(57)【要約】【課題】物体の質感をより正確に再現可能な当該物体の反射特性を取得する技術を提供する。【解決手段】情報処理装置は、所与の方向から光が照射されている物体からの反射光を複数の方向から受光して得られる複数の測定値を取得する取得手段と、複数の測定値に基づいて、物体の表面に関して所与の方向に対応する鏡面反射方向の反射光成分である鏡面反射光の特性と、物体の内部で散乱や吸収を受けた反射光成分である内部拡散反射光の特性と、物体の表面で拡散した反射光成分である表皮拡散反射光の特性と、を導出する導出手段と、を有する。【選択図】図１
2017207367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所与の方向から光が照射されている物体からの反射光を複数の方向から受光して得られる複数の測定値を取得する取得手段と、
前記複数の測定値に基づいて、前記物体の表面に関して前記所与の方向に対応する鏡面反射方向の反射光成分である鏡面反射光の特性と、前記物体の内部で散乱や吸収を受けた反射光成分である内部拡散反射光の特性と、前記物体の表面で拡散した反射光成分である表皮拡散反射光の特性と、を導出する導出手段と、
を有することを特徴とする情報処理装置。
【請求項２】
前記導出手段によって導出された前記鏡面反射光の特性と前記内部拡散反射光の特性と前記表皮拡散反射光の特性とに基づいて、前記物体に関する反射特性プロファイルを生成する生成手段を更に有する
ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記複数の測定値は、反射前の光の偏光方向と平行となる偏光条件で受光した第１の測定値群と、反射前の光の偏光方向と直交する偏光条件で受光した第２の測定値群と、を含み、
前記導出手段は、前記第１の測定値群における最大値と最小値との差に基づいて前記鏡面反射光の特性を導出し、前記第２の測定値群における平均値に基づいて前記内部拡散反射光の特性を導出し、前記鏡面反射方向ではない前記第１の測定値群の測定値と前記第２の測定値群の測定値との差に基づいて前記表皮拡散反射光の特性を導出する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記導出手段は、前記表皮拡散反射光の特性を互いに異なる２以上の方向に関して導出する
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記物体の表面形状及び屈折率に関する情報を取得する物体情報取得手段を更に有し、
前記導出手段は、前記物体情報取得手段により取得された前記表面形状及び前記屈折率に基づいて前記表皮拡散反射光の特性を導出する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の情報処理装置。
【請求項６】
表面形状と屈折率との組み合わせに対応する表皮拡散特性を格納する反射特性テーブルを保持する記憶手段を更に有し、
前記導出手段は、前記反射特性テーブルから、前記物体情報取得手段により取得された前記表面形状及び前記屈折率の組み合わせに対応する表皮拡散特性を選択する
ことを特徴とする請求項５に記載の情報処理装置。
【請求項７】
前記取得手段は、物体からの反射光を測定する外部測定装置により得られた複数の測定値を通信を介して取得する
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の情報処理装置。
【請求項８】
物体の反射特性を導出する方法であって、
所与の方向から光が照射されている物体からの反射光を複数の方向から受光して得られる複数の測定値を取得する取得工程と、
前記複数の測定値に基づいて、前記物体の表面に関して前記所与の方向に対応する鏡面反射方向の反射光成分である鏡面反射光の特性と、前記物体の内部で散乱や吸収を受けた反射光成分である内部拡散反射光の特性と、前記物体の表面で拡散した反射光成分である表皮拡散反射光の特性と、を導出する導出工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
コンピュータを、請求項１乃至７の何れか１項に記載の情報処理装置の各手段として機能させるためのプログラム。
【請求項１０】
物体に関する反射特性プロファイルであって、
前記物体の表面に関して鏡面反射方向の反射光成分である鏡面反射光の特性情報と、
前記物体の内部で散乱や吸収を受けた反射光成分である内部拡散反射光の特性情報と、
前記物体の表面で拡散した反射光成分である表皮拡散反射光の特性情報と、
を格納し、
前記表皮拡散反射光の特性情報は、互いに異なる２以上の方向に関する特性情報を含むことを特徴とする反射特性プロファイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の反射特性を取得する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
物体の反射特性を表現する方法として、双方向反射率分布関数（ＢＲＤＦ：Bidirectional Reflectance Distribution Function）がある。ＢＲＤＦは、物体の角度毎の反射特性を記述したものであり、ＢＲＤＦを再現することで、光源・視点に応じた物体の見え（質感）を再現することができる。ＢＲＤＦはそのまま取り扱うとデータ量が膨大となるため、反射モデルと呼ばれるモデルを定義し、当該モデルのパラメータによってＢＲＤＦを近似・表現する方法が用いられることが多い。
【０００３】
反射モデルとしては、物体表面での入射光に対する正反射方向の反射光の特性を示す鏡面反射特性と、正反射方向以外の方向に反射される反射光の特性を示す拡散反射特性の２つに分けて表現するモデルが一般的である。例えば、特許文献１には、印刷物に対し正反射光と拡散反射光のそれぞれの測色値を利用して、観察照明下における印刷物の画像をモニタ上で再現する技術が記載されている。
【０００４】
また、拡散反射光には内部拡散反射光と表皮拡散反射光が含まれることが知られている。内部拡散反射光は、物体内部での散乱、吸収を受けた光が表面から再び出てくる光であり、表皮拡散反射光は、物体表面の微細凹凸のために四方に拡散反射する光である。例えば、特許文献２には、記録紙からの拡散反射光に含まれる内部拡散反射光の偏光成分を検出し、当該記録紙の種類を特定する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−４４４２１号公報
【特許文献２】特開２０１３−１８１７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
物体の質感を再現するためには、上述した鏡面反射特性と拡散反射特性を正確に取得し再現すればよい。しかしながら、上述のように拡散反射には内部拡散反射光と表皮拡散反射光という性質の異なる２つの反射光成分が含まれ、拡散反射特性は観察光源によって非線形に変化する。そのため、例えば、ある測定光源下における拡散反射特性を再現したとしても、他の観察光源下における拡散反射光は再現できないことになる。
【０００７】
本発明はこのような問題を鑑みてなされたものであり、物体の質感をより正確に再現可能な当該物体の反射特性を取得する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の問題点を解決するため、本発明に係る情報処理装置は以下の構成を備える。すなわち、情報処理装置は、所与の方向から光が照射されている物体からの反射光を複数の方向から受光して得られる複数の測定値を取得する取得手段と、前記複数の測定値に基づいて、前記物体の表面に関して前記所与の方向に対応する鏡面反射方向の反射光成分である鏡面反射光の特性と、前記物体の内部で散乱や吸収を受けた反射光成分である内部拡散反射光の特性と、前記物体の表面で拡散した反射光成分である表皮拡散反射光の特性と、を導出する導出手段と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、物体の質感をより正確に再現可能な当該物体の反射特性を取得する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】入射光に対する物体からの反射光を説明する模式図である。
【図２】第１実施形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態に係る画像処理装置が実行する処理のフローチャートである。
【図４】測定部による反射光の測定方法を説明する図である。
【図５】測定ファイルを例示する図である。
【図６】測定画像に基づく複数の測定ファイルの生成を説明する図である。
【図７】３種類の反射光成分と測定値との対応関係を説明する図である。
【図８】算出部１０３が実行する処理のフローチャートである。
【図９】算出部１０４が実行する処理のフローチャートである。
【図１０】算出部１０５が実行する処理のフローチャートである。
【図１１】Ｓ１４３の処理の詳細フローチャートである。
【図１２】反射特性プロファイルを例示する図である。
【図１３】他の形態の反射特性プロファイルを例示する図である。
【図１４】第２実施形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】第２実施形態に係る画像処理装置が実行する処理のフローチャートである。
【図１６】測定ファイルを例示する図である。
【図１７】第３実施形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】第３実施形態に係る画像処理装置が実行する処理のフローチャートである。
【図１９】測定ファイルを例示する図である。
【図２０】算出部３０６が実行する処理のフローチャートである。
【図２１】表皮拡散反射光の特性テーブルを例示する図である。
【図２２】反射特性プロファイルに基づく画像の形成を説明する図である。
【図２３】画像処理装置のハードウェア構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。なお、以下の実施の形態はあくまで例示であり、本発明の範囲を限定する趣旨のものではない。
【００１２】
（第１実施形態）
本発明に係る情報処理装置の第１実施形態として、物体の反射光を測定する測定部により得られたデータを処理する画像処理装置を例に挙げて以下に説明する。
【００１３】
＜反射光の成分＞
図１（ａ）は、入射光に対する物体からの反射光を説明する模式図である。図示されるように反射光には、正反射方向の反射光である鏡面反射光と、正反射方向以外の方向の反射光である拡散反射光と、が含まれる。また、拡散反射光には、物体内部での散乱、吸収を受けた光が表面から再び出てくる内部拡散反射光と、物体表面の微細凹凸のために四方に拡散反射する表皮拡散反射光と、が含まれる。
【００１４】
内部拡散反射光は物体の色吸収率により変化し、表皮拡散反射光は物体の表面形状と物体の素材の屈折率によって変化する特性を持つ。そのため、観察光源の幾何条件や光量が変化した際にはそれぞれ異なる変化量となる。
【００１５】
例えば、図１（ｂ）に例示的に示すように、視点Ａ（０度方向）からの観察と、視点Ｂ（６０度方向）からの観察とでは、反射光の絶対量や成分割合が異なる。そのため、拡散反射光の光量を一致させただけでは視点位置が変化した際の色の見え方の変化を再現することは出来ない。従って、物体の色や光沢といった質感を正確に再現するためには物体の反射特性を、鏡面反射特性、内部拡散反射特性、表皮拡散反射特性に分けて取得して再現する必要がある。
【００１６】
そこで、第１実施形態では、物体の反射光の光量を複数の角度から測定し、上述の３つの反射特性を導出する手法について説明する。特に、異なる偏光条件のもとで取得された物体の反射光の光量に基づき上述の３つの反射特性を算出する手法について説明する。
【００１７】
＜装置構成＞
図２は、第１実施形態に係る画像処理装置１０１の構成を示すブロック図である。測定部１０２は、物体の反射光量を測定する機能部である。算出部１０３は、測定部１０２で測定した測定値群から鏡面反射光の特性を算出する機能部である。算出部１０４は、測定部１０２で測定した測定群から内部拡散反射光の特性を算出する機能部である。算出部１０５は、測定部１０２で測定した測定値群から表皮拡散反射光の特性を算出する機能部である。なお、図２においては、測定部１０２を、外部測定装置として記載しているが、画像処理装置１０１が備えるように構成してもよい。
【００１８】
生成部１０６は、算出部１０３〜１０５により算出された鏡面反射光、内部拡散反射光、表皮拡散反射光の各特性に基づいて、所定のフォーマットのデータ（プロファイル）を生成する機能部である。データ保持部１０７は、生成されたデータを保持する。
【００１９】
図２３は、画像処理装置１０１のハードウェア構成図である。画像処理装置１０１は、ＣＰＵ１００１、メインメモリ１００２、ＨＤＤ１００３、汎用インタフェース（Ｉ／Ｆ）１００４、モニタ１００５、メインバス１００６、指示入力部１００７、測定部インタフェース（Ｉ／Ｆ）１０８を備える。
【００２０】
汎用Ｉ／Ｆ１０４は、例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）である。また、イーサネット（登録商標）などの通信インタフェースを利用してもよい。指示入力部１０７は、ユーザからの操作を受け付けるキーボードやマウス等の機器である。測定部Ｉ／Ｆ１０８は、測定部１０２と接続するためのインタフェースである。
【００２１】
以下の説明においては、図２に示す画像処理装置１０１の各機能部をＣＰＵ１００１がソフトウェアプログラムを実行することによって実現する形態について説明する。ただし、画像処理装置１０１の各機能部の一部又は全部を、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）やＦＰＧＡなどのハードウェアにより処理するよう構成してもよい。ここで、ＦＰＧＡは、field programmable gate arrayの略である。
【００２２】
ＣＰＵ１００１は、指示入力部１００７に対するユーザの指示により、ＨＤＤ１００３に格納されているアプリケーションを起動する。そして、アプリケーションをメインメモリ１００２に展開すると共にモニタ１００５にユーザインタフェースを表示する。続いて、ＨＤＤ１００３に格納されている各種データが、ＣＰＵ１００１からの指令に基づきメインメモリ１０２に転送される。メインメモリ１０２に転送された各種データは、ＣＰＵ１０１からの指令により所定の演算処理が行われる。演算処理の結果は、例えばモニタ１０５上に表示される。
【００２３】
＜装置の動作＞
図３は、第１実施形態に係る画像処理装置１０１が実行する処理のフローチャートである。
【００２４】
ステップＳ１１において、画像処理装置１０１は、測定部１０２に対して測定の指示を行い、測定により得られた測定値群を含む測定ファイルを取得する。
【００２５】
図４は、測定部による反射光の測定方法を説明する図である。また、図５は、測定ファイルを例示する図である。測定ファイルにおいて、測定ＩＤはそれぞれの測定サンプルを識別するためのＩＤである。ここでは、先頭文字は測定対象の名称を表し、末尾数字は測定角度を変えて測定した際の連番を表す。
【００２６】
入射仰角（θｉ）、受光仰角（θｒ）、入射方位角（φｉ）、受光方位角は（φｒ）は、試料面（物体）への光の入射方向、及び、受光部での受光方向を表す。それぞれ、図４（ａ）に示すように定義される。なお、ここでは、光源からの照射方向である入射仰角（所与の方向）を４５°に固定し、光源の入射方位角を０°〜１８０°まで３０度刻みで変化させる。また、受光部の受光仰角を−６０°〜６０°まで５°刻みで変化させ、受光部の受光方位角を０°〜１８０°まで３０°刻みで変化させることを想定する。ただし、別の角度条件、刻み幅で測定した測定値を測定ファイルに記述してもよい。
【００２７】
ＸＹＺ（平行）及びＸ’Ｙ’Ｚ’（直交）は、上述の角度条件下にて、反射光を測定した際のＸＹＺ三刺激値が記述される。特に、ＸＹＺ（平行）は、図４（ｂ）に示すように光源側（反射前の光）と受光側（反射後の光）で偏光フィルタの向きが平行となる場合の測定値が記述される。一方、Ｘ’Ｙ’Ｚ’（直交）は、図４（ｃ）に示すように光源側と受光側で偏光フィルタの向きが直交となる場合の測定値が記述される。
【００２８】
ＸＹＺ（平行）は、光源がうつりこむ正反射方向（鏡面反射方向）の角度の測定値は鏡面反射光の特性を表し、それ以外の角度における測定値は拡散反射光の特性を表す。Ｘ’Ｙ’Ｚ’（直交）は、内部拡散反射光の特性を表す。なお、反射光に加えて、反射光の半値幅や反射光が拡散反射光と同等の強度となる角度情報を取得し、鏡面反射光の特性として併せて保持してもよい。
【００２９】
図７は、３種類の反射光成分と測定値との対応関係を説明する図である。具体的には、横軸を角度、縦軸を反射輝度とし、角度を変えて物体を測定した際の輝度を模式的に表した図である。測定ファイルに記述されるＸＹＺ（平行）の測定値は、図７の黒丸に相当し、Ｘ’Ｙ’Ｚ’（直交）の測定値は図７の白丸に相当する。
【００３０】
そこれ、正反射方向の角度における反射光のＸＹＺ（平行）から、正反射方向以外の角度におけるＸＹＺ（平行）を減算することで鏡面反射光の特性を算出する。また、正反射方向以外の角度におけるＸＹＺ（平行）から、Ｘ’Ｙ’Ｚ’（直交）を減算することで表皮拡散反射を算出する。
【００３１】
なお、物体の反射光を受光するセンサとしてカメラ等の２次元センサを使用してもよい。その場合、例えば、測定ＩＤは取得した画像のｘｙ座標を示し、記述される測定値はカメラの撮影信号値を示すＲＧＢ値が記述される。
【００３２】
図６は、２次元センサを用いて取得した測定画像に基づく複数の測定ファイルの生成を説明する図である。図６に示すように、画像データの位置毎に図５で説明した測定ファイルが保持される。尚、撮影値とＸＹＺ三刺激値との対応関係は、測定前にカメラ撮影値がＸＹＺ三刺激値と輝度線形性を保証するようにキャリブレーションするとよい。ただし、測定後に撮影値とＸＹＺ三刺激値の間で輝度線形性を保証するための変換を行ってもよい。２次元センサはＲＧＢカメラに限定されず、ＸＹＺ三刺激値を測定するＸＹＺカメラを用いてもよいし、物体の分光反射輝度を測定するマルチバンドカメラを用いてもよい。
【００３３】
ステップＳ１２において、算出部１０３は、Ｓ１１で取得した測定値に基づいて鏡面反射光を算出する。尚、算出部１０３の処理の詳細は後述する。ステップＳ１３において、算出部１０４は、Ｓ１１で取得した測定値に基づいて内部拡散反射光を算出する。尚、算出部１０４の処理の詳細は後述する。ステップＳ１４において、算出部１０５は、Ｓ１１で取得した測定値に基づいて表皮拡散反射光を算出する。尚、算出部１０５の処理の詳細は後述する。
【００３４】
ステップＳ１５において、生成部１０６は、Ｓ１２で算出した鏡面反射光、Ｓ１３で算出した内部拡散反射光、Ｓ１４で算出した表皮拡散反射光に基づいて、反射特性プロファイルを生成する。そして、生成されたプロファイルをデータ保持部１０７に保持する。
【００３５】
図１２は、反射特性プロファイルを例示する図である。図１２では、物体を測定した際の光源情報と、鏡面反射光、内部拡散反射光、表皮拡散反射光それぞれのＸＹＺ三刺激値を記述するよう構成している。なお、表皮拡散反射光については、等方的に反射する場合は代表値を１つ記述し、等方的に反射しない場合は各角度における表皮拡散反射光を記述するように構成するとよい。
【００３６】
尚、プロファイルの形式は図１２に限定されない。例えば、センサにカメラを使用した場合では、図１３に示すように、画像の各ｘｙ座標に対して、鏡面反射光、内部拡散反射光、表皮拡散反射光のＸＹＺ三刺激値を保持するよう構成してもよい。また、図１３では３つの反射光それぞれに対して個別の画像を保持しているが、１つの画像に複数のレイヤーを持たせて各反射光の特性を保持させてもよい。また、データとして保持する各反射光の特性は、ＸＹＺ三刺激値の表現に限定されず、輝度反射率や撮影信号値、または分光反射輝度や分光反射率でもよい。
【００３７】
＜算出部１０３の動作（Ｓ１２）＞
図８は、算出部１０３が実行する処理のフローチャートである。具体的には、Ｓ１２にて実行される鏡面反射光の特性を算出する処理のフローチャートである。
【００３８】
ステップＳ１２１において、算出部１０３は、Ｓ１１で取得した測定値群が記述された測定ファイルを参照し、同一測定ＩＤおける測定値を取得する。同一測定ＩＤとは測定ＩＤの先頭文字が同一である測定ＩＤを指す。また、測定ファイルが図６に示すような画像ファイルの場合は同一座標における測定値を取得する。
【００３９】
ステップＳ１２２において、算出部１０３は、Ｓ１２１で取得した測定値の中から、偏光状態（偏光方向）が平行条件で測定された三刺激値を示すＸＹＺ（平行）の最大値（ｍａｘ）と最小値（ｍｉｎ）の差分を式（１）により算出する。
【００４０】
【数１】
2017207367.tif 000003
【００４１】
ここで、Ｘｓは、鏡面反射光のＸ値、Ｙｓは、鏡面反射光のＹ値、Ｚｓは、鏡面反射光のＺ値である。
【００４２】
尚、ここでは鏡面反射をＸＹＺ（平行）の最大値と最小値との差分値から算出しているが、所定の角度におけるＸＹＺ（平行）の値を参照して差分値を算出する方法を用いてもよい。例えば、光源の入射角度が４５度であれば、正反射方向の角度である受光角度４５度でのＸＹＺ値から、４５度から一番角度が離れる１８０度でのＸＹＺ値を減算することにより鏡面反射を算出してもよい。
【００４３】
ステップＳ１２３において、算出部１０３は、Ｓ１２２で算出したＹｓを光源の入射光の輝度Ｙｐで除算することで鏡面反射率Ｙｓｒを算出する。ステップＳ１２４において、算出部１０３は、Ｓ１２２、及びＳ１２３で算出した鏡面反射光（ＸＹＺ値）と反射率（Ｙｓｒ）をバッファに保存する。
【００４４】
ステップＳ１２５において、算出部１０３は、全ての測定ＩＤについて鏡面反射光の特性を算出したかどうか判定し、算出した場合は処理を終了し、算出していなければＳ１２１に戻り、処理を進める。
【００４５】
＜算出部１０４の動作（Ｓ１３）＞
図９は、算出部１０４が実行する処理のフローチャートである。具体的には、Ｓ１３にて実行される内部拡散反射光の特性を算出する処理のフローチャートである。
【００４６】
ステップＳ１３１において、算出部１０４は、Ｓ１１で取得した測定値群が記述されたファイルを参照し、同一測定ＩＤにおける測定値を取得する。同一測定ＩＤとは測定ＩＤの先頭文字が同一である測定ＩＤを指す。また、測定ファイルが図６に示すような画像ファイルの場合は同一座標における測定値を取得する。
【００４７】
ステップＳ１３２において、算出部１０４は、Ｓ１３１で取得した測定値の中から同一ＩＤ内でのＸ’Ｙ’Ｚ’（直交）の値を全ての角度について取得し、取得した測定値の平均値を算出する。内部拡散反射光は以下の式（２）で算出される。
【００４８】
【数２】
2017207367.tif 000004
【００４９】
ここで、ｎは、角度のサンプル数である。また、Ｘｉは、内部拡散反射光のＸ値、Ｙｉは、内部拡散反射光のＹ値、Ｚｉは、内部拡散反射光のＺ値である。
【００５０】
尚、ここでは、取得した同一ＩＤ内の全ての角度における測定値の平均値を内部拡散反射光として取得するが、最頻値や中央値など他の統計値を用いてもよい。また、所定の角度方向の反射光における単一のＸ’Ｙ’Ｚ’（直交）の測定値を内部拡散反射光として用いてもよい。
【００５１】
ステップＳ１３３において、算出部１０４は、Ｓ１３２で算出したＹｉを光源の入射光の輝度Ｙｐで除算することで内部拡散反射率Ｙｉｒを算出する。ステップＳ１３４において、算出部１０４は、Ｓ１３２、及びＳ１３３で算出した内部拡散反射光（ＸＹＺ値）と反射率（Ｙｉｒ）をバッファに保存する。
【００５２】
ステップＳ１３５において、算出部１０４は、全ての測定ＩＤについて内部拡散反射光の特性を算出したかどうか判定し、算出した場合は処理を終了し、算出していなければＳ１３１に戻り、処理を進める。
【００５３】
＜算出部１０５の動作（Ｓ１４）＞
上述したように、Ｓ１４では、表皮拡散反射光として拡散反射光から内部拡散反射光の差分値を算出する処理を行う。但し、測定ファイルに記述されるＸＹＺ（平行）には、角度によっては鏡面反射光が含まれる。そのため、鏡面反射光を含む角度を除外した上で表皮拡散反射光を算出する処理を行う。
【００５４】
更に、表皮拡散反射光が等方的に反射するか非等方的に反射するかを区別するための判定を行い、等方的に反射する場合は表皮拡散反射光の特性を１つ保存する。一方、非等方的に反射する場合は２以上の角度方向に関して角度ごとに表皮拡散反射光の特性を保存する。
【００５５】
ここでは、隣接する角度における表皮拡散反射光同士の輝度値の差分値を算出し、当該差分値が閾値より大きければ非等方的に反射すると判定し、閾値より小さければ等方的に反射すると判定する。しかし、等方、非等方を判定する方法はこれに限定されず、例えば、表皮拡散反射光の輝度値の標準偏差や尖度を算出し、頻度分布の形状から等方、非等方の判定を行ってもよい。また、等方、非等方の判定は行わず、表皮拡散反射光が等方、非等方に反射するかに関わらず、所定の角度方向における拡散反射光と内部拡散反射光の差分値を表皮拡散反射光として複数算出してこれを保持してもよい。
【００５６】
図１０は、算出部１０５が実行する処理のフローチャートである。具体的には、Ｓ１４にて実行される表皮拡散反射光の特性を算出する処理のフローチャートである。
【００５７】
ステップＳ１４１において、算出部１０５は、Ｓ１１で取得した測定値が記述されたファイルから同一測定ＩＤにおける測定値を取得する。同一測定ＩＤとは測定ＩＤの先頭文字が同一である測定ＩＤを指す。また、測定ファイルが図６に示すような画像ファイルの場合は同一座標における測定値を取得する。
【００５８】
ステップＳ１４２において、算出部１０５は、Ｓ１４１で取得した測定ファイルに記述されているＸＹＺ（平行）とＸ’Ｙ’Ｚ’（直交）とを参照し、式（３）を用いて表皮拡散反射光を角度条件毎に受光仰角θｒの個数だけ算出する。
【００５９】
【数３】
2017207367.tif 000005
【００６０】
ここで、ｋは、角度条件を示すインデックス値である。また、Ｘｌは、表皮拡散反射光のＸ値、Ｙｌは、表皮拡散反射光のＹ値、Ｚｌは、表皮拡散反射光のＺ値である。
【００６１】
ステップＳ１４３において、算出部１０５は、鏡面反射光を含む角度における反射光を除外する。Ｓ１４３の処理の詳細は後述する。ステップＳ１４４において、算出部１０５は、Ｓ１４３で鏡面反射光が除外された表皮拡散反射光を取得し、隣接する角度での表皮拡散反射光同士の輝度の差分値を算出する。
【００６２】
ステップＳ１４５において、算出部１０５は、Ｓ１４４で算出した差分値が閾値以上であるかどうかを全ての差分値について判定する。閾値以上の差分値が存在する場合はＳ１４７の処理へ進み、全ての差分値が閾値未満であればＳ１４６の処理進む。ここでは、閾値として、算出対象の表皮拡散反射光の輝度値の１０％の値を設定することを想定するが、他の割合を用いてもよい。
【００６３】
ステップＳ１４６において、算出部１０５は、表皮拡散反射光の特性をバッファに１つ保存する。ここでは、Ｓ１４５で閾値未満と判定された表皮拡散反射光の平均値を算出してバッファに保存する。ただし、最頻値や中央値などの他の統計値を用いてもよいし、所定の角度における表皮拡散反射光をバッファに保存してもよい。
【００６４】
ステップＳ１４７において、算出部１０５は、表皮拡散反射光の特性を角度毎に保存する。ここでは、全ての角度について表皮拡散反射光を保存することを想定するが、Ｓ１４５で閾値以上と判定された差分値に対応する角度における表皮拡散反射光のみを抽出して保存してもよい。
【００６５】
ステップＳ１４８において、算出部１０５は、全ての測定ＩＤについて表皮拡散反射光を算出したかどうかを判定する。算出した場合は処理を終了し、算出していなければＳ１４１へ戻り、処理を進める。
【００６６】
＜Ｓ１４３の詳細動作＞
ここでは、Ｓ１４３における反射光の中から鏡面反射光を含む角度での反射光を除外する方法について説明する。尚、ここでは、鏡面反射光と拡散反射光を区別するために、ＸＹＺ（平行）とＸ’Ｙ’Ｚ’（直交）の差分値から閾値を設定して鏡面反射光を含むか否かの判定を行う。しかし、鏡面反射光と拡散反射光の区別の方法はこれに限定されない。例えば、拡散反射光、または表皮拡散反射光の輝度値の標準偏差や尖度を算出して頻度分布の形状から鏡面反射光を含むか否かの判定を行ってもよい。
【００６７】
図１１は、Ｓ１４３の処理の詳細フローチャートである。ステップＳ１４３１において、算出部１０５は、Ｓ１４２で算出した表皮拡散反射光を取得する。ステップＳ１４３２において、算出部１０５は、Ｓ１４３１で取得した表皮拡散反射光の輝度が閾値未満であるかどうかを判定する。閾値未満である場合はＳ１４３３の処理へ進み、閾値以上である場合はＳ１４３４の処理へ進む。ここでは、鏡面反射光と拡散反射光の区別するための閾値として、Ｓ１４２で算出した表皮拡散反射光の輝度値を参照し、当該輝度値が最小となる値の２倍の輝度値を閾値として設定する。ただし、他の基準に基づく値を閾値として用いてもよい。
【００６８】
ステップＳ１４３３において、算出部１０５は、Ｓ１４３２で閾値未満と判定された反射光を鏡面反射光を含まない表皮拡散反射光としてバッファに保存する。ステップＳ１４３４において、算出部１０５は、全ての角度について鏡面反射光を含むかどうかの閾値判定を実施したかどうかを判定する。実施していれば処理を終了し、実施し終えていなければＳ１４３１へ戻って処理を進める。
【００６９】
以上の処理により、画像処理装置１０１は、物体における３つの反射光（鏡面反射光、内部拡散反射光、表皮拡散反射光）の反射特性情報を含むプロファイルを生成することが出来る。
【００７０】
＜プロファイルを用いた画像形成＞
３つの反射特性を保持するプロファイルの効果を説明するために、物体の色や光沢を再現するプリント物を作成する例について説明する。
【００７１】
一般的には、物体の拡散反射特性に基づき色材層（ＣＭＹＫインクの量や打ち方）を決定し、物体の鏡面反射特性に基づき光沢層（色材表面に打つクリアインクの量や打ち方）を決定する。しかしながら、光沢層は鏡面反射特性だけではなく、プリント物の表皮拡散反射特性にも影響を与えてしまう。そのため、プリント物の拡散反射特性も変化してしまい、再現対象の物体の正確な色や光沢を再現することができない。そこで、上述の３つの反射特性を保持するプロファイルに基づき画像を形成し、物体の色や光沢をより正確に再現するプリント物を作成する例について説明する。
【００７２】
図２２は、反射特性プロファイルに基づく画像の形成を説明する図である。具体的には、プロファイルに記載された３つの特性を実現するために、内部拡散反射特性に基づいて色材層のパラメータを算出し、表皮拡散反射特性と鏡面反射特性に基づいてクリアインク層のパラメータを算出する。算出された色材層とクリアインク層のパラメータに基づいてプリントデータを形成し、出力装置により出力することで、物体の色や光沢をより正確に再現したプリント物を得ることが可能となる。
【００７３】
以上説明したとおり第１実施形態によれば、物体の反射光を異なる複数の条件で測定した測定値群に基づいて、３つの反射特性（鏡面反射光、内部拡散反射光、表皮拡散反射光）を算出する。３つの反射特性を格納したプロファイルを画像形成に利用することにより、物体の反射特性をより正確に再現することが可能となる。
【００７４】
（第２実施形態）
第２実施形態では、反射光を測定する測定器において３つの反射特性を算出する形態について説明する。
【００７５】
＜装置構成＞
図１４は、第２実施形態に係る画像処理装置２０１の構成を示すブロック図である。測定部２０２は、物体の反射光を測定する機能部である。また、上述のように測定部２０２は、３つの反射特性を算出する機能を有している。
【００７６】
取得部２０３は、物体の鏡面反射光の特性を取得する機能部である。取得部２０４は、物体の内部拡散反射光の特性を取得する機能部である。取得部２０５は、物体の表皮拡散反射光の特性を取得する機能部である。
【００７７】
生成部２０６は、取得部２０３〜２０５により取得された鏡面反射光、内部拡散反射光、表皮拡散反射光の各特性に基づいて、所定のフォーマットのデータ（プロファイル）を生成する機能部である。データ保持部２０７は、生成されたデータを保持する。
【００７８】
＜装置の動作＞
図１５は、第２実施形態に係る画像処理装置２０１が実行する処理のフローチャートである。
【００７９】
ステップＳ２１において、画像処理装置２０１は、測定部２０２に対して測定の指示を行い、測定により得られた測定ファイルを取得する。なお、測定部２０２は、第１実施形態における算出部１０３〜１０５と同様の算出方法により、３つの反射特性を算出する。
【００８０】
図１６は、測定ファイルを例示する図である。測定ファイルには、第１実施形態における測定ファイル（図５）の項目に加えて、３つの反射特性が含まれている。すなわち、測定値群から算出された鏡面反射光、内部拡散反射光、表皮拡散反射光の特性が追記される。尚、ここでは、特性として三刺激値ＸＹＺを記述しているが、反射率を記述してもよいし、撮影信号値を示すＲＧＢ値を記述してもよい。ＲＧＢ値を記述する場合は、撮影信号値を輝度信号値に変換する変換プロファイルを併せて具備するように構成してもよい。
【００８１】
ステップＳ２２において、取得部２０３は、Ｓ２１で取得した測定ファイルから鏡面反射光の特性を取得する。ステップＳ２３において、取得部２０４は、Ｓ２１で取得した測定ファイルから内部拡散反射光の特性を取得する。ステップＳ２４において、取得部２０５は、Ｓ２１で取得した測定ファイルから表皮拡散反射光の特性を取得する。
【００８２】
ステップＳ２５において、生成部２０６は、Ｓ２２で取得した鏡面反射光、Ｓ２３で取得した内部拡散反射光、Ｓ２４で取得した表皮拡散反射光に基づいて、反射特性プロファイルを生成する。そして、生成されたプロファイルをデータ保持部２０７に保持する。
【００８３】
以上説明したとおり第２実施形態によれば、測定部により算出された３つの反射特性（鏡面反射光、内部拡散反射光、表皮拡散反射光）を当該測定部から取得し、３つの反射特性を格納したプロファイルを生成する。当該プロファイルを画像形成に利用することにより、物体の反射特性をより正確に再現することが可能となる。
【００８４】
（第３実施形態）
第３実施形態では、反射光の偏光測定の替わりに、物体の形状と物体表面の材料の屈折率から表皮拡散反射特性を算出する形態について説明する。
【００８５】
＜装置構成＞
図１７は、第３実施形態に係る画像処理装置３０１の構成を示すブロック図である。測定部３０２は、物体の反射光量を測定する機能部である。形状測定部３０３は、物体表面の凹凸（形状）を測定する機能部である。屈折率測定部３０４は、物体表面の材料の屈折率を測定する機能部である。
【００８６】
算出部３０５は、鏡面反射光の特性を算出する機能部である。算出部３０６は、物体の表皮拡散特性を導出する機能部である。テーブル保持部３０７は、形状と屈折率に基づく反射特性テーブルを保持する。算出部３０８は、物体の内部拡散反射光の特性を算出する機能部である。
【００８７】
生成部３０９は、算出部３０５，３０６，３０８により取得された鏡面反射光、内部拡散反射光、表皮拡散反射光の各特性に基づいて、所定のフォーマットのデータ（プロファイル）を生成する機能部である。データ保持部３１０は、生成されたデータを保持する。
【００８８】
＜装置の動作＞
図１８は、第３実施形態に係る画像処理装置３０１が実行する処理のフローチャートである。
【００８９】
ステップＳ３１において、画像処理装置３０１は、測定部３０２による測定結果である測定ファイルを取得する。図１９は、測定ファイルを例示する図である。当該測定ファイルには、偏光フィルタを使用せずに反射光を測定して得られるＸＹＺ値が含まれている。一方、第１実施形態で説明したＸ’Ｙ’Ｚ’値は含まれていない。
【００９０】
ステップＳ３２において、算出部３０５は、Ｓ３１で取得した測定ファイルから鏡面反射光の特性を算出する。尚、算出部３０５の処理は、第１実施形態の算出部１０３の動作（Ｓ１２）と同様であるため説明を省略する。
【００９１】
ステップＳ３３において、算出部３０６は、物体の表皮拡散特性を導出する。ここでは、テーブル保持部３０７に保持されている、物体の形状及び屈折率の組み合わせに対応付けられた表皮拡散特性を格納するテーブルを参照して算出する。算出部３０６における処理の詳細は後述する。
【００９２】
ステップＳ３４において、算出部３０８は、物体の内部拡散反射光の特性を算出する。具体的には、内部拡散反射光の特性として内部拡散反射率を式（４）により算出する。拡散反射率は、測定ファイルから光源がうつりこまない角度（正反射方向以外の角度）での輝度Ｙ値を取得し、光源の入射光の輝度Ｙｐで除算することで算出する。
【００９３】
【数４】
2017207367.tif 000006
【００９４】
ここで、ｒは、内部拡散反射率、ｌは拡散反射率、ｋは表皮拡散反射率である。
【００９５】
ステップＳ３５において、生成部３０９は、Ｓ３２で算出した鏡面反射光、Ｓ３３で算出した表皮拡散反射光、Ｓ３４で算出した内部拡散反射光に基づいて、反射特性プロファイルを生成する。そして、生成されたプロファイルをデータ保持部３１０に保持する。
【００９６】
反射光の特性は、反射率を記述してもよいし、反射率に光源の入射光の三刺激値を乗算させた輝度値を記述してもよい。また、反射光の三刺激値を撮影信号値に換算してＲＧＢ値で記述してもよい。
【００９７】
＜算出部３０６の動作（Ｓ３３）＞
図２０は、算出部３０６が実行する処理のフローチャートである。
【００９８】
ステップＳ３３１において、算出部３０６は、物体の形状、及び物体の素材の屈折率を取得する（物体情報取得手段）。ここでは、物体の形状は、形状測定部３０３により取得する。形状測定部３０３は、光切断方式やステレオ撮影方式などの公知の形状測定方法により物体の表面凹凸の形状を取得する。また、物体の素材の屈折率は、屈折率測定部３０４により取得する。屈折率測定部３０４は、臨界角法やＶブロック法などの公知の屈折率測定方法により物体の素材の屈折率を取得する。
【００９９】
ステップＳ３３２において、算出部３０６は、物体の形状及び屈折率の組み合わせに対応付けられた表皮拡散特性を格納するテーブルをテーブル保持部３０６から取得する。
【０１００】
図２１は、表皮拡散反射光の特性テーブルを例示する図である。特性テーブルは、物体の形状及び屈折率の組み合わせに対する表皮拡散特性を格納する。特性テーブルは、予め、物体の表面凹凸の形状及び屈折率と、当該物体の表皮拡散反射光の特性とを測定し対応付けることで作成される。
【０１０１】
ここでは、物体の表面凹凸の形状として高さ方向のデータの算術平均粗さＮを用いるが、標準偏差やスキューネスなどの他の統計値を用いても良い。また、ここでは、対応付ける表皮拡散特性として反射率を用いるが、反射光の輝度値を使用してもよい。また、物体の屈折率が既知の場合、特性テーブルとして、形状と表皮拡散反射率とを対応付けたテーブルを用いても良い。
【０１０２】
ステップＳ３３３において、算出部３０６は、Ｓ３３２で取得した特性テーブルを参照し、Ｓ３３１で取得した物体の形状と屈折率の測定値から当該物体の表皮拡散特性を選択する。ステップＳ３３４において、算出部３０６は、Ｓ３３３で算出した表皮拡散特性をバッファに保存して処理を終了する。
【０１０３】
以上説明したとおり第３実施形態によれば、物体の形状と物体表面の材料の屈折率から表皮拡散反射特性を算出する。この構成により、偏光フィルタを利用した測定を行うことなく表皮拡散反射特性を導出することが可能となる。
【０１０４】
（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】
【０１０５】
１０１  画像処理装置；  １０２  測定部；  １０３〜１０５  算出部；  １０６  生成部；  １０７  データ保持部
【図１】
2017207367.tif 000007
【図２】
2017207367.tif 000008
【図３】
2017207367.tif 000009
【図４】
2017207367.tif 000010
【図５】
2017207367.tif 000011
【図６】
2017207367.tif 000012
【図７】
2017207367.tif 000013
【図８】
2017207367.tif 000014
【図９】
2017207367.tif 000015
【図１０】
2017207367.tif 000016
【図１１】
2017207367.tif 000017
【図１２】
2017207367.tif 000018
【図１３】
2017207367.tif 000019
【図１４】
2017207367.tif 000020
【図１５】
2017207367.tif 000021
【図１６】
2017207367.tif 000022
【図１７】
2017207367.tif 000023
【図１８】
2017207367.tif 000024
【図１９】
2017207367.tif 000025
【図２０】
2017207367.tif 000026
【図２１】
2017207367.tif 000027
【図２２】
2017207367.tif 000028
【図２３】
2017207367.tif 000029