JPH0540833A - カラ−画像制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 物体の色だけでなく、色の見え方、光沢感、
材質感等を簡単かつ自由に、しかも極め細かく行う。 【構成】 画像入力装置１１は物体のＲＧＢ表色系にお
ける画像を入力して画像保持用メモリ１３に記憶し、デ
ィスプレイ制御部１２はＲＧＢ表色系で表現した物体色
ベクトル、照明光ベクトル、２次反射光ベクトルを決定
してデータメモリ１２ｄに記憶すると共に、これらベク
トルと物体の各画素毎の画像データを反射モデル式に代
入して各画素毎に３つの係数ｋ₁〜ｋ₃を演算し、係数記
憶部１８に記憶する。かかる状態で、操作部１９より３
つのベクトル及び３つの係数のうち少なくとも１つのパ
ラメ−タを変更すると、ディスプレイ制御部１２は反射
モデル式を用いて各画素のＲＧＢ表色系における画像デ
ータを生成して画像表示部１４に記憶し、ディスプレイ
装置１７に描画する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラ−画像制御方法に係
わり、特に任意の物体画像の色や光沢、メタリック感及
び質感などを自然さを保存したまま変更し、物体の色や
表面の見え方や、画像全体の雰囲気を制御できるカラ−
画像制御方法に関する。

【０００２】計算機とカラ−モニタを利用したデザイン
システムやコンピュ−タグラフィックスの作成などにお
いて、色指定、色修正などカラ−画像の操作は必要不可
欠である。例えば、計算機を利用して作成した商品（パ
ッケ−ジや車の外装など）やポスタ−などのデザインで
は、モニタ上に画像を作成し、または読取装置などで基
となる画像を入力し、画像の各部分に色を割り付けた
り、割り付けた色を調整・修正したり、更には物体の材
質感を変更したりする。このため、計算機上で色を利用
するにあたっては、より一層高精度で、かつ簡単、自由
に物体の色や物体表面の材質の制御が行え、しかも変更
結果に自然さを保持でき、更には使いやすい計算機と人
間とのインタフェ−ス（ヒュ−マン・インタフェ−ス）
が要望されている。

【０００３】

【従来の技術】従来、画像中の色を、画像の自然さを保
持したまま変更する方法としては、ディスプレイ画面上
にカラ−パレットを表示し、マウス等によりカラ−パレ
ットから望みの色を選択し、画像の所定部分に割り付け
て色相値だけ変更する方法や、簡単な物体反射モデルを
利用したものがあった。又、光沢感や材質感の変更で
は、予め光沢や材質の異なる他の物体を別途入力してお
き、それら画像を貼り合わせる（画像データを置き換え
る）ことにより実現している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来技術における色相
値のみの変更による色の変更では、物体表面の影や光沢
などの自然さを、ある程度保存して色を変更することが
できるが、微妙な色調整を行うために彩度や明度を変更
すると、影や光沢などの見え方が不自然になり、たとえ
ば、影が白っぽくなったり、光沢が消えたりする問題が
あった。

【０００５】又、簡単な反射モデルを利用した色の変更
では、微妙な色の変更でも自然さはある程度保存できる
が、色だけしか変更できず、光沢や色の見え方（例え
ば、色の見え方に指向性を持たせ、キラキラ光らせる効
果）の変更はできない問題があった。更に、光沢感や色
の見え方を変更するために、他の物体を予め別途入力す
る方法では、入力する手間が面倒であり、更に入力した
物体の特性にしか変更できず、自由な変更ができないと
いう問題があった。

【０００６】以上から本発明の目的は、物体の色だけで
なく、色の見え方、光沢感、材質感等を変更できるカラ
−画像制御方法を提供することである。本発明の別の目
的は、自然な影や光沢などの見え方を精度よく保持しつ
ゝ、物体の色を変更できるカラ−画像制御方法を提供す
ることである。本発明の更に別の目的は、簡単かつ自由
に、しかも極め細かく、物体の色や物体表面の材質感の
制御が行えるカラ−画像制御方法を提供することであ
る。本発明の他の目的は使いやすい計算機と人間とのイ
ンタフェ−スを提供できるカラ−画像制御方法を提供す
ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。１１は画像入力装置、１２はカラ−画像の変
更等の制御を行うディスプレイ制御部、１３は画像入力
装置から入力された画像を記憶する画像保持用メモリ、
１４は描画すべき画像を記憶する画像表示用メモリ、１
７はディスプレイ装置、１８は反射モデル式に含まれる
係数値を各画素毎に記憶する係数記憶メモリ、１９はマ
ウス、キ−ボ−ド等の操作部である。ディスプレイ制御
部１２において、１２ａは反射モデル式に基づいて各画
素の画像データを演算して画像表示用メモリ１４に記憶
する画像データ演算部、１２ｂは反射モデル式の係数を
演算して係数記憶メモリ１８に記憶する係数演算部、１
２ｃは係数変更操作により係数を変更する係数変更部、
１２ｄは物体色ベクトル（Ｒd，Ｇd，Ｂd）、照明光ベ
クトル（Ｒs，Ｇs，Ｂs）、２次反射光ベクトル（Ｒa，
Ｇa，Ｂa）等を記憶するデータメモリである。

【０００８】

【作用】画像入力装置１１は物体のＲＧＢ表色系におけ
る画像を入力して画像保持用メモリ１３に記憶し、ディ
スプレイ制御部１２はＲＧＢ表色系で表現した物体色ベ
クトル（Ｒd，Ｇd，Ｂd）、照明光ベクトル（Ｒs，Ｇ
s，Ｂs）、２次反射光ベクトル（Ｒa，Ｇa，Ｂa）を決
定してデータメモリ１２ｄに記憶すると共に、これらベ
クトルと物体の各画素毎の画像データを反射モデル式に
代入して各画素毎に反射モデル式の３つの係数ｋ₁〜ｋ₃
を演算し、係数記憶部１８に記憶する。尚、反射モデル
式は、物体色ベクトルと照明光ベクトルと２次反射光ベ
クトルのそれぞれに、拡散反射特性、鏡面反射特性、観
察者の視点方向、物体表面の凹凸等に依存する第１〜第
３の係数Ｋ₁〜Ｋ₃を乗じて加算することにより表現さ
れ、この反射モデル式によりＲＧＢのカラ−画像データ
が得られる。

【０００９】かかる状態で、操作部１９より３つのベク
トル及び３つの係数のうち少なくとも１つのパラメ−タ
を変更すると、ディスプレイ制御部１２は反射モデル式
を用いて各画素のＲＧＢ表色系における画像データを生
成して画像表示部１４に記憶し、ディスプレイ装置１７
に描画する

【００１０】このように、物体の色と強さを表す物体色
ベクトルと、照明光の色と強さを表す照明光ベクトル
と、周囲物体による反射光の色と強さを表す２次反射光
ベクトルのそれぞれに第１、第２、第３の係数を乗じて
加算する反射モデル式により画像データを表現し、３つ
のベクトル及び３つの係数のうち少なくとも１つのパラ
メ−タを変更してカラ−画像を変更するようにしたか
ら、物体の色だけでなく、色の見え方、光沢感、材質感
等を変更でき、しかも自然な影や光沢などの見え方を精
度よく保持しつゝ物体の色を変更できる。また、光沢感
などが異なる他の物体画像を入力する必要もないので、
より高度なカラ−画像の操作が可能となる。

【００１１】更に、物体色ベクトルを対象物体の代表画
素のＲＧＢ値とし、照明光ベクトルを最も明度の大きい
画素のＲＧＢ値あるいは白色光とし、２次反射光ベクト
ルを予め設定しておくことにより、反射モデル式から各
画素毎に３つの係数を演算でき、これらベクトル、係数
の各パラメ−タを個々に変更して物体の色や、色の見え
方、光沢感、材質感等を個々に変更、あるいは組み合わ
せて変更でき、カラ−画像の変更を極め細かく行える。
例えば、物体色ベクトル、照明光ベクトル、２次反射光
ベクトルの少なくとも１つを変更することにより物体の
色の特性を変更でき、照明光ベクトルを変更することに
よりカラ−画像中の光沢の特性を変更でき、物体色ベク
トルに乗算する第１係数を変更することにより物体の色
の見え方を変更でき、照明光ベクトルに乗算する第２係
数を変更することにより、カラ−画像中の物体の光沢や
メタリック感、ざらつき感を変更でき、２次照明光ベク
トルに乗算する第３係数を変更することにより、カラ−
画像中の物体周囲の色の影響の強さを変更することがで
きる。

【００１２】

【実施例】反射モデルの導出 図２は本発明の基となる、物体の物理的な反射モデルの
例であり、図２(a)は照明光と視点の関係を示すもの、
図２(b)は照明光の物体表面での反射特性を説明するも
のである。尚、図２(a)に示すように、Ｉs(λ)の分光特
性を有する照明光が物体ＯＢＪに照射している時、視点
ＥＹと照明光のなす角度を２θ、その角度の２等分線
（２分ベクトル）Ｈと物体法線Ｎとのなす角度をαとす
る。

【００１３】照明光が物体ＯＢＪに照射すると、物体表
面では拡散反射と鏡面反射が発生する。拡散反射におい
ては、照明光が物体内部に入り込み、特定の波長が吸収
され、それ以外の波長の光だけが反射する。拡散反射特
性は図２(b)の円状曲線ＣＩＲで示すようになり、この
円状曲線に示す強さで全ての方向に反射する。すなわ
ち、視点が法線方向に存在する時、拡散反射が最大とな
り、法線方向から外れるに従って拡散反射は小さくな
る。

【００１４】又、鏡面反射においては、照明光の全ての
波長が物体表面で反射し、すなわち照明光と同じ色の光
を反射し、鏡面反射特性は図２(b)の楕円状曲線ＥＬＰ
で示すようになる。すなわち、この楕円状曲線に示す強
さで所定方向に反射し、視点が入射角と同じ反射角β
（＝θ）方向で鏡面反射が最大となり、反射角βからず
れるにつれ急速に零となる。

【００１５】物体反射光Ｉ(λ)は拡散反射と鏡面反射の
両方を加え合わせたもので、物体表面での反射光の特性
は(1)式 I(λ)＝Is(λ)・［kd(λ)・cos(θ-α)・sin(θ+α) ＋km(θ,λ)・D(α)・G／(πcos(θ+α)] +Ia(λ)・［kd(λ)・cos(θ′-α′)・sin(θ′+α′) ＋km(θ′,λ)・D(α′)・G／(πcos(θ′+α′)] ・・・(1) により表現される（反射モデル）。(1)式において、右
辺第１項は照明光Is(λ)によるもの、第２項は２次反射
光Ia(λ)によるもの、右辺第１項及び第２項における左
項は拡散反射によるもの、右辺第１項及び第２項の右項
は鏡面反射によるもので、kd(λ)は拡散反射特性、km
(λ)は鏡面反射特性、D(α)・Gは物体表面の凹凸関数で
ある。物体の反射光I(λ）は上式より明らかなように、
拡散反射特性と鏡面反射特性を加え合わせたものに照明
光Is(λ)を掛け合わせたものが主となる。尚、照明光が
周囲物体で反射し、対象物体に照射する場合も考慮する
と、拡散反射特性と鏡面反射特性を加え合わせたものに
２次反射光Ia(λ)を掛け合わせたものが加わる。

【００１６】拡散反射は物体の拡散反射反射特性kd(λ)
や、照明光や視点の位置により決まる角度θ、αで表現
され、鏡面反射は物体の鏡面反射特性km(λ)や、物体表
面の凹凸を表す関数D(α)・G、照明光や視点の位置によ
り決まる角度θ、αで表現される。尚、D(α)は微小面
勾配分布関数、Ｇは幾何学的減衰係数である。鏡面反射
は２分ベクトルＨを法線ベクトルとする微小面のみで起
こる。それゆえ、２分ベクトルＨの分布は鏡面反射を起
こす微小面の向きの分布を表し、これは微小面を考慮し
た鏡面反射特性の強さの分布を意味する。強度分布から
反射光の強さが計算できるので、２分ベクトルの分布を
Ｈと法線ベクトルＮのなす角度αの関数で表現したもの
が微小面勾配分布関数D(α)である。又、鏡面の凹凸に
より入射光の一部はさえぎられ、また反射した光の一部
はさえぎられる。この光の遮断による補正を行うのが幾
何学的減衰係数Ｇである。

【００１７】(1)式では、照明光と２次反射光が共に１
個づつであるが、複数の照明光、２次反射光が存在する
場合には、それぞれについて同様の計算を行い、それら
を加え合わせたものが物体反射光となる。

【００１８】さて、(1)式において、照明光Is(λ)に対
する拡散反射を、拡散反射特性kd(λ)と係数Ｋ₁の積で
表現し、鏡面反射を係数Ｋ₂で表現する。又、２次反射
光Ia(λ)に対する拡散反射を、拡散反射特性kd(λ)と係
数Ｋ₃の積で表現し、鏡面反射を係数Ｋ₄で表現する。こ
れにより、(1)式は、 I(λ)＝Is(λ)・（kd(λ)・Ｋ₁＋Ｋ₂）＋Ia(λ)・（kd(λ)・Ｋ₃＋Ｋ₄） ＝（Ｋ₁・Is(λ)＋Ｋ₃・Ia(λ)）・kd(λ)＋Ｋ₂・Is(λ)＋Ｋ₄・Ia(λ) ・・・(2) と表現される。ここで、Is(λ)>>Ia(λ)であることを考
慮すると、(2)式は I(λ)＝Ｋ₁・Is(λ)・kd(λ)＋Ｋ₂・Is(λ)＋Ｋ₄・Ia(λ) ・・・(3) と簡易的に表現できる。(3)式を波長λに関して可視光
の範囲で積分すると、(4)式に示す反射モデル式

【数０１】 が得られる。例えば、目の赤に対する感度特性ｒ(λ）
は図３に示すようになっているから、ｒ(λ）を(3)式の
両辺に乗算して赤色可視光の範囲で積分すると、 Ｒ₀ ＝ｋ₁Ｒd ＋ｋ₂Ｒs ＋ｋ₃Ｒa が得られ、同様に、ｇ(λ),ｂ(λ)を(3)式の両辺に乗算
してそれぞれ緑色可視光の範囲、青色可視光の範囲で積
分すると、 Ｇ₀ ＝ｋ₁Ｇd ＋ｋ₂Ｇs ＋ｋ₃Ｇa Ｂ₀ ＝ｋ₁Ｂd ＋ｋ₂Ｂs ＋ｋ₃Ｂa が得られ、これらをベクトル表現すると(4)式が得られ
る。

【００１９】(4)式の反射モデル式において、左辺
（Ｒ₀，Ｇ₀，Ｂ₀）はＲＧＢ表色系における物体の画像
データとなり、右辺第１項の（Ｒd，Ｇd，Ｂd）はＲＧ
Ｂ表色系における物体色ベクトル、右辺第２項の（Ｒ
s，Ｇs，Ｂs）は照明光ベクトル、右辺第３項の（Ｒa，
Ｇa，Ｂa）は２次反射光ベクトルとなり、実際の物理的
な反射モデルを非常によく近似している。尚、以後ｋ₁
は拡散反射係数、ｋ₂は鏡面反射係数、ｋ₃は２次反射係
数という。

【００２０】物体色ベクトル等の変更によるカラ−画像
制御 図４はＲＧＢの３次元色空間中で物体色ベクトルＢa、
照明光ベクトルＢb、２次反射光ベクトルＢcを用いて物
体の画像データを表現する様子を示すものである。反射
モデル式に従って物体の画像データを表すと、図４(a)
に示すように、物体色ベクトルＢa、照明光ベクトルＢ
b、２次反射光ベクトルＢcによる立体により３次元色空
間における位置を決められる。２次反射光は通常照明光
に対して、十分小さいと考えられるため、画像データの
分布は物体色ベクトルＢaと照明光ベクトルＢbとで決ま
る広い面を持つ、薄い直方体状の立体となる。

【００２１】ここで、物体色ベクトルＢaを他の色に変
更すると、図４(b)に示すように画像データは新たな物
体色ベクトルＢa′と照明光ベクトルＢbと２次反射光ベ
クトルＢcにより決まる立体による位置に変更され、物
体の色を変更できる。同様に、物体色ベクトルの代わり
に照明光ベクトル又は２次元反射光ベクトルを変更すれ
ば、物体の色を変更できる。そして、照明光ベクトルを
変えると、物体色の他に光沢の色も変えることができ
る。例えば、白い光のもとでは、光沢は白っぽいが、赤
い光のもとでは赤い光沢に変更することができる。尚、
２つのベクトル又は３つのベクトルを同時に変更しても
物体の色を変えることができ、同様の効果が得られる。

【００２２】拡散反射特性の変更によるカラ−画像の制
御 図５は拡散反射特性を変更することによりカラ−画像を
制御（操作）する場合の説明図である。通常の拡散反射
特性は図２で説明したように、照明光と別の色（物体
色）を円状に全ての方向に反射するものであり、拡散反
射の強さは視点の方向により図５(a)に示すようにな
る。この特性を例えば図５(b)の実線に示すように変更
すると、同一の視点から見ても物体の位置により色の見
え方が変化する。例えば、雲母のようにキラキラ反射す
るような特性を作れるようになる。具体的に拡散反射特
性を変更する方法としては、現拡散反射係数ｋ₁₀（図５
(b)の点線)と新たな新拡散反射係数ｋ_1n(図５(b)の実
線)の差Δkを考慮して図５(c)に示すようにｋ₁₀−ｋ_1n
特性を設定する。

【００２３】鏡面反射特性の変更によるカラ−画像の制
御 図６は鏡面反射特性を変更することによりカラ−画像を
制御（操作）する場合の説明図である。通常の鏡面反射
特性は図２で説明したように、照明光を楕円状に入射角
と同じ反射角で反射するものであり、鏡面反射の強さは
視点の方向により図６(a)に示すようになる。この特性
を例えば、図６(b)の実線に示すように、楕円を太らせ
たり、細くしたりすると、光沢の強さが変化する。又、
楕円の反射方向の位置を変更すれば、光沢の位置が変化
し、照明光の位置や観察者の視点位置も変更できる。具
体的に楕円を太らせたり、細くしたりするには、現鏡面
反射係数ｋ₂を一律にｎ倍すればよく、ｎ＞１では太ら
せることができ、ｎ＜１では細くすることができる。ま
た、図５(c)の場合と同様に、現鏡面反射係数ｋ₂₀と新
たな鏡面反射係数ｋ_2nの差Δkを考慮してｋ₂₀−ｋ_2n特
性を設定するようにしてもよい。尚、以上の他、２次反
射係数ｋ₃を変化させれば、２次反射光の強さを変える
ことができ、周囲物体との距離を変化させたような効果
が出せるし、更に、以上の各パラメ−タを組み合わせて
変更すれば、各種効果を同時に実現できる。

【００２４】本発明の実施例構成図 図７は本発明の実施例構成図であり、図１と同一部分に
は同一符号を付している。図中、１１はカメラ、イメ−
ジスキャナ等の画像入力装置であり、物体の画像デ−タ
をＲＧＢ表色系で取り込んで入力する。１２はカラ−画
像の修正等の制御を行うディスプレイ制御部、１３は画
像入力装置１１から入力された画像デ−タを記憶する画
像保持用メモリ、１４はディスプレイ制御部により演算
された画像デ−タを記憶する画像表示用メモリ、１５は
カラ−パレットや各種メニュ−画像を記憶するメニュ−
表示用メモリ、１６は各表示用メモリから画像デ−タを
読出して出力する読出制御部、１７はディスプレイ装置
であり、ディスプレイ画面（スクリ−ン）は画像表示領
域１７ａとメニュ−領域１７ｂに区分されている。

【００２５】１８は(4)式の反射モデル式に含まれる拡
散反射係数ｋ₁、鏡面反射係数ｋ₂、２次反射係数ｋ₃を
各画素毎に記憶する係数記憶メモリ、１９は操作部であ
り、マウス１９ａ、キ−ボ−ド１９ｂを備えている。マ
ウス１９ａには各種スイッチ19a-1,19a-2、トラックボ
ールが向けられ、トラックボールを回転することにより
スクリ−ン上のグラフィックカ−ソル（図示せず）を移
動したり、座標値入力やメニュ−コマンドをヒットして
所定のコマンドを入力するようになっている。

【００２６】２０はマウス制御部であり、マウス１９ａ
のトラックボールの回転に応じてカ−ソルを各軸方向に
移動させる移動信号を発生すると共に、各スイッチのオ
ン・オフ状態を出力するようになっている。２１はキ−
ボ−ド制御部であり、キ−ボ−ド上の各キ−のオンを検
知して該キ−に応じた所定のコ−ドを出力するようにな
っている。

【００２７】ディスプレイ制御部１２はマイコン構成に
なっており、反射モデル式に基づいて各画素の画像デー
タを演算して画像表示用メモリ１４に記憶する画像デー
タ演算部１２ａ、(4)式の反射モデル式における3つの係
数ｋ₁，ｋ₂，ｋ₃を演算して係数記憶メモリ１８に記憶
する係数演算部１２ｂ、係数変更操作により係数ｋ₁，
ｋ₂，ｋ₃を変更する係数変更部１２ｃ、物体色ベクトル
（Ｒd，Ｇd，Ｂd）、照明光ベクトル（Ｒs，Ｇs，Ｂ
s）、２次反射光ベクトル（Ｒa，Ｇa，Ｂa）等を記憶す
るデータメモリ１２ｄ等を備えている。尚、画像データ
演算部１２ａ、係数演算部１２ｂ、係数変更部１２ｃは
実際にはソフトウェアにより構成される。

【００２８】全体の動作 (a) 係数、ベクトルの決定制御（図８） 画像入力装置１１は物体のＲＧＢ表色系における画像を
入力する。ディスプレイ制御部１２は入力された画像デ
−タを画像保持用メモリ１３に記憶すると共に、画像表
示メモリ１４に記憶してディスプレイ装置１７に表示す
る（ステップ１０１）。この場合、ディスプレイ画面に
は対象物体の他に不要物体が表示されているから、不要
物体をカ−ソルで指示して除去すると共に、対象物体の
み抽出して表示する（ステップ１０２）。

【００２９】ついで、表示されている対象物体の代表色
の画素をカ−ソルで指示すれば、ディスプレイ制御部１
２は指示された画素のＲＧＢを物体色ベクトルＲd，Ｇ
d，Ｂdとしてデ−タメモリ１２ｅに記憶する（ステップ
１０３）。

【００３０】しかる後、ディスプレイ制御部１２は照明
光ベクトル（Ｒs，Ｇs，Ｂs）を決定してデ−タメモリ
１２ｅに記憶する（ステップ１０４）。物体中の光沢は
鏡面反射であり、照明光そのものの特性を反射したもの
である。従って、物体における光沢部分を捜し、該部分
の画像デ−タを照明光ベクトル（Ｒs，Ｇs，Ｂs）とす
る。具体的には、白っぽい照明光の場合、明度が最大の
画素を求め、該画素の画像デ−タを照明光ベクトル（Ｒ
s，Ｇs，Ｂs）とする。即ち、第ｉ画素（ｉの初期値は
１）のＲＧＢ画像デ−タをＨ，Ｓ，Ｖ（色相、彩度、明
度）に変換し（ステップ１０４ａ）、明度Ｖと最大明度
Ｖmax（初期値は零）を比較し（ステップ１０４ｂ），
Ｖ＞Ｖmaxであれば、Ｖ→Ｖmaxとすると共に第ｉ画素位
置を記憶し（ステップ１０４ｃ，１０４ｄ）、上記処理
を全画素について行ない（ステップ１０４ｅ，１０４
ｆ）、全画素について処理すれば、記憶されている画素
位置の画像デ−タを照明光ベクトルとする（ステップ１
０４ｇ）。

【００３１】尚、白色光の場合には予め（２５０，２５
０，２５０）のように照明光ベクトルを設定しておき、
該設定値を用いるようにもできる。又、２次反射光ベク
トルは、小さいため予め（５，１０，７）というように
適当に設定しておき、該設定値を２次反射光ベクトル
（Ｒa，Ｇa，Ｂa）とする。

【００３２】照明光ベクトルが求まれば、ディスプレイ
制御部１２の係数演算部１２ｂは、ＲＧＢ表色系で表現
した物体色ベクトル（Ｒd，Ｇd，Ｂd）、照明光ベクト
ル（Ｒs，Ｇs，Ｂs）、２次反射光ベクトル（Ｒa，Ｇ
a，Ｂa）と物体の各画素毎の画像データ（Ｒo，Ｇo，Ｂ
o）を(4)式の反射モデル式に代入して各画素毎に３つの
係数ｋ₁〜ｋ₃を演算し、係数記憶部１８に記憶する（ス
テップ１０５）。すなわち、１つの画素について係数ｋ
₁〜ｋ₃を未知数とする３つの式ができるから、連立３元
方程式を解くことにより３つの係数ｋ₁〜ｋ₃を求め、係
数記憶部１８に記憶する。

【００３３】各画素毎に３つの係数が求まれば、画像デ
−タ演算部１２ａは各画素の係数ｋ ₁〜ｋ₃と物体色ベク
トル（Ｒd，Ｇd，Ｂd）、照明光ベクトル（Ｒs，Ｇs，
Ｂs）、２次反射光ベクトル（Ｒa，Ｇa，Ｂa）を(4)式
の反射モデル式に代入し、各画素のＲＧＢ表色系におけ
る画像データを生成して画像表示部１４に記憶し、ディ
スプレイ装置１６に描画する(ステップ１０６）。尚、
ステップ１０６で生成した画像はそれ迄の画像となんら
変化しない。

【００３４】(b) 物体色の変更制御（図９） 物体色の色を変更すべく、物体色変更のメニュ−コマン
ドを入力すると共に、カラ−パレットより所望の物体色
を選択・指示すると（ステップ２０１，２０２）、画像
デ−タ演算部１２ａは選択された色の（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を
新たな物体色ベクトル（Ｒd，Ｇd，Ｂd）とし（ステッ
プ２０３）、各画素の係数ｋ₁〜ｋ₃と、新たな物体色ベ
クトル（Ｒd，Ｇd，Ｂd）と、照明光ベクトル（Ｒs，Ｇ
s，Ｂs）と、２次反射光ベクトル（Ｒa，Ｇa，Ｂa）を
それぞれ(4)式の反射モデル式に代入し、各画素のＲＧ
Ｂ表色系における画像データを生成して画像表示部１４
に記憶し、ディスプレイ装置１７に描画する(ステップ
２０４）。これにより、カラ−パレットより指示された
物体色に変更される。尚、以上は物体色を変更した場合
であるが、照明光、２次反射光を変更する場合も同様に
行なうことができる。

【００３５】(c) 拡散反射係数ｋ₁の変更制御（図１
０） 拡散反射係数ｋ₁を変更すべく、拡散反射係数変更のメ
ニュ−コマンドを入力し、しかる後、図５で説明したｋ
₁₀−ｋ_1n特性を設定する（ステップ３０１，３０２）。
尚、拡散反射係数変更のメニュ−コマンドによりｋ₁₀−
ｋ_1n特性設定用のウインドウを表示し、カ−ソルでｋ₁₀
−ｋ_1n特性曲線を描画しながら設定するように構成する
ことができる。

【００３６】係数変更部１２cは設定されたｋ₁₀−ｋ_1n
特性に基づいて各画素の現在の拡散反射係数値ｋ₁₀を新
たな拡散反射係数値ｋ_1nに変更する（ステップ３０
３）。拡散反射係数の変更が終了すれば、画像デ−タ演
算部１２ａは各画素の係数ｋ₁〜ｋ₃と、物体色ベクトル
（Ｒd，Ｇd，Ｂd）と、照明光ベクトル（Ｒs，Ｇs，Ｂ
s）と、２次反射光ベクトル（Ｒa，Ｇa，Ｂa）をそれぞ
れ(4)式の反射モデル式に代入し、各画素のＲＧＢ表色
系における画像データを生成して画像表示部１４に記憶
し、ディスプレイ装置１７に描画する(ステップ３０
４，３０５）。尚、以上は拡散反射係数値を変更した場
合であるが、鏡面反射係数値を変更する場合も同様に行
なうことができる。

【００３７】尚、以上の反射モデルは、光の加法混色を
利用したものであり（拡散反射と鏡面反射を加え合わせ
る）、従って加法混色が成立する表色系で計算を行なう
必要がある。すなわち、利用するデ−タ形式としては、
ＲＧＢ表色系や、ＲＧＢ表色系から線形に変換できる表
色系(例えばＸＹＺ表色系）のデ−タである必要があ
る。以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は
請求の範囲に記載した本発明の主旨に従い種々の変形が
可能であり、本発明はこれらを排除するものではない。

【００３８】

【発明の効果】以上本発明によれば、物体の色と強さを
表す物体色ベクトルと、照明光の色と強さを表す照明光
ベクトルと、周囲物体による反射光の色と強さを表す２
次反射光ベクトルのそれぞれに第１、第２、第３の係数
を乗じて加算する反射モデル式により画像データを表現
し、３つのベクトル及び３つの係数のうち少なくとも１
つのパラメ−タを変更してカラ−画像を変更するように
構成したから、物体の色だけでなく、色の見え方、光沢
感、材質感等を変更でき、しかも自然な影や光沢などの
見え方を精度よく保持しつゝ物体の色を変更できる。ま
た、光沢感などが異なる他の物体画像を入力する必要も
ないので、より高度なカラ−画像の操作が可能となる。

【００３９】更に、本発明によれば、物体色ベクトルを
対象物体の代表画素のＲＧＢ値とし、照明光ベクトルを
最も明度の大きい画素のＲＧＢ値あるいは白色光とし、
２次反射光ベクトルを予め設定しておくことにより、反
射モデル式から各画素毎に３つの係数を演算でき、これ
らベクトル、係数の各パラメ−タを個々に変更して物体
の色や、色の見え方、光沢感、材質感等を個々に変更、
あるいは組み合わせて変更でき、カラ−画像の変更を極
め細かく行うことができる。

【００４０】又、本発明によれば、物体色ベクトル、照
明光ベクトル、２次反射光ベクトルの少なくとも１つを
変更することにより物体の色の特性を変更でき、照明光
ベクトルを変更することによりカラ−画像中の光沢の特
性を変更でき、物体色ベクトルに乗算する拡散反射係数
を変更することにより物体の色の見え方を変更でき、照
明光ベクトルに乗算する鏡面反射係数を変更することに
より、カラ−画像中の物体の光沢やメタリック感、ざら
つき感を変更でき、２次照明光ベクトルに乗算する係数
を変更することにより、カラ−画像中の物体周囲の色の
影響の強さを変更することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】本発明の反射モデル説明図である。

【図３】赤、緑、青の感度特性である。

【図４】ベクトル変更によるカラ−画像制御の説明図で
ある。

【図５】拡散反射特性変更によるカラ−画像制御の説明
図である。

【図６】鏡面反射特性変更によるカラ−画像制御の説明
図である。

【図７】本発明の実施例構成図である。

【図８】本発明のカラ−画像操作制御の流れ図である。

【図９】物体色ベクトル変更によるカラ−画像操作制御
の流れ図である。

【図１０】係数変更によるカラ−画像操作制御の流れ図
である。

【符号の説明】

１１・・画像入力装置 １２・・ディスプレイ制御部 １２ａ・・画像データ演算部 １２ｂ・・係数演算部 １２ｃ・・係数変更部 １２ｄ・・データメモリ １３・・画像保持用メモリ １４・・画像表示用メモリ １７・・ディスプレイ装置 １８・・係数記憶メモリ １９・・操作部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディスプレイ画面に描画されている物体
   のカラ−画像制御方法において、 物体の色と強さを表す物体色ベクトルと、照明光の色と
   強さを表す照明光ベクトルと、周囲物体による反射光の
   色と強さを表す２次反射光ベクトルとのそれぞれに第
   １、第２、第３の係数を乗じて加算する反射モデル式に
   より、カラ−画像データを表現し、 ３つのベクトル及び３つの係数のうち少なくとも１つの
   パラメ−タを制御することにより、前記カラ−画像中の
   物体の色やメタリック感、光沢、質感の少なくとも１つ
   の特性を変更することを特徴とするカラ−画像制御方
   法。
2. 【請求項２】 前記各ベクトルをＲＧＢ表色系で、又は
   ＲＧＢ表色系から線形に変換される表色系で表現すると
   共に、対象物体に応じて１つの物体色ベクトル、照明光
   ベクトル、２次反射光ベクトルを決定すると共に、対象
   物体の画素毎に、各画素の画像データと、物体色ベクト
   ルと、照明光ベクトルと、２次反射光ベクトルを用いて
   第１〜第３の係数を演算し、 ３つのベクトル及び３つの係数のうち少なくとも１つの
   パラメ−タを変更した時、前記反射モデル式に従って各
   画素のＲＧＢ表色系又はＲＧＢ表色系から線形に変換さ
   れる表色系におけるカラ−画像データを生成してディス
   プレイ画面に描画することを特徴とする請求項１記載の
   カラ−画像制御方法。
3. 【請求項３】 前記物体色ベクトルは対象物体の指示さ
   れた画素のＲＧＢ値とすることを特徴とする請求項２記
   載のカラ−画像制御方法。
4. 【請求項４】 前記照明光ベクトルは、最も明度の大き
   い画素のＲＧＢ値とすることを特徴とする請求項２又は
   請求項３記載のカラ−画像制御方法。
5. 【請求項５】 物体色ベクトル、照明光ベクトル、２次
   反射光ベクトルの少なくとも１つを変更して物体の色の
   特性を変更することを特徴とする請求項１記載のカラ−
   画像制御方法。
6. 【請求項６】 照明光ベクトルを変更することによりカ
   ラ−画像中の光沢の特性を変更することを特徴とする請
   求項１記載のカラ−画像制御方法。
7. 【請求項７】 物体色ベクトルに乗算する第１係数を変
   更することにより物体の色の特性を変更することを特徴
   とする請求項１記載のカラ−画像制御方法。
8. 【請求項８】 照明光ベクトルに乗算する第２係数を変
   更することにより、カラ−画像中の物体の光沢やメタリ
   ック感、ざらつき感を変更することを特徴とする請求項
   １記載のカラ−画像制御方法。
9. 【請求項９】 ２次照明光ベクトルに乗算する第３係数
   を変更することにより、カラ−画像中の物体周囲の色の
   影響の強さを変更することを特徴とする請求項１記載の
   カラ−画像制御方法。