(57)【要約】【課題】被写体を撮像した画像と、当該画像を撮像したときの光源の位置との対応付けをより容易に行うこと。【解決手段】撮像装置（１０）は、光源から光が照射された被写体（Ｈ）を撮像する撮像部（２）と、撮像部（２）が撮像した画像から、光源の位置を特定する特定部（４）と、画像と、光源の位置とを対応付けた対応テーブルを生成する生成部（５）と、を備えている。【選択図】図１
2017225093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光源から光が照射された被写体を撮像する第１の撮像部と、
上記第１の撮像部が撮像した第１の画像から、上記第１の光源の位置を特定する第１の特定部と、
上記第１の画像と、上記第１の光源の位置とを対応付けた対応テーブルを生成する第１の生成部と、を備えていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
上記対応テーブルを参照して、上記被写体の反射特性を推測する推測部をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
上記被写体は、基準体と並置されており、
上記第１の特定部は、上記第１の画像における上記基準体の反射特性から、上記第１の光源の位置を特定することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
上記基準体は、球体であり、
上記第１の特定部は、上記第１の画像における上記基準体に写り込んだ上記第１の光源の位置から、上記第１の光源の位置を特定することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
第２の光源から光が照射された上記基準体を撮像する第２の撮像部と、
上記第２の撮像部が撮像した第２の画像から、上記第２の光源の位置を特定する第２の特定部と、
上記第２の画像と、上記第２の光源の位置とを対応付けた基準対応テーブルを生成する第２の生成部と、をさらに備え、
上記第１の特定部は、上記基準対応テーブルおよび上記第１の画像から、上記第１の光源の位置を特定することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項６】
上記被写体は、撮像素子と並置されており、
上記第１の特定部は、上記撮像素子が撮像した画像および上記第１の画像から、上記第１の光源の位置を特定することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項７】
光源から光が照射された被写体を撮像する撮像工程と、
上記撮像工程で撮像した画像から、上記光源の位置を特定する特定工程と、
上記撮像工程で撮像した上記画像と、上記光源の位置とを対応付けた対応テーブルを生成する生成工程と、を包含することを特徴とする撮像方法。
【請求項８】
請求項１に記載の撮像装置としてコンピュータを機能させるための制御プログラムであって、上記特定部および上記生成部としてコンピュータを機能させるための制御プログラム。
【請求項９】
請求項８に記載の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体を撮像した画像と、当該画像を撮像したときの光源の位置とを対応付けた対応テーブルを生成する撮像装置、撮像方法、制御プログラム、および記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像処理により、物体に質感を持たせた画像を生成するためには、当該物体に対する照射光の影響も再現する必要がある。例えば、特許文献１には、物体の質感情報を得るための撮像装置が開示されている。
【０００３】
具体的には、特許文献１には、アーム回転用アームにより任意の角度の位置まで回転するアームと、当該アームの上端部から当該アームの下端部にかけて、当該アームの内縁側に等間隔に設けられた光源と、を備えている撮像装置が記載されている。当該撮像装置は、各回転角度の位置において、光源が任意のタイミングで１つだけ光を発するとともに、カメラが被写体を撮像することにより、多照明条件画像群を取得し、当該多照明条件画像群から被写体の質感情報を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２５４２３３号公報（２０１３年１２月１９日公開）
【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、上述のような撮像装置は、光源の発光と撮像装置による被写体の撮像とを同期させる必要がある。詳細に説明すると、被写体の反射特性を得るためには、被写体を撮像したときに光源がどの方向から光を照射しているのかという情報が必要であり、そのためには、被写体の撮像と同時に光源の位置を取得する必要がある。
【０００６】
そして、高精度の反射特性を得るために光源の位置を細かく変更して撮像する場合、全ての撮像を完了するまでに多大な時間がかかってしまう。また、撮像を完了した後に、より高精度の反射特性を得たい場合には、被写体の撮像をやり直す必要がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被写体を撮像した画像と、当該画像を撮像したときの光源の位置との対応付けをより容易に行うことができる撮像装置、撮像方法、制御プログラム、および記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る撮像装置は、第１の光源から光が照射された被写体を撮像する第１の撮像部と、上記第１の撮像部が撮像した第１の画像から、上記第１の光源の位置を特定する第１の特定部と、上記第１の画像と、上記第１の光源の位置とを対応付けた対応テーブルを生成する第１の生成部と、を備えている。
【０００９】
また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る撮像方法は、光源から光が照射された被写体を撮像する撮像工程と、上記撮像工程で撮像した画像から、上記光源の位置を特定する特定工程と、上記撮像工程で撮像した上記画像と、上記光源の位置とを対応付けた対応テーブルを生成する生成工程と、を包含する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様によれば、被写体を撮像した画像と、光源の位置との対応付けをより容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態１に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る撮像装置の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る撮像装置が被写体を撮像してから対応テーブルを生成するまでのフローを示す図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る撮像部が、基準体と並置された被写体を撮像する方法を説明するための図であり、（ａ）は、基準体を複数の領域に分割した状態を示す図であり、（ｂ）は、撮像部によって撮像された画像を示す図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る特定部が、基準体の画像から、光源の位置を特定する方法を説明するための図であり、（ａ）は、基準体を図中のＺ軸方向から見た側面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＰ−Ｑ平面で切ったときの断面図である。
【図６】本発明の実施形態２に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施形態２に係る撮像装置が被写体を撮像してから被写体の反射特性を推測するまでのフローを示す図である。
【図８】被写体の反射特性の推測方法を説明するための図である。
【図９】本発明の実施形態３に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施形態３に係る撮像装置の構成を示す概略図である。
【図１１】本発明の実施形態３に係る撮像装置が基準体を撮像してから対応テーブルを生成するまでのフローを示す図である。
【図１２】本発明の実施形態３に係る撮像部によって撮像された画像を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態４に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の実施形態４に係る撮像装置の構成を示す概略図である。
【図１５】本発明の実施形態４に係る撮像装置が被写体を撮像してから対応テーブルを生成するまでのフローを示す図である。
【図１６】図中の（ａ）は、本発明の実施形態４に係る撮像素子によって撮像された画像を示す図であり、図中の（ｂ）は、本発明の実施形態４に係る撮像部によって撮像された画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
〔実施形態１〕
以下、本発明の第１の実施の形態について、詳細に説明する。
【００１３】
＜撮像装置１０＞
図１は、本実施形態に係る撮像装置１０の構成を示すブロック図である。図１に示すように、撮像装置１０は、撮像部２および制御部３を備えている。
【００１４】
撮像部２（第１の撮像部、第２の撮像部）は、光源から光が照射された被写体Ｈを撮像する。一方、制御部３は、特定部４（第１の特定部、第２の特定部）および生成部５（第１の生成部、第２の生成部）を備えている。
【００１５】
特定部４は、撮像部２が撮像した画像から、光源の位置を特定する。生成部５は、撮像部２が撮像した画像と、特定部が特定した光源の位置とを対応付けた対応テーブルを生成する。なお、本明細書における「光源」とは、自発光する照明装置および物体等であり得るし、照明装置等からの光を反射し、被写体Ｈに光を間接的に照射する物体等でもあり得る。
【００１６】
図２に、本実施形態に係る撮像装置１０の構成を示す概略図を示す。本図に示すように、撮像装置１０（すなわち、撮像部２）と被写体Ｈとの相対的な位置は固定されており、両者の相対的な位置を維持したまま両者を上下左右に動かしたり、傾けさせたりすることにより、撮像部２は被写体Ｈを多角度から撮像する。これにより、生成部５は、撮像部２が被写体Ｈを多角度から撮像した画像の各々を、特定部４が特定した光源の位置と対応付けた対応テーブルを生成する。
【００１７】
ここで、特定部４は、撮像部２が撮像した画像から、光源の位置を特定する。本実施形態では、被写体Ｈは基準体Ｋと並置されており、特定部４は、撮像部２が撮像した画像における基準体Ｋの反射特性から、光源の位置を特定する。基準体Ｋと被写体Ｈと撮像装置１０（すなわち、撮像部２）との相対的な位置は固定されている。
【００１８】
より具体的には、基準体Ｋは、金属球等、既知の反射特性を有する球体であり、光源からの光を鏡面反射する。特定部４は、撮像部２が撮像した画像における基準体Ｋに写り込んだ光源の位置から、光源の位置を特定する。基準体Ｋの反射特性が既知であるため、特定部４は、撮像部２が撮像した画像における基準体Ｋに写り込んだ光源の位置から、光源の位置を特定することができる。生成部５は、撮像部２が撮像した画像と、特定部４によって特定された光源の位置とを対応付けた対応テーブルを生成する。
【００１９】
このように、反射特性が既知の球体の基準体Ｋを用いることにより、撮像部２が被写体Ｈを撮像した画像における基準体Ｋに写り込んだ光源の位置を利用して、光源の位置を特定することができ、被写体Ｈを撮像した画像と光源の位置との対応付けをより容易に行うことができる。
【００２０】
＜撮像方法＞
本実施形態に係る撮像装置１０による撮像方法について、図３を参照して説明する。図３は、本実施形態に係る撮像装置１０が被写体Ｈを撮像してから対応テーブルを生成するまでのフローを示す図である。
【００２１】
まず、撮像部２は、基準体Ｋと並置された被写体Ｈを撮像する（ステップＳ０）。撮像部２が、基準体Ｋと並置された被写体Ｈを撮像する方法の具体例を、図４を用いて説明する。図４は、撮像部２が、基準体Ｋと並置された被写体Ｈを撮像する方法を説明するための図である。図４の（ａ）は、基準体Ｋを複数の領域に分割した状態を示す図であり、図４の（ｂ）は、撮像部２によって撮像された画像を示す図である。
【００２２】
例えば、図４の（ａ）に示すように、基準体Ｋを、複数（本図では、８×８）の領域に分ける。手動または自動で撮像装置１０と被写体Ｈと基準体Ｋとを動かし、撮像部２は、基準体Ｋの複数の領域のうちの１つの領域に光源の光が映り込むようにして被写体Ｈおよび基準体Ｋを撮像する。
【００２３】
撮像部２は、この作業を基準体Ｋの全領域に対して実施する。各領域の位置をＰ（Ｘ，Ｙ）で示すと、図４の（ｂ）に示すように、撮像部２により、基準体Ｋにおける位置Ｐ（Ｘ，Ｙ）に光源の光が写り込んだ画像が、領域毎に得ることができる。
【００２４】
なお、以上では、基準体Ｋを８×８の領域に分割した場合の例を説明したが、後述する被写体Ｈの反射特性の推測精度を上げるために、分割数を増やしてもよい。また、撮像部２は、領域毎に上記の作業を行わなくても、基準体Ｋに映り込む光源の光の位置を変化させながら、被写体Ｈおよび基準体Ｋを動画で撮像してもよい。これにより、基準体Ｋにおける所望の位置に光源の光が写り込んだ画像を適宜動画から抽出すればよい。また、被写体Ｈおよび基準体Ｋを高フレームレートの動画で撮像すれば、後述する反射特性の推測を所望の精度で行うこともできる。
【００２５】
次に、特定部４は、撮像部２が撮像した画像から、光源の位置を特定する（ステップＳ１）。上述したように、特定部４は、撮像部２が撮像した画像における基準体Ｋの反射特性から、光源の位置を特定する。より具体的には、特定部４は、撮像部２が撮像した画像における基準体Ｋに写り込んだ光源の位置から、光源の位置を特定する。
【００２６】
特定部４が、光源の位置を特定する具体的な方法の一例を、図５を用いて説明する。図５は、特定部４が、基準体Ｋの画像から、光源の位置を特定する方法を説明するための図である。図５の（ａ）は、基準体Ｋを図中のＺ軸方向から見た側面図であり、図５の（ｂ）は、図５の（ａ）をＰ-Ｑ平面で切ったときの断面図である。
【００２７】
図５の（ａ）および（ｂ）において、基準体Ｋの中心Ｏを原点とする球座標を設定する。また、光源Ｌは、基準体から十分に遠方にあるものとする。Ｍは、基準体Ｋに写り込んだ光源Ｌの位置を示し、Ｒは、基準体Ｋの半径を示し、ｘは、基準体Ｋに写り込んだ光源Ｌの位置ＭのＸ成分を示し、ｙは、基準体Ｋに写り込んだ光源Ｌの位置ＭのＹ成分を示し、ｒは、ＯＭ間の距離を示す。また、θは、位置Ｍの天頂角を示し、φは、位置Ｍの方位角を示す。光源Ｌの位置は、天頂角θおよび方位角φの組み合わせによって表される。
【００２８】
図５の（ａ）から、方位角φは、下記の式（Ｉ）より求まる。
【００２９】
【数１】
2017225093.tif 000003
【００３０】
また、図５の（ｂ）から、天頂角θは、下記の式（ＩＩ）より求まる。
【００３１】
【数２】
2017225093.tif 000004
【００３２】
つまり、天頂角θおよび方位角φは、Ｒ、ｘおよびｙから求まる。なお、Ｒ、ｘおよびｙは、撮像部２が撮像した画像から画素数として求めることができる。特定部４は、求めた天頂角θおよび方位角φから、光源Ｌの位置（θ，φ）を特定する。特定部４は、基準体Ｋに写り込んだ光源Ｌの位置Ｍ毎に、光源Ｌの位置（θ，φ）を特定する。
【００３３】
続いて、生成部５は、撮像部２が撮像した被写体Ｈの画像と、特定部４が特定した光源の位置とを対応付けた対応テーブルを生成する（ステップＳ２）。生成部５が生成する対応テーブルの例を、表１を用いて説明する。表１は、生成部５が生成する対応テーブルを説明するための表である。
【００３４】
【表１】
2017225093.tif 000005
【００３５】
表１では、撮像された被写体Ｈの画像は、ｎ枚である。生成部５は、表１に示すように、撮像部２が撮像した画像（表中では、被写体画像）と、特定部４が当該画像から特定した光源Ｌの位置（θｎ，φｎ）（表中では、天頂角θｎおよび方位角φｎ）とを対応付ける。
【００３６】
このように、本実施形態に係る撮像装置１０によれば、撮像部２が被写体Ｈを撮像した画像から光源の位置を特定することができる。つまり、どの位置にある光源からの光を被写体Ｈに照射して撮像した画像であるのかという情報を、撮像部２が撮像した画像から取り込むことができる。そのため、本実施形態に係る撮像装置１０では、被写体Ｈを撮像した画像と光源の位置との対応付けをより容易に行うことができる。
【００３７】
本実施形態に係る撮像装置１０では、どの位置にある光源からの光を被写体Ｈに照射して撮像した画像であるのかという情報を得るために、被写体Ｈの撮像と光源の発光とを同期して行ない、被写体Ｈの撮像と同時に光源の位置を取得する必要がない。したがって、本実施形態に係る撮像装置１０では、撮像を完了するまでの時間を短縮することができる。
【００３８】
〔実施形態２〕
本発明の第２の実施の形態について説明すれば、以下のとおりである。
【００３９】
＜撮像装置２０＞
図６は、本実施形態に係る撮像装置２０の構成を示すブロック図である。図６に示すように、撮像装置２０では、実施形態１に係る撮像装置１０の構成に加えて、制御部６が推測部７をさらに備えている。推測部７は、生成部５が生成した対応テーブルを参照して、被写体Ｈの反射特性を推測する。
【００４０】
なお、本実施形態に係る撮像装置２０は、制御部６が推測部７を備えていること以外は、実施形態１に係る撮像装置１０と同様の構成を有している。そのため、実施形態１において説明した部材と同様の機能を有する部材については、同じ番号を付し、その説明を省略する。
【００４１】
＜撮像方法＞
本実施形態に係る撮像装置２０による被写体Ｈの撮像方法について、図７を参照して説明する。図７は、本実施形態に係る撮像装置２０が被写体Ｈを撮像してから被写体Ｈの反射特性を推測するまでのフローを示す図である。なお、実施形態１において説明した工程と同様の工程については、その説明を省略する。
【００４２】
まず、撮像部２は、基準体Ｋと並置された被写体Ｈを撮像する（ステップＳ１０）。次に、特定部４は、撮像部２が撮像した画像から、光源の位置を特定する（ステップＳ１１）。そして、生成部５は、撮像部２が撮像した画像と、特定部４が特定した光源の位置とを対応付けた対応テーブルを生成する（ステップＳ１２）。ここまでの工程は、実施形態１において説明したとおりである。
【００４３】
次に、推測部７は、生成部５が生成した対応テーブルを参照して、被写体Ｈの反射特性を推測する（ステップＳ１３）。推測部７による被写体Ｈの反射特性の推測方法の一例を、図８を用いて説明する。図８は、推測部７による被写体Ｈの反射特性の推測方法を説明するための図である。
【００４４】
図８において、被写体Ｈの表面上の任意の点Ｏを原点とした三次元座標を設定する。光源Ｌからの被写体Ｈの点Ｏへの入射光は、被写体Ｈの表面上で反射し、その反射光を撮像装置２０の撮像部２が撮像する。
【００４５】
光源Ｌからの被写体Ｈの点Ｏへの入射光の方向（すなわち、光源Ｌの位置）は、天頂角θｉおよび方位角φｉの組み合わせによって示され、被写体Ｈの点Ｏから撮像装置２０への反射光の方向は、天頂角θｏおよび方位角φｏの組み合わせで示される。被写体Ｈの反射特性は、これら４つの角度（θｉ、φｉ、θｏおよびφｏ）の関数（双方向反射分布関数（ＢＲＤＦ））として示される。
【００４６】
光源Ｌからの被写体Ｈの点Ｏへの入射光の放射輝度をＬ（θｉ，φｉ）とし、被写体Ｈの点Ｏから撮像装置２０への反射光の放射輝度をＶθｏ，φｏとすると、反射光の放射輝度Ｖθｏ，φｏは、下記の式（ＩＩＩ）のとおりに表せる。
【００４７】
【数３】
2017225093.tif 000006
【００４８】
特定部４は、撮像部２が撮像した画像における基準体Ｋに写り込んだ光源の位置から、光源Ｌの位置（θｉ，φｉ）を特定することができる。また、推測部７は、撮像部２が撮像した被写体Ｈの画像と、特定部４が特定した光源Ｌの位置とを対応付けた対応テーブルを参照することにより、光源Ｌの種々の位置における入射光の放射輝度Ｌ（θｉ，φｉ）および反射光の放射輝度Ｖθｏ，φｏを取得することができる。
【００４９】
推測部７は、これらの光源Ｌの位置（θｉ，φｉ）、入射光の放射輝度Ｌ（θｉ，φｉ）および反射光の放射輝度Ｖθｏ，φｏ、ならびに既知の撮像装置２０の位置（θｏ，φｏ）を、上記の式（ＩＩＩ）に代入し、それにより算出した連立方程式を解くことで、ＢＲＤＦ、すなわち被写体Ｈの反射特性を求めることができる。
【００５０】
このように、本実施形態に係る撮像装置２０では、推測部７が、撮像部２が撮像した画像と、特定部４によって特定された光源の位置とを対応付けた対応テーブルを参照して、被写体Ｈの反射特性を推測することができる。これにより、画像処理により物体に質感を持たせた画像を生成する際に、本実施形態に係る撮像装置２０において推測された反射特性を利用して、当該物体に対する照射光の影響を再現することができる。
【００５１】
〔実施形態３〕
本発明の第３の実施の形態について説明すれば、以下のとおりである。
【００５２】
＜撮像装置３０＞
図９は、本実施形態に係る撮像装置３０の構成を示すブロック図である。図９が示すように、撮像装置３０は、実施形態１に係る撮像装置１０の構成に加えて、光源部８および光源制御部９をさらに備えている。
【００５３】
光源部８は、基準体Ｋ’に光を照射する。また、光源制御部９は、光源部８による光の照射を制御する。
【００５４】
図１０に、本実施形態に係る撮像装置３０の構成を示す概略図を示す。本図に示すように、光源部８は、基準体Ｋ’に対して種々の位置から光を照射できるように、基準体Ｋ’を中心とした半球上に複数の光源Ｌを備えている。光源制御部９は、光源部８の複数の光源Ｌのうちの１つの光源Ｌから光を照射させるように光源部８を制御する。
【００５５】
各光源Ｌの位置は既知であり、基準体Ｋの中心を原点とする三次元座標を設定すると、各光源Ｌの位置は、天頂角θおよび方位角φの組み合わせにより表される。基準体Ｋ’は、未知の反射特性を有する物体であり、本図では円筒形状の物体である。
【００５６】
なお、本実施形態に係る撮像装置３０は、光源部８を備えていること以外は、実施形態１に係る撮像装置１０と同様の構成を有している。そのため、実施形態１において説明した部材と同様の機能を有する部材については、同じ番号を付し、その説明を省略する。
【００５７】
＜撮像方法＞
本実施形態に係る撮像装置３０による被写体Ｈの撮像方法について、図１１を参照して説明する。図１１は、本実施形態に係る撮像装置３０が基準体Ｋ’を撮像してから対応テーブルを生成するまでのフローを示す図である。なお、実施形態１および２において説明した工程と同様の工程については、その説明を省略する。
【００５８】
まず、撮像部２は、光源部８によって光が照射された基準体Ｋ’を撮像する（ステップＳ２０）。より詳細に説明すると、光源制御部９は、光源部８が有する複数の光源Ｌのうちの１つの光源Ｌから光を照射させ、撮像部２は、１つの光源Ｌによって光が照射された基準体Ｋ’を撮像する。そして、光源制御部９は、別の光源Ｌから光を照射させ、撮像部２は、再度、別の光源Ｌによって光が照射された基準体Ｋ’を撮像する。撮像部２は、この作業を光源部８の全光源Ｌについて実施する。
【００５９】
図１２に、撮像部２によって撮像された画像を示す。各光源Ｌの位置（θ，φ）をＰ（Ｘ，Ｙ）で示すと、図１２に示すように、撮像部２により、位置Ｐ（Ｘ，Ｙ）の光源Ｌから光を照射させて基準体Ｋ’を撮像した画像が、光源Ｌ毎に得ることができる。なお、撮像部２により、基準体Ｋ’において光源Ｌの光が写り込んだ画像が、光源Ｌ毎に得ることができるとも換言できる。
【００６０】
次に、生成部５は、光源Ｌから光を照射させて撮像部２が撮像した基準体Ｋ’の画像と、当該光源Ｌの位置とを対応付けた基準対応テーブルを生成する（ステップＳ２１）。この基準対応テーブルを参照することにより、基準体Ｋ’の反射特性を把握することができる。
【００６１】
続いて、撮像部２は、基準体Ｋ’と並置された被写体Ｈを撮像する（ステップＳ２２）。この工程は、実施形態１において説明したとおりである。
【００６２】
次に、特定部４は、撮像部２が撮像した画像から、光源の位置を特定する（ステップＳ２３）。上述したように、特定部４は、撮像部２が撮像した画像における基準体Ｋ’の反射特性から、光源の位置を特定する。より具体的には、特定部４は、基準対応テーブル、および撮像部２が撮像した画像から、光源の位置を特定する。
【００６３】
例えば、特定部４は、撮像部２が撮像した画像と、基準対応テーブルに含まれる画像とをマッチングすることにより、光源の位置を特定することができる。マッチングの方法に特に限定はないが、例として、撮像部２が撮像した画像における基準体Ｋ’に写り込んだ光源の位置と、基準対応テーブルに含まれる画像における基準体Ｋ’に写り込んだ光源の位置とをマッチングする方法が挙げられる。あるいは、撮像部が撮像した画像における基準体Ｋ’からの放射輝度と、基準対応テーブルに含まれる画像における基準体Ｋ’からの放射輝度とをマッチングする方法も挙げられる。
【００６４】
そして、生成部５は、撮像部２が撮像した画像と、特定部４が特定した光源の位置とを対応付けた対応テーブルを生成する（ステップＳ２４）。この工程は、実施形態１において説明したとおりである。
【００６５】
このように、本実施形態に係る撮像装置３０では、反射特性が未知の基準体Ｋ’であっても、光源Ｌから光を照射させて撮像部２が撮像した基準体Ｋ’の画像と、当該光源Ｌの位置とを対応付けた基準対応テーブルを事前に生成することにより、基準体Ｋ’の反射特性を把握することができる。つまり、特定部４は、撮像部２が撮像した画像と、基準対応テーブルに含まれる画像とをマッチングすることにより、光源Ｌの位置を特定することができ、被写体Ｈを撮像した第１の画像と光源の位置との対応付けをより容易に行うことができる。
【００６６】
〔実施形態４〕
本発明の第４の実施の形態４について説明すれば、以下のとおりである。
【００６７】
＜撮像装置４０＞
図１３は、本実施形態に係る撮像装置４０の構成を示すブロック図である。図１３が示すように、撮像装置４０では、実施形態１における基準体Ｋの代わりに撮像素子Ｓが被写体Ｈと並置されている。撮像素子Ｓは、被写体Ｈと並置された状態で撮像を行い、撮像部２は、撮像素子Ｓと並置された被写体Ｈを撮像する。なお、撮像素子Ｓによる撮像と、撮像部２による撮像とは同期しており、光源と、撮像装置４０、被写体Ｈおよび撮像素子Ｓとの相対的な位置が同じ状態の間に、撮像素子Ｓおよび撮像部２は撮像を行う。
【００６８】
図１４に、本実施形態に係る撮像装置４０の構成を示す概略図を示す。本図に示すように、撮像装置４０（すなわち、撮像部２）と被写体Ｈと撮像素子Ｓとの相対的な位置は固定されており、三者の相対的な位置を維持したまま三者を上下左右に動かしたり、傾けさせたりすることにより、撮像装置４０は被写体Ｈを多角度から撮像する。
【００６９】
ここで、特定部４は、撮像部２が撮像した画像、および撮像素子Ｓが撮像した画像から、光源の位置を特定する。より具体的には、特定部４は、撮像部２が撮像した画像に対応する、撮像素子Ｓが撮像した画像に写り込んだ光源の位置から、光源の位置を特定する。生成部５は、撮像部２が被写体Ｈを多角度から撮像した画像の各々を、特定部４が特定した光源の位置と対応付けた対応テーブルを生成する。
【００７０】
なお、本実施形態に係る撮像装置４０は、基準体Ｋの代わりに撮像素子Ｓを並置していること以外は、実施形態１に係る撮像装置１０と同様の構成を有している。そのため、実施形態１において説明した部材と同様の機能を有する部材については、同じ番号を付し、その説明を省略する。
【００７１】
（撮像方法）
本実施形態に係る撮像装置４０による被写体Ｈの撮像方法について、図１５を参照して説明する。図１５は、本実施形態に係る撮像装置４０が被写体Ｈを撮像してから対応テーブルを生成するまでのフローを示す図である。なお、実施形態１において説明した工程と同様の工程については、その説明を省略する。
【００７２】
まず、撮像素子Ｓによる撮像と、撮像部２による撮像とは同期しており、撮像素子Ｓは、被写体Ｈと並置された状態で撮像を行い、同時に、撮像部２は、撮像素子Ｓと並置された被写体Ｈを撮像する（ステップＳ３０）。なお、ここで言う同時とは、撮像素子Ｓによる撮像と、撮像部２による撮像とが厳密な同時刻に行われる場合だけでなく、撮像素子Ｓによる撮像と、撮像部２による撮像とがずれて行われる場合も含む。すなわち、光源と、撮像装置４０、被写体Ｈおよび撮像素子Ｓとの相対的な位置が同じ状態の間に、撮像素子Ｓおよび撮像部２による撮像が行われればよい。
【００７３】
次に、特定部４は、撮像部２が撮像した画像、および撮像素子Ｓが撮像した画像から、光源の位置を特定する（ステップＳ３１）。上述したように、特定部４は、撮像部２が撮像した画像に対応する、撮像素子Ｓが撮像した画像に写り込んだ光源の位置から、光源の位置を特定する。
【００７４】
図１６の（ａ）に、撮像素子Ｓによって撮像された画像を示し、図１６の（ｂ）に、撮像部２によって撮像された画像を示す。図１６の（ａ）に示すように、特定部４は、撮像素子Ｓが撮像した画像に写り込んだ光源の位置から、光源の位置Ｐ（Ｘ，Ｙ）を特定する。そして、図１６の（ｂ）に示すように、特定部４は、撮像素子Ｓによって撮像された画像に基づき特定した光源の位置を、当該画像に対応する、撮像部２が撮像した画像における光源の位置と特定する。
【００７５】
次に、生成部５は、撮像部２が撮像した画像と、特定部４が特定した光源の位置とを対応付けた対応テーブルを生成する（ステップＳ３２）。この工程は、実施形態１において説明したとおりである。
【００７６】
このように、本実施形態に係る撮像装置４０によれば、撮像部２が撮像した画像と、撮像素子Ｓが撮像した画像とから光源の位置を特定することができる。つまり、実施形態１と同様に、本実施形態に係る撮像装置４０では、被写体Ｈを撮像した画像と光源の位置との対応付けをより容易に行うことができる。
【００７７】
〔ソフトウェアによる実現例〕
撮像装置１０〜４０の制御ブロック（特に制御部６の特定部４、生成部５および推測部７）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
【００７８】
後者の場合、撮像装置１０〜４０は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
【００７９】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る撮像装置は、第１の光源から光が照射された被写体Ｈを撮像する第１の撮像部（撮像部２）と、上記第１の撮像部が撮像した第１の画像から、上記第１の光源の位置を特定する第１の特定部（特定部４）と、上記第１の画像と、上記第１の光源の位置とを対応付けた対応テーブルを生成する第１の生成部（生成部５）と、を備えている。
【００８０】
上記の構成によれば、第１の撮像部が被写体Ｈを撮像した第１の画像から第１の光源の位置を特定することができる。つまり、どの位置にある第１の光源からの光を被写体Ｈに照射して撮像した第１の画像であるのかという情報を、第１の撮像部が撮像した第１の画像から取り込むことができる。そのため、本発明の一態様に係る撮像装置では、被写体Ｈを撮像した第１の画像と光源の位置との対応付けをより容易に行うことができる。
【００８１】
本発明の一態様に係る撮像装置では、どの位置にある第１の光源からの光を被写体Ｈに照射して撮像した第１の画像であるのかという情報を得るために、被写体Ｈの撮像と第１の光源の発光とを同期して行ない、被写体Ｈの撮像と同時に第１の光源の位置を取得する必要がない。したがって、本発明の一態様に係る撮像装置では、撮像を完了するまでの時間を短縮することができる。
【００８２】
また、本発明の態様２に係る撮像装置は、上記態様１において、上記対応テーブルを参照して、上記被写体Ｈの反射特性を推測する推測部７をさらに備えている。
【００８３】
上記の構成によれば、推測部７が、第１の撮像部が撮像した第１の画像と、第１の特定部によって特定された第１の光源の位置とを対応付けた対応テーブルを参照して、被写体Ｈの反射特性を推測することができる。これにより、画像処理により物体に質感を持たせた画像を生成する際に、本発明の一態様に係る撮像装置において推測された反射特性を利用して、当該物体に対する照射光の影響を再現することができる。
【００８４】
また、本発明の態様３に係る撮像装置は、上記態様１または２において、上記被写体Ｈは、基準体Ｋと並置されており、上記第１の特定部は、上記第１の画像における上記基準体Ｋの反射特性から、上記第１の光源の位置を特定する。
【００８５】
上記の構成によれば、第１の撮像部が被写体Ｈを撮像した第１の画像における基準体Ｋの反射特性を利用して、第１の光源の位置を特定することができ、被写体Ｈを撮像した第１の画像と第１の光源の位置との対応付けをより容易に行うことができる。
【００８６】
また、本発明の態様４に係る撮像装置は、上記態様３において、上記基準体Ｋは、球体であり、上記第１の特定部は、上記第１の画像における上記基準体Ｋに写り込んだ上記第１の光源の位置から、上記第１の光源の位置を特定する。
【００８７】
上記の構成によれば、反射特性が既知の球体の基準体Ｋを用いることにより、第１の撮像部が被写体Ｈを撮像した第１の画像における基準体Ｋに写り込んだ第１の光源の位置を利用して、第１の光源の位置を特定することができ、被写体Ｈを撮像した第１の画像と第１の光源の位置との対応付けをより容易に行うことができる。
【００８８】
また、本発明の態様５に係る撮像装置は、上記態様３において、第２の光源から光が照射された上記基準体Ｋ’を撮像する第２の撮像部（撮像部２）と、上記第２の撮像部が撮像した第２の画像から、上記第２の光源の位置を特定する第２の特定部（特定部４）と、上記第２の画像と、上記第２の光源の位置とを対応付けた基準対応テーブルを生成する第２の生成部（生成部５）と、をさらに備え、上記第１の特定部は、上記基準対応テーブルおよび上記第１の画像から、上記第１の光源の位置を特定する。
【００８９】
上記の構成によれば、反射特性が未知の基準体Ｋ’であっても、第２の光源から光を照射させて第２の撮像部が撮像した基準体Ｋ’の第２の画像と、当該第２の光源の位置とを対応付けた基準対応テーブルを事前に生成することにより、基準体Ｋ’の反射特性を把握することができる。つまり、第１の特定部は、第１の撮像部が撮像した第１の画像と、基準対応テーブルに含まれる第１の画像とをマッチングすることにより、第１の光源の位置を特定することができ、被写体Ｈを撮像した第１の画像と第１の光源の位置との対応付けをより容易に行うことができる。
【００９０】
また、本発明の態様６に係る撮像装置は、上記態様１または２において、上記被写体Ｈは、撮像素子Ｓと並置されており、上記第１の特定部は、上記撮像素子Ｓが撮像した画像および上記第１の画像から、上記第１の光源の位置を特定する。
【００９１】
上記の構成によれば、第１の撮像部が撮像した第１の画像と、撮像素子Ｓが撮像した画像とから第１の光源の位置を特定することができ、被写体Ｈを撮像した第１の画像と第１の光源の位置との対応付けをより容易に行うことができる。
【００９２】
また、本発明の態様７に係る撮像方法は、光源から光が照射された被写体Ｈを撮像する撮像工程と、上記撮像工程で撮像した画像から、上記光源の位置を特定する特定工程と、上記撮像工程で撮像した上記画像と、上記光源の位置とを対応付けた対応テーブルを生成する生成工程と、を包含する。
【００９３】
上記の方法によれば、被写体Ｈを撮像した画像と光源の位置との対応付けをより容易に行うことができる。
【００９４】
本発明の各態様に係る撮像装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記撮像装置が備える特定部及び生成部として動作させることにより上記撮像装置をコンピュータにて実現させる撮像装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。
【００９５】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１０〜４０  撮像装置
２  撮像部
３  制御部
４  特定部
５  生成部
６  制御部
７  推測部
８  光源部
９  光源制御部
【図１】
2017225093.tif 000007
【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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