρd、ρs、αx、αy）×３色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）＋１（回転角φ）の計１３チャンネルで構成された画像データを有する。各画像データは８bitのデータである。つまり、各パラメータが８ｂｉｔの画像データとしてそれぞれ表されているデータが反射特性データとして入力される。
【００２８】
図５は、本実施例で入力される反射特性データの一部を一例として示す図である。図５の反射特性データは、図１に示すオブジェクトの反射特性を示すデータである。図５（ａ）〜（ｅ）は１３チャンネルで構成された反射特性データの内、Ｇ（グリーン）成分の４つのチャンネル（ρd、ρs、αx、αy）と、回転角φとを画素値に応じたグレースケール表示した画像データの例である。図５（ａ）はＧ成分の拡散色ρdチャンネルの画像データであり、拡散色ρd＝０〜１に対して画素値０〜２５５が割り当てられている。なお、ρd＝０は拡散色が全くないことを示し、ρd＝１は拡散色が全てある（強度が強い）ことを示している。０〜１の間の値は拡散色ρdの強度のスケールを示している。図５（ｂ）は光沢色ρsチャンネルの画像データであり、光沢色ρs＝０〜１に対して画素値０〜２５５が割り当てられている。図５（ｃ）はｘ方向の光沢写像性αxの画像データであり、ｘ方向の光沢写像性αx＝０〜１に対して画素値０〜２５５が割り当てられている。図５（ｄ）はｙ方向の光沢写像性αyの画像データであり、ｙ方向の光沢写像性αy＝０〜１に対して画素値０〜２５５が割り当てられている。また、図５（ｅ）は接ベクトルと２次元画像平面の横軸との回転角φを表す画像データであり、回転角φ＝０°〜１８０°に対して画素値０〜２５５が割り当てられている。
【００２９】
画像データの各画素には、反射特性に応じた画素値が記憶されている。例えばｘ方向は高写像性、ｙ方向は低写像性の異方的な光沢を有する左側領域１は、図５（ｃ）で画素値６４の暗灰色、図５（ｄ）で画素値１９２の明灰色となっている。また、ｘ方向は高写像性、ｙ方向は低写像性で、回転角φ＝９０°の異方的な光沢を有する右側領域２は、図５（ｃ）、（ｄ）は各々左側領域１と同じ画素値６４の暗灰色、画素値１９２の明灰色となり、更に図５（ｅ）では画素値１２８の灰色となる。入力した反射特性データはＲＯＭ２０２またはＲＡＭ２０３等の記憶領域に記憶する。なお、図５の例では、図１のオブジェクトの反射特性データとして、ｘ方向の写像性とｙ方向の写像性が同じであり、かつ、回転角が異なる領域を示すデータの例を挙げて説明した。しかしながら、例えば回転角が同じであり、ｘ方向の写像性とｙ方向の写像性とが異なる反射特性データを用いてもよい。
【００３０】
ステップＳ４０２では、表面形状初期データ取得部３０２が、表面形状データ保持部３０８に記憶されている表面形状データを表面形状初期データとして入力する。本実施例では反射特性データの１画素に対して配置した２０×２０格子点Ｌの高さを制御することにより、オブジェクトの反射特性を表現する。但し、反射特性データの回転角φに対する後の回転処理を施しても格子点Ｌの高さを制御できるようする。このため、オブジェクト１画素の１．４５（＞√２）倍の領域に対し、２９×２９格子点Ｌの高さ情報で構成された８ｂｉｔ画像データを表面形状初期データとして用いる。従って、表面形状初期データ取得部３０２は、必要に応じて表面形状データ保持部３０８に記憶されている２０×２０格子点Ｌの高さを２９×２９格子点Ｌの高さ情報で構成されたデータに変換して表面形状初期データとして取得する。各画素位置上の格子点Ｌの例えば高さ０〜２５５μｍに対して画素値０〜２５５を割り当てる。図６は表面形状初期データの１画素に対する表面形状初期データの例であり、画像中央が中心となるガウシアン分布に従った高さを有している。なお、表面形状初期データは、後述する最適化処理によって順次変更されていることになる。図６は、最初に表面形状初期データ取得部３０２が取得するデータの例を示している。表面形状初期データ取得部３０２は、取得した画素ｐの表面形状初期データＨp0を所定の記憶領域に記憶する。表面形状初期データ取得部３０２は反射特性データに対応する全ての画素についてのデータを取得する。
【００３１】
ステップＳ４０３ではインク塗布領域分割部３０３が、ステップＳ４０１で入力された反射特性データと、ステップＳ４０２で取得された表面形状初期データから、各画素について、１画素領域を反射特性データの各成分に対応したインク塗布領域に分割する。具体的には、１画素に対応する領域を、反射特性データの拡散色を表現するインクの塗布領域、ｘ方向の光沢色及び写像性を表現するインクの塗布領域、ｙ方向の光沢色及び写像性を表現するインクの塗布領域に分割する。インク塗布領域分割処理の詳細は後述する。分割したインク塗布領域を示すデータはインク塗布領域データ保持部３０６に記憶される。
【００３２】
ステップＳ４０４では、インク濃度データ導出部３０４が、ステップＳ４０１で入力された反射特性データ、ステップＳ４０２で取得された表面形状初期データ、ステップＳ４０３で導出されたインク塗布領域のデータを取得する。そして取得したデータから、各画素について、反射特性データの各成分を表現するインク濃度データを導出する。具体的には、ステップＳ４０３で分割した、反射特性データの各成分に対するインク塗布領域について、インク濃度データをそれぞれ導出する。インク濃度データ算出処理の詳細は図８を用いて後述する。導出したインク濃度データはインク濃度データ保持部３０７に記憶される。
【００３３】
ステップＳ４０５では、表面形状データ導出部３０５が、入力された反射特性データ、取得された表面形状初期データ、導出されたインク塗布領域を示すデータ、導出されたインク濃度データから、各画素について、表面形状データを導出する。表面形状データ導出処理の詳細は後述する。導出された表面形状データは表面形状データ保持部３０８に記憶される。
【００３４】
ステップＳ４０６では、制御部３１１は、ステップＳ４０３で得られたインク塗布領域を示すデータ、ステップＳ４０４で導出されたインク濃度データ、ステップＳ４０５で導出された表面形状データを取得する。そして、これらのデータから導出される印刷物の反射特性データが、ステップＳ４０１で入力されたオブジェクトの反射特性データを表現しているかどうかを、例えば非特許文献１記載の評価関数を用いて判定する。具体的には再現対象であるオブジェクトの各画素の反射特性データに対して、印刷データに基づく印刷物の反射特性データが以下の式（３）を満たすかどうか判定する。
【００３５】
【数３】
2017013377.tif 000005
【００３６】
Ｅpは、画素ｐについて、入力された反射特性データに基づくオブジェクトの反射特性と導出された印刷データに基づく印刷物の反射特性との差分を評価する関数である。Ｉbrdfは入力したオブジェクトの反射特性データから、式（１）に従い導出される反射特性（ＢＲＤＦ）である。Ｉ’brdfは各ステップで得られたインク塗布領域のデータ、インク濃度データ、表面形状データから導出した画素ｐにおける印刷物の反射特性（ＢＲＤＦ）である。ρpd、ρpsは画素ｐにおける拡散色、光沢色のパラメータである。αpx、αpyは画素ｐにおけるｘ方向、ｙ方向の光沢写像性のパラメータである。φpは画素ｐにおける回転角φのパラメータである。ｎpは画素ｐにおけるオブジェクトの面法線ベクトルである。Ｈp、Ｒp、Ｄpは画素ｐにおける表面形状データ、インク塗布領域、インク濃度データである。式（３）では様々な光源・観察方向に対するオブジェクトのＢＲＤＦと印刷物のＢＲＤＦと差分を積分し、積分値が所定の閾値未満（Δ未満）になるか判定することで、インク塗布領域、インク濃度、表面形状データの導出終了判定を行っている。ΩpL、ΩpVは判定する際に用いる、画素ｐにおける光源方向、観察方向の立体角領域である。本実施例ではΩpL、ΩpVは図７に示すような離散的な光源・観察方向とし、各光源・観察方向におけるＢＲＤＦ差分の総和が閾値Δ未満になるかどうかを判定する。Ｉ’brdfの導出方法の詳細については後述する。
【００３７】
制御部３１１は、全画素について式（３）を満たす場合、オブジェクトの反射特性を表現するインク塗布領域、インク濃度データ、表面形状データが導出できたと判定し、ステップＳ４０７へ移行する。一方、式（３）を満たさない画素がある場合は、制御部３１１は、ステップＳ４０２に処理を戻し、導出処理を繰り返す。なお、ステップＳ４０７からステップＳ４０２に処理を戻した場合、そのステップＳ４０２で取得される表面形状初期データは、ステップＳ４０５において導出されている表面形状データとなる。このように処理を繰り返す最適化処理によって入力された反射特性データに適した各データを導出する。
【００３８】
ステップＳ４０７では、印刷データ導出部３０９が、これまでに決定された表面形状データ、インク塗布領域、インク濃度データから、プリンタ２１０で表面形状とインク層を記録するための印刷データを導出する。表面形状については、各画素について、ステップＳ４０５で導出した表面形状データの高さを記録する為に必要なインク濃度とインクの重ね数とを導出する。本実施例では表面形状の記録にクリアインクを用いる。その後、ハーフトーン処理により、表面形状及びインク層の記録に用いる各インク濃度データを、インクドット記録のＯＮ／ＯＦＦを示す二値データに変換する。これらの処理についてはいずれも一般的なインクジェットプリントに用いられる公知の技術が利用可能である。そのため、ここでの詳細な説明は省略する。導出した印刷データは所定の記憶領域に記憶する。ステップＳ４０８では、画像記録部３１０が、ステップＳ４０７で導出された印刷データから、プリンタ２１０を駆動してメディア上に画像を記録し、処理を終了する。
＜インク塗布領域分割部３０３の動作＞
以下では、ステップＳ４０３のインク塗布領域分割処理の詳細について図８のフローチャートを用いて説明する。ステップＳ８０１でインク塗布領域分割部３０３は、ステップＳ４０２で入力した表面形状初期データＨp0の２９×２９格子点Ｌ（ｘ，ｙ）を、反射特性データの回転角の逆方向に回転角φだけ回転した格子点Ｌ’（ｘ’，ｙ’）を算出する（式（４））。反射特性データの回転角が０でない画素に対応する表面形状初期データＨp0の画素は、すでにφの回転が反映された画素である。本処理では、後述する処理において高さの境界部分をＸ方向の微分フィルタやＹ方向の微分フィルタを用いて求める処理を行なうので、方向を統一させるために逆方向に回転させる。
【００３９】
【数４】
2017013377.tif 000006
【００４０】
図９（ａ）は取得された表面形状初期データ、図９（ｂ）は正接方向φに対して、逆方向に回転した表面形状の逆回転データである。本実施例では、図４の処理の最初で取得される表面形状初期データは画素ｐ領域中央に中心を持つ等方的なガウシアン分布の高さを持つので、図９（ａ）と図９（ｂ）は同じデータとなる。算出した表面形状の逆回転データは所定の記憶領域に記憶する。
【００４１】
ステップＳ８０２では、インク塗布領域分割部３０３が、ステップＳ８０１で算出した表面形状の逆回転データに対し、ｘ方向の微分フィルタを畳み込む。図９（ｃ）は畳み込むｘ方向の３×３微分フィルタであり、図９（ｄ）はフィルタ畳み込みにより算出した表面形状のｘ方向微分データｄＨxである。算出値が０のときに画素値１２８となるようにスケール変換している。インク塗布領域分割部３０３は、算出した表面形状のｘ方向微分データｄＨxを所定の記憶領域に記憶する。ステップＳ８０３では、インク塗布領域分割部３０３が、ステップＳ８０１で算出した表面形状の逆回転データに対し、ｙ方向の微分フィルタを畳み込む。図９（ｅ）は畳み込むｙ方向の３×３微分フィルタであり、図９（ｆ）はフィルタ畳み込みにより算出した表面形状のｙ方向微分データｄＨyである。算出値が０のときに画素値１２８となるようにスケール変換している。インク塗布領域分割部３０３は、算出した表面形状のｙ方向微分データｄＨyを所定の記憶領域に記憶する。
【００４２】
ステップＳ８０４では、インク塗布領域分割部３０３が、ステップＳ８０２、Ｓ８０３で算出した表面形状のｘ方向微分データｄＨx、ｙ方向微分データｄＨyから、以下の式（５）に従い、拡散色インク塗布領域Ｒpdを算出する。
【００４３】
【数５】
2017013377.tif 000007
【００４４】
式（５）では、回転角φだけ逆方向に回転した各格子点Ｌ’について表面形状のｘ、ｙ方向微分データを所定の閾値Δdで二値化処理することにより、拡散色インク塗布領域Ｒpdを算出している。式（５）は、ｘ方向微分データとｙ方向微分データの共通部分を求める処理を行なっており、これにより、表面形状の平坦部分に相当する領域が算出される。図１０（ａ）は式（５）に従い算出した拡散色インク塗布領域であり、画素値２５５の白領域が拡散色インク塗布領域となっている。算出した拡散色インク塗布領域は所定の記憶領域に記憶される。
【００４５】
ステップＳ８０５でインク塗布領域分割部３０３は、ステップＳ８０２〜Ｓ８０４で算出した表面形状のｘ、ｙ方向微分データｄＨx、ｄＨyと拡散色インク塗布領域Ｒpdとから、以下の式（６）に従い、ｘ方向の光沢写像性インク塗布領域Ｒpxを算出する。
【００４６】
【数６】
2017013377.tif 000008
【００４７】
回転角φだけ逆方向に回転した各格子点Ｌ’について拡散色インク塗布領域、表面形状のｘ、ｙ方向微分データに基づき二値化処理することにより、ｘ方向の光沢写像性インク塗布領域Ｒpxを算出している。式（６）は、拡散色インク塗布領域Ｒpdではない領域であり、ｘ方向微分データの値が大きい部分を求める処理を行なっており、これにより、表面形状のｘ方向の高さが変化する領域が算出される。図１０（ｂ）は式（６）に従い算出したｘ方向の光沢写像性インク塗布領域であり、画素値２５５の白領域がｘ方向の光沢写像性インク塗布領域となっている。算出したｘ方向の光沢写像性インク塗布領域データは所定の記憶領域に記憶される。
【００４８】
ステップＳ８０６では、インク塗布領域分割部３０３が、ステップＳ８０２、Ｓ８０３、Ｓ８０４で算出した表面形状のｘ、ｙ方向微分データと拡散色インク塗布領域Ｒpdとから、以下の式（７）に従い、ｙ方向の光沢写像性インク塗布領域Ｒpyを算出する。
【００４９】
【数７】
2017013377.tif 000009
【００５０】
回転角φだけ逆方向に回転した各格子点Ｌ’について拡散色インク塗布領域、表面形状のｘ、ｙ方向微分データに基づき二値化処理することにより、ｙ方向の光沢写像性インク塗布領域Ｒpyを算出している。式（７）は、拡散色インク塗布領域Ｒpdではない領域であり、ｙ方向微分データの値が大きい部分を求める処理を行なっており、これにより、表面形状のｙ方向の高さが変化する領域が算出される。図１０（ｃ）は式（７）に従い算出したｙ方向の光沢写像性インク塗布領域であり、画素値２５５の白領域がｙ方向の光沢写像性インク塗布領域となっている。算出したｙ方向の光沢写像性インク塗布領域データは所定の記憶領域に記憶される。
【００５１】
ステップＳ８０７では、インク塗布領域分割部３０３が、以下の式（８）に従い、各インク塗布領域の２９×２９格子点Ｌ’（ｘ’，ｙ’）に対し、反射特性データの正接方向と同じ方向にφだけ回転した格子点Ｌ’’（ｘ’’，ｙ’’）を算出する。
【００５２】
【数８】
2017013377.tif 000010
【００５３】
回転処理の後、拡散色、ｘ方向、ｙ方向の光沢写像性に対して、画素ｐ領域内の２０×２０格子点領域にトリミングする。順方向に回転及びトリミングすることで、拡散色、ｘ方向の光沢写像性、ｙ方向の光沢写像性の２０×２０格子点に対するインク塗布領域がそれぞれ算出される。本実施例では図１０（ｄ）〜（ｆ）に示すインク塗布領域Ｒp1が算出されているものとする。算出したインク塗布領域の順回転データをインク塗布領域Ｒp（＝Ｒp1）として、インク塗布領域データ保持部３０６に記憶する。つまり、インク塗布領域Ｒp1は、拡散色のインク塗布領域、ｘ方向の光沢写像性のインク塗布領域、ｙ方向の光沢写像性のインク塗布領域を総称したパラメータとして用いる。
【００５４】
各画素について以上の処理を行うことにより、オブジェクトの表面形状を、拡散色、ｘ方向、ｙ方向の光沢写像性インクを塗布する領域に分割することができる。本実施例では図４の処理の最初の処理において全画素について同一の等方的なガウシアン分布の高さを持つ表面形状初期データを入力したので、全画素について図１０（ｄ）〜（ｆ）に示すインク塗布領域Ｒp1が求められる。
【００５５】
＜インク濃度データ導出部３０４の動作＞
以下では、ステップＳ４０４のインク濃度データ導出処理の詳細について図１１のフローチャートを用いて説明する。インク濃度データ導出部３０４では、ステップＳ４０３で分割された各インク塗布領域のインク濃度をそれぞれ導出する。ここでは、ステップＳ４０２で取得した表面形状における、分割された各インク塗布領域に、あるインク濃度でインクを出力した場合の反射特性と、ステップＳ４０１で入力された反射特性データの反射特性とが近くなるようなインク濃度を求める処理を行なう。もちろん、１回目のステップＳ４０４の処理だけで最終的なインク濃度データが導出される場合は少ない。よって、ステップＳ４０６を経てステップＳ４０２で再度取得される表面形状初期データに応じてステップＳ４０４が実行され、それぞれインク濃度データがその都度導出されることになる。
【００５６】
ステップＳ１１０１では、インク濃度データ導出部３０４が、インク濃度データ保持部３０７に記憶しておいたインク濃度データをインク濃度初期データとして入力する。本実施例ではインク濃度データ保持部３０７に拡散色インクＤd0、ｘ方向の光沢写像性インクＤx0、ｙ方向の光沢写像性インクＤy0の各成分について、図１２に示す各インク濃度データがインク濃度初期データＤ0として記憶されている。入力したインク濃度初期データは所定の記憶領域に記憶する。なお、インク濃度初期データは、任意のインク濃度が規定されたデータでよく、図１２の例でなくてもよい。
【００５７】
ステップＳ１１０２でインク濃度データ導出部３０４は、ステップＳ４０２で取得された表面形状初期データから、非特許文献１記載の以下の式（９）に従い、照明の所定の光源・視線方向に対して表面形状データ内の各格子点が遮蔽されるかどうかを算出する。遮蔽される領域においては、インク濃度が変わってくるからである。
【００５８】
【数９】
2017013377.tif 000011
【００５９】
ｆは表面形状初期データＨp0に対して画素ｐ領域内の２０×２０格子点Ｌ領域でトリミングし、三角形ポリゴン化することで生成される、３８×３８ポリゴン内のｆ番目のポリゴンである。Ａ（ｆ）はポリゴンｆの領域である。Ｖ（ｑ，ωo）、Ｖ（ｑ，ωi）は視線方向、光源方向に対するポリゴンｆ領域内の点ｑにおける遮蔽関数であり、視線方向から見える場合は１、見えない場合は０となる。本実施例では図７に示す離散的な光源・視線方向について表面形状データ内の各ポリゴンに対する遮蔽データを式（９）に従い算出している。式（９）は、表面形状初期データにおけるある画素Ｐの各格子点をポリゴン化した際の、ポリゴンｆに含まれる点ｑの遮蔽状態を示す値を、ポリゴンｆに含まれる全ての点について求め、この処理を各ポリゴンについて行なっている。
【００６０】
図１３は図７に示す各方向について算出した遮蔽データであり、遮蔽されたポリゴン領域は黒色、遮蔽されないポリゴン領域は白色となっている。算出したデータは表面形状の遮蔽データとして所定の記憶領域に記憶される。
【００６１】
ステップＳ１１０３では、インク濃度データ導出部３０４が、ステップＳ４０３で分割したインク塗布領域を示すデータ、ステップＳ１１０２で算出した表面形状の遮蔽データ、ステップＳ４０２で取得された表面形状初期データを取得する。そしてこれらのデータから、以下の式（１０）に従い、画素ｐの拡散色インク濃度データＤpdを算出する。
【００６２】
【数１０】
2017013377.tif 000012
【００６３】
ΩpL、ΩpVは拡散色インク濃度データ算出の際に用いる、画素ｐにおける光源方向、観察方向の立体角領域である。本実施例では図７に示す離散的な光源・視線方向で入力した反射特性データと等しくなる拡散色インク濃度データを算出する。具体的には、ステップＳ４０１で入力された反射特性データの反射特性（Ｉbrdf）と、上記の各データから得られる反射特性（Ｉ´brdf）との差が小さくなる拡散色インク濃度データＤpdを算出する。Ｒpは画素ｐにおけるインク塗布領域である。本実施例ではステップＳ４０３で分割したインク塗布領域Ｒp＝Ｒp1に固定する。Ｄpkは画素ｐにおける反射特性データの各成分ｋに対するインク濃度データである。ｋは拡散色のｄ、ｘ方向の光沢写像性のｘ、ｙ方向の光沢写像性のｙを表すインデックスである。本実施例ではＤpx＝Ｄpx0、Ｄpy＝Ｄpy0に固定する。すなわち、拡散色インク濃度データＤpdを算出する際には、ｘ方向の光沢写像性とｙ方向の光沢写像性のインク濃度はステップＳ１１０１で入力したインク濃度初期データに固定する。Ｈpは画素ｐにおける表面形状データである。本実施例ではＨp＝Ｈp0に固定する。すなわち、表面形状データは、ステップＳ４０２で取得された表面形状初期データに固定する。
【００６４】
そして、ステップＳ１１０１で入力した拡散色インク濃度初期データＤpd0を初期値として、勾配法や二次計画法等の公知の最適化アルゴリズムを用いることで、拡散色インク濃度データＤpdを算出する。また、Ｉ’brdfは以下の式（１１）に従い算出する。
【００６５】
【数１１】
2017013377.tif 000013
【００６６】
Ｉ’brdfは、画素ｐの領域（インク塗布領域Ｒp、表面形状データＨp）に、あるインク量（インク濃度データＤpk）を出力した場合の反射特性（ＢＲＤＦ）を示している。式（１１では、画素ｐにおけるポリゴンごとに遮蔽領域を考慮した反射特性を求めている。ＩfはポリゴンｆのＢＲＤＦである。ｎfはポリゴンｆの面法線、γfは光源方向、視線方向に対するポリゴンｆの遮蔽項である。Ａ（Ｈp，ωo）は画素ｐ領域の内、視線方向から見える領域を視線方向に射影した面積である。また、Ｉfは以下の式（１２）に従い算出する。
【００６７】
【数１２】
2017013377.tif 000014
【００６８】
Ｒp（Ｌ（ｆ），ｋ）は画素ｐ内の格子点Ｌに対するｋ成分のインク塗布領域であり、格子点Ｌにｋ成分の反射特性を表現するインクを塗布する場合は１、塗布しない場合は０となる。Ｌ（ｆ）はポリゴンｆの最近傍の格子点Ｌを算出する関数である。ρLUTd、ρLUTsはインク濃度に対する拡散色、光沢色の強度である。また、αLUTx、αLUTyはインク濃度に対するｘ方向の光沢写像性、ｙ方向の光沢写像性であり、本実施例では予めインク濃度に対する各ＢＲＤＦパラメータを記憶したルックアップテーブルを参照することにより算出する。また、Ａ（Ｈp，ωo）は非特許文献１記載の以下の式（１３）に従い算出する。
【００６９】
【数１３】
2017013377.tif 000015
【００７０】
Ａ（ｆ）はポリゴンｆ上の平面領域である。以上の式（１０）〜（１３）に従い拡散色インク濃度データを算出する。本実施例では算出した拡散色インク濃度データは、Ｄpd＝Ｄpd1であるとする。算出した拡散色インク濃度データＤpd1は所定の記憶領域に記憶される。
【００７１】
ステップＳ１１０４では、インク濃度データ導出部３０４が、ステップＳ１１０３で説明したデータにさらにステップＳ１１０３で算出した拡散色インク濃度データを加え、以下の式（１４）に従い、ｘ方向の光沢写像性インク濃度データＤpxを算出する。
【００７２】
【数１４】
2017013377.tif 000016
【００７３】
式（１４）は、ステップＳ４０１で入力された反射特性データの反射特性（Ｉbrdf）と、上記の各データから得られる反射特性（Ｉ´brdf）との差が小さくなるｘ方向の光沢写像性インク濃度データＤpxを算出する。式（１４）のパラメータのうち、式（１０）と異なるのは、拡散インク色濃度データである。その他は、式（１０）で説明したパラメータと同様である。式（１４）においては、拡散色インク濃度はステップＳ１１０３で算出した画素ｐにおける拡散色インク濃度データＤpd＝Ｄpd1に固定する。
【００７４】
そして、ステップＳ１１０１で入力したｘ方向の光沢写像性インク濃度初期データＤpx0を初期値として、勾配法や二次計画法等の公知の最適化アルゴリズムを用いることで、ｘ方向の光沢写像性インク濃度データＤpxを算出する。本実施例では算出したｘ方向の光沢写像性インク濃度データＤpx＝Ｄpx1であるとする。算出したｘ方向の光沢写像性インク濃度データＤpx1は所定の記憶領域に記憶する。
【００７５】
ステップＳ１１０５では、インク濃度データ導出部３０４が、ステップＳ１１０３で説明したデータにさらにステップＳ１１０３で算出した拡散色インク濃度データとステップＳ１１０４で算出したｘ方向の光沢写像性インク濃度データとを加える。そして、以下の式（１５）に従い、ｙ方向の光沢写像性インク濃度データＤpyを算出する。
【００７６】
【数１５】
2017013377.tif 000017
【００７７】
式（１５）は、ステップＳ４０１で入力された反射特性データの反射特性（Ｉbrdf）と、上記の各データから得られる反射特性（Ｉ´brdf）との差が小さくなるｙ方向の光沢写像性インク濃度データＤpyを算出する。式（１５）のパラメータのうち、式（１０）と異なるのは、拡散インク色濃度データとｘ方向の光沢写像性インク濃度データである。その他は、式（１０）で説明したパラメータと同様である。式（１５）においては、拡散色インク濃度はステップＳ１１０３で算出した画素ｐにおける拡散色インク濃度データＤpd＝Ｄpd1に固定する。ｘ方向の光沢写像性インク濃度はステップＳ１１０４で算出した画素ｐにおけるｘ方向の光沢写像性インク濃度データＤpx＝Ｄpx1に固定する。そして、ステップＳ１１０１で入力したｙ方向の光沢写像性インク濃度初期データＤpy0を初期値として、勾配法や二次計画法等の公知の最適化アルゴリズムを用いることで、ｙ方向の光沢写像性インク濃度データＤpyを算出する。本実施例では算出したｙ方向の光沢写像性インク濃度データＤpy＝Ｄpy1であるとする。算出したｙ方向の光沢写像性インク濃度データＤpy1は所定の記憶領域に記憶する。
【００７８】
各画素について以上の処理を行うことにより、表面形状初期データにおける表面形状において、オブジェクトに対応する拡散色、ｘ方向、ｙ方向の光沢写像性インク濃度データが算出される。図１４は、図１に示すオブジェクトにおいて算出した右側領域２における拡散色、ｘ方向、ｙ方向の光沢写像性のインク濃度データの例である。本実施例では、右側領域２においてｘ方向は高写像性、ｙ方向は低写像性で回転角φ＝９０°の異方的な光沢を有する為、それぞれ図１４に示すようなインク濃度となる。つまり、反射特性（ＢＲＤＦ）の単位領域である１つの画素において、拡散色、ｘ方向、ｙ方向の光沢写像性のインク濃度を決定することで、観察方向によって写像性や発色性が異なる光沢の異方性を高精度に記録できる印刷データを生成することができる。算出した画素ｐにおける拡散色インクＤpd1、ｘ方向の光沢写像性インクＤpx1、ｙ方向の光沢写像性インク濃度データＤpy1はインク濃度データＤp1として、インク濃度データ保持部３０７に記憶される。
＜表面形状データ導出部３０５の動作＞
以下では、ステップＳ４０５の表面形状データ導出処理の詳細について説明する。本実施例では、太さ数十μｍの刺繍糸の織目構造が形成するサテン刺繍の表面形状を画像記録装置で高精度に記録することが困難である為、表面形状データに関しては、拡散色と光沢の異方性を表現するような表面形状データを算出する。
【００７９】
表面形状データ導出部３０５は、表面形状初期データ取得部３０２において取得された表面形状初期データＨp0を取得する。また、表面形状データ導出部３０５は、分割されたインク塗布領域を示すデータと、導出されたインク濃度データと、表面形状初期データとから、以下の式（１６）に従い、表面形状データを導出する。
【００８０】
【数１６】
2017013377.tif 000018
【００８１】
式（１４）は、ステップＳ４０１で入力された反射特性データの反射特性（Ｉbrdf）と、上記の各データから得られる反射特性（Ｉ´brdf）との差が小さくなる表面形状データを算出する。式（１６）のパラメータのうち、式（１０）と異なるのは、インク濃度データである。その他は、式（１０）で説明したパラメータと同様である。式（１）においては、インク濃度データはステップＳ４０４で導出したインク濃度データＤp1に固定する。そして、表面形状初期データＨp0を初期値として、勾配法や二次計画法等の公知の最適化アルゴリズムを用いることで、表面形状データＨpを算出する。算出した表面形状データＨpは所定の記憶領域に記憶する。
【００８２】
各画素について以上の処理を行うことにより、オブジェクト各画素に対する表面形状データが導出される。図１５（ａ）は、導出された図１のオブジェクトの右側領域２における１つの画素の表面形状データの例である。本実施例では、右側領域２はｘ方向は高写像性、ｙ方向は低写像性で回転角φ＝９０°の異方的な光沢を有する為、ｘ方向の半値幅が狭く、ｙ方向の半値幅が広い歪んだガウシアン分布に従った高さデータとなっている。導出された表面形状データＨは表面形状データ保持部３０８に記憶される。なお、導出された表面形状データＨは、その後の繰り返し演算の際には、表面形状初期データとして表面形状初期データ取得部３０２によって取得されることになる。
【００８３】
本実施例では光沢の異方性と拡散色を共に高精度に記録する為に、反射特性データの各画素に対して以上説明した表面形状データ、インク塗布領域、インク濃度データ算出処理を繰り返し行う。図１５（ｂ）はステップＳ４０２〜Ｓ４０６の繰り返し演算処理により導出された１つの画素の表面形状データである。図１５（ｃ）〜（ｅ）は繰り返し演算処理によって分割された、図１に示すサテン刺繍の右側領域２における１画素のインク塗布領域である。図１５（ｂ）のようにｘ方向の半値幅が狭く、ｙ方向の半値幅が広い歪んだガウシアン分布に従ったインク塗布領域となっている。図１６は繰り返し演算処理で導出したサテン刺繍の右側領域２の、図１５（ｅ）〜（ｅ）に対応した各インク塗布領域におけるインク濃度データである。
【００８４】
反射特性データの各画素に対して以上説明した表面形状データ、インク塗布領域、インク濃度データ算出処理を行うことで、観察方向により写像性や発色性が異なる光沢の異方性を高精度に記録することができる。
【００８５】
本実施例では、オブジェクトにサテン刺繍を用いたが、ヘアライン加工を施した金属板等、異方性反射を有するものであれば良く、特にオブジェクトを限定するものではない。また、オブジェクトに略平面形状のサテン刺繍を用いたが、立体形状を有するオブジェクトでも良く、特にオブジェクトの形状を平面に限定するものではない。
【００８６】
本実施例では、入力する反射特性データとして、異方性Ｗａｒｄモデルパラメータを用いたが、Ａｓｈｉｋｈｍｉｎ  ｍｉｃｒｏｆａｃｅｔモデル等、光沢の異方性を表すモデルパラメータであれば良く、特に異方性Ｗａｒｄモデルに限定するものではない。また、反射特性データは８ビット浮動小数点の上記１３チャンネルを同時化した２次元画像情報として入力されることを前提とするが、これに限るものでないことはいうまでもない。
【００８７】
本実施例では表面形状初期データとしてガウシアン分布に従った高さデータを入力したが、予めオブジェクトの反射特性データに対する表面形状データを記憶したルックアップテーブルを参照しても良く、特に表面形状初期データを限定するものではない。また、反射特性データ１画素につき２９×２９格子点Ｌの高さ情報で構成された表面形状データを導出したが、特に表面形状データの解像度を限定するものではない。また、反射特性データの隣接画素境界における表面形状データの差異による形状段差とそれに伴う影の発生を防ぐ為に、隣接画素境界の表面形状データを平均化処理しても良い。
【００８８】
また、プリンタ２１０の記録方式やインクの種別等についても本実施例で説明したものに限定されるものではない。
【００８９】
［実施例２］
実施例１では、表面形状内のインク塗布領域を分割し、分割領域を異なるインク濃度で塗布することにより、サテン刺繍の光沢の異方性を高精度に記録する方法について説明した。太さ数十μｍの刺繍糸の織目構造が形成するサテン刺繍の表面形状を画像記録装置で高精度に記録することは困難である。その為、実施例１では、サテン刺繍の表面形状データに関しては、光沢の異方性を表現する表面形状データを、前述の式（１６）に従い算出する例を説明した。すなわち、表面形状データについては、入力された反射特性と近い反射特性を有する表面形状データを最適化処理により導出する例を説明した。本実施例では、油彩画の筆のタッチで形成された数百μｍ程度の低周波な表面形状により生じる光沢の異方性を高精度に記録する方法について説明する。数百μｍ程度の低周波な表面形状は画像記録装置で高精度に記録することが可能である為、表面形状データについては既存の形状取得手法で取得した油彩画の表面形状データを入力する。更に、入力した表面形状データに従い、インク塗布領域、インク濃度データを導出することで、油彩画の形状と光沢の異方性を共に高精度に記録する方法について説明する。
【００９０】
尚、本実施例では実施例１の図１と同様に、筆のタッチにより左側の領域１に横方向に筋状の表面形状が形成され、右側の領域２に縦方向の筋状の表面形状を形成するものとする。
【００９１】
本実施例形態における画像記録装置のブロック図を図１７に示す。表面形状初期データ取得部３０２、表面形状データ導出部３０５以外は実施例１で図３を用いて説明した内容と同じである。以下、図１７を用いて本実施例における画像記録装置のブロック図の詳細を説明する。表面形状データ入力部１７０１は、オブジェクトの表面形状データを入力する。入力した表面形状データはインク塗布領域分割部３０３、表面形状データ保持部３０８、インク濃度データ導出部３０４へ出力する。他は実施例１と同じである為、説明を省略する。
【００９２】
図１８は本実施例における画像記録方法を示すフローチャートである。ステップＳ４０２、Ｓ４０５、Ｓ４０６以外は実施例１で図４を用いて説明した内容と同じである。以下、図１８を用いて本実施例における画像記録方法の詳細を説明する。尚、簡単の為に本実施例のステップＳ４０１において入力した反射特性データは、実施例１の図５に示すデータが入力されているものとする。
【００９３】
ステップＳ１８０１では、表面形状データ入力部１７０１が、オブジェクトの表面形状データを入力する。本実施例では実施例１と同様に反射特性データの１画素内にマトリクス状に配置した２９×２９格子点Ｌの高さ情報で構成された８ｂｉｔ画像データを表面形状データとして用いる。図１９（ａ）は、図１に示すようなオブジェクトの右側領域２内の１画素における表面形状データであり、筆のタッチにより形成される縦方向に筋状の表面形状分布に従った高さを有している。入力した表面形状データは表面形状データ保持部３０８へ記憶する。ステップＳ１９０２では、インク塗布領域、インク濃度データ、表面形状データから導出される印刷物の反射特性データが、オブジェクトの反射特性データを表現しているかどうかを前述の式（３）に従い判定する。全画素について式（３）を満たす場合、オブジェクトの反射特性を表現するインク塗布領域、インク濃度データ、表面形状データが算出できたと判定し、ステップＳ４０７へ移行する。式（３）を満たさない画素がある場合は、ステップＳ４０３に戻り導出処理を繰り返す。図１９（ｂ）〜（ｄ）は本実施例で導出した油彩画の右側領域２の１画素における各インク塗布領域を示しており、図１９（ｅ）は、各インク塗布領域のインク濃度データである。入力した表面形状データに従い、油彩画の光沢の異方性を表現するインク塗布領域、インク濃度データが算出されている。他の処理は実施例１と同じである為、説明を省略する。
【００９４】
入力した表面形状データに従い、上記のインク塗布領域、インク濃度データ算出処理を行うことで、油彩画の形状と光沢の異方性を共に高精度に記録することが可能となる。
【００９５】
＜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】
【００９６】
反射特性データ入力部３０１
インク塗布領域分割部３０３
インク濃度データ導出部３０４
表面形状データ導出部３０５
画像記録部３１０
【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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