JP2001043392A

JP2001043392A - 画像作成方法および装置

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Publication number: JP2001043392A
Application number: JP22005499A
Authority: JP
Inventors: Tomotaka Noda; 智孝野田
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1999-08-03
Filing date: 1999-08-03
Publication date: 2001-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】ある媒質の中に、媒質とは異なる物質が含ま
れているような物体、あるいは状況を観察した場合のも
のの見え方、あるいは媒質内の物質からの光の散乱、光
が媒質中を透過するときのエネルギーの吸収を考慮した
ときのものの見え方を画像として表現できる画像作成方
法および装置を提供する。【解決手段】空間あるいは媒質、および空間あるいは
媒質内に散りばめられる物質に関するパラメータを入力
すると（ステップＳ１）、入力されたパラメータに基づ
いて三次元空間内に空間モデルが生成される（ステップ
Ｓ２）。次に、別途用意した貼り付け用の画像を物質パ
ターンに貼り込む（ステップＳ３）。続いて、この空間
モデルをスクリーンに投影することにより投影画像を作
成する（ステップＳ４）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＧ（コンピュータグ
ラフィックス）等のデザイン一般に広く適用できる画像
作成、具体的には、大気中や媒質中の物質を観察したと
きの光の透過散乱効果を忠実に再現できる画像の作成方
法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】世の中には、図１１の断面図に示すよう
に、完全に透明ではなく、完全に不透明でもない、ある
程度の透過率を有する媒質５０の中に、図中黒点で示す
ような媒質５０とは異なる物質が含まれているような物
体、あるいは状況が存在する。ここで、媒質５０として
は、固体でも良く、液体、気体あるいはその他のもので
も良い。そのような物体の例としては、乳白色の石の中
に種々の色の微小な砂粒状のものが混じっているもの、
こんにゃく等のものがあげられる。また、物体以外に
も、霧を通して風景を見る場合や、水中でもこのような
状況になる。

【０００３】そして、例えば図１１に示すような物体を
図の矢印方向から観察したとすると、図中Ａで示すよう
に表面近くにある物質は、輪郭も色も比較的はっきりと
明確に見えるが、図中Ｂで示すように奥に入り込んでい
る物質については、その輪郭はぼやけて見え、色も媒質
５０に溶け込んでいるような感じに見える。このような
現象は、霧を通して風景を見る場合や、水中でも同様に
生じることは経験的に明らかであろう。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、ある程度
の透過率を有する媒質の中に、媒質とは異なる物質が含
まれているような物体、あるいは状況を観察した場合の
ものの見え方、すなわち、媒質内の物質からの光の散
乱、光が媒質中を透過するときのエネルギーの吸収とい
うものが考慮されたものの見え方を画像として表現でき
れば、デザイン一般に広く適用できる可能性があるが、
従来はこのようなものの見え方を画像として表現する手
法は知られていない。

【０００５】そこで、本発明は、ある媒質の中に、媒質
とは異なる物質が含まれているような物体、あるいは状
況を観察した場合のものの見え方、あるいは媒質内の物
質からの光の散乱、光が媒質中を透過するときのエネル
ギーの吸収を考慮したときのものの見え方を画像として
表現できる画像作成方法および装置を提供することを課
題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１、３に記載の発明では、必要なパラメータ
を入力し、入力されたパラメータに基づいて三次元空間
内に物質を表現するパターンを発生すると共にスクリー
ンを設定し、発生された各パターンに別途入力された画
像を貼り付け、パターンに貼り付けられた画像をスクリ
ーンに投影するようにしたことを特徴とする。請求項
１、３に記載の発明では、パラメータに基づいて三次元
空間に空間モデルを生成し、生成された空間モデルの各
物質パターンに別途入力した貼り付け用の画像を貼り付
け、物質パターンに貼り付けられた画像をスクリーンに
投影して投影画像を作成するようにしたので、必要なパ
ラメータを入力するだけで空間モデルを投影した画像を
作成することが可能になる。特に、三次元空間内に生成
した空間モデル内の各物質パターンに別途入力した画像
を貼り付けるようにしたので、この貼り付けられた画像
を投影することにより作成される投影画像により、空間
内に多様な柄を有する物質を散りばめた状態が表現でき
る。

【０００７】請求項２、４に記載の発明では、請求項
１、３に記載の発明におけるパターンに貼り付けられた
画像のスクリーンへの投影は、設定されたスクリーン上
の各画素において透視投影を行い、透視投影される範囲
内の前記パターン上の画素を、この画素とスクリーン上
の画素との距離を考慮して、投影することにより透視投
影画像中の各画素の値を決定し、透視投影画像中の全画
素の値に基づいてスクリーン上の画素の値を決定するこ
とにより行うものであることを特徴とする。請求項２、
４に記載の発明では、パターンに貼り付けられた画像を
スクリーンに投影する際、設定されたスクリーン上の各
画素において透視投影を行うが、このとき、透視投影さ
れる範囲内の前記パターン上の画素を、この画素とスク
リーン上の画素との距離を考慮して、投影することによ
り透視投影画像中の各画素の値を決定し、透視投影画像
中の全画素の値に基づいてスクリーン上の画素の値を決
定するようにしたので、スクリーンから離れているパタ
ーンはぼやけた感じで表現され、スクリーンに近いパタ
ーンは比較的はっきりと明確に表現されることになる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について詳細に説明する。（第１の実施形態）図１は本発明による画像作成方法の
第１の実施形態を示すフローチャートである。最初に、
各種パラメータの入力を行う（ステップＳ１）。パラメ
ータとしては、大きく分けて、物質を散りばめる空間
（または媒質）を設定する空間パラメータと、散りばめ
られる物質を設定する物質パラメータの２つがある。ま
ず、空間パラメータの設定を行う。空間パラメータとし
ては、作成する画像サイズ、空間色、透過率等を設定す
る。ここでは作成画像サイズは、ｗ画素（ｘ方向）×ｈ
画素（ｙ方向）とする。また、空間色は赤色成分、緑色
成分、青色成分により構成されるため、それぞれを入力
する。また、透過率は、空間の光の透明度を定めるもの
であり、透過率が大きい程、物質がはっきり見えるよう
に表現され、透過率が小さい程、空間により物質が見づ
らくなるように表現される。

【０００９】次に、物質パラメータの入力を行う。物質
パラメータとは、散りばめられる物質の仕様を決定する
ためのものである。散りばめられる物質は、ここでは物
質を多角形で表現した物質パターンとして生成されるも
のとする。この物質パターンは１以上の三角形状のポリ
ゴンにより構成され、ポリゴンの特性により、ポリゴン
面内の各点において色情報（画素値）を保持することが
可能になっている。物質パラメータは複数組設定可能で
あり、１組の設定内容としては、物質パターンの角数、
物質パターンの配置個数、物質パターンの最大縮小率、
物質パターンを配置する層の最大値と最小値、物質パタ
ーンに貼り付ける画像のＩＤ（識別番号等）、奥行き方
向の傾きの有無、がある。物質パターンの角数とは、空
間内に散りばめられる物質の形状を表現するためのもの
であり、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等の
多角形が設定可能である。物質パターンの最大縮小率は
基本パターンを１としたときの縮小率であり、最大縮小
率から１（等倍）の間で乱数により個々のパターンにつ
いてランダムに決定される。物質パターンを配置する層
の最大値と最小値は、スクリーンからの距離を設定する
ものであり、この最大値と最小値の間で乱数により個々
の物質パターンについてランダムに決定される。貼り付
ける画像のＩＤは、発生される各物質パターンに貼り込
まれる画像を識別するためのＩＤであり、ここで設定さ
れたＩＤにより貼り付ける画像を決定し、各物質パター
ンに貼り込むことになる。奥行き方向の傾きの有無は、
各物質パターンがスクリーン平面に対して平行か奥行き
方向に傾いているかを設定するものである。傾きの大き
さは乱数により個々の物質パターンについてランダムに
決定される。

【００１０】次に、ステップＳ１において設定したパラ
メータに従って、所定の空間内に物質パターンの発生を
行う（ステップＳ２）。まず、三次元空間の適宜な位置
にスクリーンを設定する。この三次元空間に物質パター
ンが配置された状態を図２に示す。図２において、１は
スクリーンを示し、スクリーン１はｘ−ｙ平面に対して
平行に設定されている。スクリーン１のサイズは、ステ
ップＳ１で設定された作成画像サイズｗ画素×ｈ画素で
ある。また、図２では物質パターンは三角形となされて
いるが、これは上述のように物質パラメータの１つであ
る物質パターンの角数で設定されたものが発生される。
物質パターンは三角形状のポリゴンにより構成され、図
３に示すように、物質パターンが三角形の場合はポリゴ
ン１つ、四角形の場合はポリゴン２つ、五角形の場合は
ポリゴン３つ、六角形の場合はポリゴン４つ、八角形の
場合はポリゴン６つにより構成される。ステップＳ１に
おいて、奥行き方向の傾きを無しとして設定された場合
は、各物質パターンがスクリーン１に平行になるため、
１つの物質パターンを構成するポリゴンの全頂点のｚ座
標値は同一になる。このようにして三次元空間内に物質
が散りばめられた所定の空間が定義されることになる。

【００１１】ここで、ステップＳ２における物質パター
ンの発生について図４のフローチャートを用いて詳細に
説明する。まず、ステップＳ１１では、ステップＳ１に
おいて設定された物質パラメータの１組を読み込む。続
いて、ステップＳ１２では、読み込んだ物質パラメータ
の内、物質パターンの角数を読み込み、それに基づいて
基本パターンを発生する。パラメータとしての物質パタ
ーンの角数の設定は、上述のように何角形であるかを指
定するだけであるが、ステップＳ１２において、物質パ
ターンを生成する元になる基本パターンを発生する。基
本パターンは設定された角数に基づいて生成される正多
角形である。この基本パターンは各頂点の座標値を有す
る。ここでの座標値とは、図２に示す多数の物質パター
ンを配置した空間モデルを構成する座標空間とは異なる
ものであり、物質パターンの形状を決定するために各頂
点の相対的な位置関係を定めるために設けた三次元空間
座標におけるものである。

【００１２】続いて、ステップＳ１３において、この基
本パターンの変形を行う。これは、基本パターンの各頂
点ごとに乱数を発生し、この乱数により定まる所定の値
だけ各頂点を移動することにより行う。ここで、基本パ
ターンを変形することにより得られる中間形状を中間パ
ターンと呼ぶ。続いて、ステップＳ１４において、得ら
れた中間パターンの縮小を行って物質パターンを生成す
る。これは、中間パターンの重心点から各頂点の距離を
縮小することにより行われる。このときの縮小率は、ス
テップＳ１において設定された物質パターンの最大縮小
率に従って、この最大縮小率を超えない範囲で乱数によ
って決定される。次に、ステップＳ１５では、空間モデ
ルを構成する三次元空間内に物質パターンの配置を行
う。すなわち、空間モデルを構成する三次元空間内にお
ける物質パターンの座標値を決定するのである。これ
は、物質パターンの基準となる１頂点と図２に示す三次
元空間内の任意の１点を対応づけることにより行う。こ
のとき、物質パターンの１頂点に対して三次元空間内の
１点を抽出するが、この抽出は乱数により決定される。
ここで、１点を選択する三次元空間の範囲は、ｘ軸方
向、ｙ軸方向については作成画像サイズとして設定した
ｗ画素×ｈ画素であり、ｚ軸方向については、物質パラ
メータの１つであるパターンを配置する層の最大値と最
小値に基づいて決定される。物質パターンの１頂点の三
次元空間内の１点が決定すると、物質パターンの各頂点
の位置関係から他の頂点の空間における座標値も決定さ
れる。

【００１３】続いて、ステップＳ１６では、物質パラメ
ータの１つである奥行き方向の傾きが、有りと設定され
ているか、無しと設定されているかを確認する。ステッ
プＳ１６において傾き有りと判定された場合は、ステッ
プＳ１７において図２に示す三次元空間のｚ方向に物質
パターンの回転を行う。ステップＳ１６において傾き無
しと判定された場合は、ステップＳ１７の処理は行わな
い。続いて、ステップＳ１８において、物質パラメータ
の１つである物質パターンの配置個数分だけ処理が行わ
れたかどうかを確認する。設定された物質パターンの配
置個数分処理を行ったら、ステップＳ１９に進む。物質
パターンの配置個数分処理を終了していない場合は、ス
テップＳ１２に戻って次の物質パターンについて処理を
行う。ステップＳ１９では、物質パラメータの全組に対
して処理が行われたかどうかを確認する。未処理の組が
ある場合は、ステップＳ１１に戻って次の組の処理を行
い、全ての組に対する処理が終了した場合は、空間モデ
ル生成処理を終了する。

【００１４】上記のようにしてステップＳ２において空
間モデルが生成されたら、次に、ステップＳ１において
設定した貼り付ける画像のＩＤに従って画像を決定し、
決定された貼り付け画像を、生成された空間モデル内の
各物質パターンに貼り付ける（ステップＳ３）。貼り付
け画像としては通常、ＲＧＢの３色からなる多階調画像
を用いる。空間に散りばめる物質特有の模様、絵柄等を
張り付け画像としてあらかじめ用意しておくことによ
り、より多様な表現が可能になる。

【００１５】ここで、ステップＳ３における画像の貼り
付けについて図５のフローチャートを用いて詳細に説明
する。まず、ステップＳ２１では、三次元空間に配置さ
れた物質パターンの内から１つの物質パターンを選択す
る。これは、例えば、ｘ座標、ｙ座標、ｚ座標の優先順
位を決めておき、その座標値の小さい方、あるいは大き
い方から選択する。次に、ステップＳ２２では、決定さ
れた物質パターンに設定されている貼り付け画像のＩＤ
により貼り付け画像を読み出し、当該物質パターンの１
頂点に対応する貼り付け画像上の点を乱数により決定す
る。ステップＳ２３では、貼り付け画像上から物質パタ
ーンの形状と同形状を切り出し、切り出した貼り付け画
像を物質パターンに貼り付ける。ステップＳ２４では、
空間モデルにおける全物質パターンについて処理が行わ
れたかどうかを判定し、全物質パターンについて処理が
行われた場合は、ステップＳ３の画像の貼り付け処理を
終了する。

【００１６】次に、スクリーン上の各画素位置に視点を
置いた透視投影を行い、当該スクリーン上の各画素の色
を決定する（ステップＳ４）。これは、図２に示す各物
質パターンに貼り付けられた画像をスクリーン上に投影
することにより行う。図２に示すスクリーンとある１つ
の物質パターンについて拡大した状態を図６に示す。図
６において、矢印は投影のためのスクリーン１における
画素Ｑからの視線方向を示す。この視線方向は、図２の
座標系におけるｚ軸と平行である。画素Ｑの値の決定
は、図７のフローチャートに示すような以下の３つの段
階により行われる。

【００１７】まず、ステップＳ３１では、画素Ｑと物質
パターン上の画素Ｒとの距離に応じて、物質パターン上
の画素Ｒの値を投影平面上の仮画素値Ｖ１に変換する。
この物質パターン上の画素Ｒの値とは、実際には、この
物質パターン上に貼り付けられた画像の画素値となる。
そして、物質パターン上の画素Ｒの値に距離が大きい程
小さい係数を乗じ、距離が小さい程大きい係数を乗じる
ことにより算出される。すなわち、遠い場所は暗く、近
い場所は明るく投影されることになる。

【００１８】次に、ステップＳ３２では、ステップＳ３
１で求めた仮画素値Ｖ１に空間色を合成する処理を行
う。空間色は、ステップＳ１で説明したように実際は赤
色成分、緑色成分、青色成分により構成されるが、各色
成分は独立して演算されるため、ここでは、代表して空
間色の画素値をＢとする。合成のための透過率をα（た
だし、０≦α≦１）とすると、新たな仮画素値Ｖ２は以
下に示す（数式１）により算出される。

【００１９】（数式１）Ｖ２＝ α×Ｖ１＋（１−α）×Ｂ

【００２０】この（数式１）からわかるように、透過率
αの値を大きくすればする程、本来の色が表現され、透
過率αの値を小さくすればする程、空間色の影響が強く
なる。通常、空間として大気中のような無色の気体が存
在している状態を表現するには、αの値を小さくし、有
色の媒質を有する物体を表現するには、αの値を大きく
する。

【００２１】続いて、ステップＳ３３において、周辺の
画素と溶け込ませる処理を行う。これは、物質パターン
上の画素Ｒの周辺のｋ個の画素に対しても、画素Ｒと同
様にステップＳ３２までの処理を行い、その結果得られ
る値を用いることにより行われる。周辺の画素にステッ
プＳ３２までの処理を行った結果の値をｖ_i（ｉ＝１，
２，・・・，ｋ）、合成のための混合率をβ（ただし、
０≦β≦１）とすると、スクリーン上の画素Ｑにおける
画素値Ｖ_Qは以下に示す（数式２）により算出される。

【００２２】（数式２）Ｖ_Q ＝ β×Ｖ２＋（１−β）×Σ（ｖ_i／ｋ）ただし、Σはｉ＝１，２，・・・，ｋまでの総和。

【００２３】この（数式２）からわかるように、混合率
βの値を大きくすればする程、物質パターン上の画素Ｒ
の色が強く表現され、、混合率βの値を小さくすればす
る程、画素Ｒの周辺の画素の色の影響が強くなる。合成
対象とする周辺画素の数は適宜設定することができる
が、例えば、画素Ｒと隣接する周辺の画素だけを合成対
象とした場合は、ｋ＝８となる。

【００２４】上記のようにしてスクリーン上の全画素の
値を決定することにより、空間モデルを投影した画像が
得られる。このとき、各画素からのｚ軸に平行な視線方
向に物質パターンが存在しない場合は、ステップＳ１に
おいて設定した空間色をそのままスクリーン上の画素値
として割り当てる。得られた画像は、ステップＳ５にお
いて、外部に出力される。

【００２５】次に、上述した画像作成方法を実現するた
めの画像作成装置について図を参照して説明する。図８
に示すように、画像作成装置はパラメータ入力手段２、
空間モデル生成手段３、貼り付け画像入力手段４、画像
貼り付け手段５、投影手段６、出力手段７により構成さ
れる。

【００２６】パラメータ入力手段２は、図１のステップ
Ｓ１を実行するためのものであり、マウスやキーボード
等で実現して全パラメータを直接入力するようにしても
良いし、空間パラメータをマウスやキーボード等で入力
し、物質パラメータについては１つのファイルとしてあ
らかじめハードディスク等に登録しておき、そこからデ
ータとして入力するようにしても良い。

【００２７】空間モデル生成手段３は、図１のステップ
Ｓ２を実行するためのものであり、パラメータ入力手段
２により入力されたパラメータに従って、設定された三
次元空間上に物質パターンを配置する機能を有する。貼
り付け画像入力手段４は、ハードディスク等の記憶手段
から貼り付け用画像を入力する機能を有する。この貼り
付け用画像は画像ファイルとしてファイルのＩＤを付し
て記憶手段にあらかじめ記憶しておき、パラメータ入力
手段１により入力された貼り付け用画像のＩＤに一致す
るものを入力することになる。

【００２８】画像貼り付け手段５は、図１のステップＳ
３を実行するためのものであり、いわゆるテクスチャマ
ッピングの手法を用いることにより、画像の貼り付けを
可能としている。投影手段６は、図１のステップＳ４を
実行するためのものである。空間モデル生成手段３、画
像貼り付け手段５、投影手段６の各手段は現実にはコン
ピュータと、コンピュータに搭載した専用プログラムに
より実現される。

【００２９】出力手段７は、図１のステップＳ５を実行
するためのものであり、具体的には、例えば、カラープ
リンタ、フィルム出力機、ダイレクト刷版機、あるいは
適宜な記憶装置等で構成される。また、ＣＲＴディスプ
レイ等を用いて表示出力を行うことも可能である。

【００３０】（第２の実施形態）次に本発明に係る画像
作成方法の第２の実施形態について説明する。第２の実
施形態は第１の実施形態に比べ、全体の流れに大きな違
いはないが、図１のステップＳ４におけるスクリーンへ
の投影処理の手法が大きく異なる。以下、図１のフロー
チャートを用いて、第１の実施形態と相違する部分につ
いて特に詳しく説明する。

【００３１】まず、図１に示すステップＳ１において、
第１の実施形態と同様に各種パラメータの入力を行う。
空間パラメータとしては、第１の実施形態と同様に、作
成する画像サイズ、空間色、透過率等を入力する。しか
し、第２の実施形態では、さらに透視投影を行う際の画
角、透視投影画像の作成画像からの距離を入力する。物
質パラメータとしては、第１の実施形態と同様のものが
入力される。

【００３２】続く、ステップＳ２の空間モデルの生成処
理、ステップＳ３の画像の貼り付け処理についても、第
１の実施形態と同様に行われる。

【００３３】次に、ステップＳ４において、スクリーン
上の各画素位置に視点を置いた透視投影を行い、当該ス
クリーン上の各画素の色を決定するが、この手法が第１
の実施形態と大きく異なる。このステップＳ４で行う透
視投影により、当該透視投影位置の色を決定する処理の
概略について説明すると次のようである。このときの透
視投影の画角はステップＳ１で入力した画角であること
は当然である。また、透視投影は、透視投影画像がスク
リーンと平行となるように行う。また、透視投影画像の
サイズは、ステップＳ１において入力した空間パラメー
タである、透視投影を行う際の画角、透視投影画像の作
成画像からの距離により算出される。ここでは、透視投
影画像のサイズは、Ｐ_x画素×Ｐ_y画素とする。

【００３４】いま、スクリーン上のある画素Ｑから透視
投影を行ったとすると、Ｐ_x画素×Ｐ_y画素のサイズの透
視投影画像が得られるが、その透視投影画像には物質パ
ターンが見えるところもあり、背景が見えるところもあ
る。図９（ａ）は、その一例を示す図であり、図９
（ａ）において斜線を施した部分は透視投影画像に見え
る物質パターンの部分を示している。また、ある物質パ
ターンＡがスクリーンに非常に近い位置にある場合に
は、図９（ｂ）に示すように、スクリーン上の画素Ｑか
ら透視投影したときに当該物質パターンＡだけしか見え
ない場合もある。

【００３５】そして、例えば、透視投影画像のある画素
位置に背景が見えたとすると、当該画素の色はステップ
Ｓ１で入力した空間色となる。また、透視投影画像のあ
る画素位置に、ある物質パターンが見えたとすると、当
該画素の色は当該物質パターンの色となる。

【００３６】そこで、透視投影画像の全ての画素の色を
赤色成分、緑色成分、青色成分ごとに総和をとり、それ
らの各色成分の総和をそれぞれ透視投影画像の画素数Ｐ
_x×Ｐ_yで割った値を、透視投影を行ったスクリーン上の
画素の各色成分とするのである。各色成分は独立して演
算されるので、透視投影を行ったスクリーン上の画素Ｑ
の値をＶ_Qで代表すると、以下の（数式３）で表現され
る。

【００３７】（数式３）Ｖ_Q＝（透視投影画像の全画素値の総和）／（透視投影
画像の画素数）

【００３８】（数式３）において、透視投影画像の全画
素の総和を算出しているが、全画素の総和を単純にとる
のではなく、ガウス分布を用いて透視投影画像上の画素
の位置に応じて重みづけを行い、その総和を算出する方
がより好ましい結果が得られる。ガウス分布による重み
づけについては周知であるので詳細な説明は省略する。

【００３９】スクリーン上のある画素位置Ｑから透視投
影を行ったとすると、上述したように画素Ｑの値が決定
する。しかし、上述の例では、スクリーンから物質パタ
ーンまでの距離を考慮していないため、次に、さらに好
ましい例について図１０を用いて説明する。いま、図１
０（ａ）に示す透視投影画像中の一つの画素Ｓに着目す
る。

【００４０】ここで、図１０（ｂ）に示すように、透視
投影画像中の当該画素Ｓの位置には、ある物質パターン
の画素Ｔが投影され、画素Ｔの値がＶ_Tであるとする。
物質パターンの画素Ｔからの光は、スクリーン上の画素
位置Ｑに達するまで空間内の媒質によって減衰されるこ
とになるが、空間による光エネルギーの減衰によって空
間色が混じり込むことになる。このとき、スクリーン中
の画素Ｑと物質パターンの画素Ｔとの距離をＬ、対象画
素Ｑと透視投影画像中の画素Ｓとの距離をＤとすると、
画素位置Ｓに投影される画素Ｓの値Ｖ_Sは以下の（数式
４）で表現される。

【００４１】（数式４）Ｖ_S ＝ γ×Ｂ＋（１−γ）×Ｖ_T ただし、γ ＝ α×Ｌ／Ｄ

【００４２】これは、物質パターンが画素位置Ｑに近い
ほど、透視投影画像中の画素Ｓの値Ｖ_Sが大きくなるこ
とを示している。このことは、物質パターンが画素位置
Ｓから遠くなるほど画素Ｓの値Ｖ_Sが大きくなるため、
一見、逆のように見えるが、透視投影画像はスクリーン
における画素値を算出するための投影範囲を定めるため
に利用されるものであり、透視投影画像上の各画素値は
最終的にスクリーン上の画素Ｑの値に反映されるため、
問題は生じない。

【００４３】以上は、透視投影画像中の画素Ｓの位置に
物質パターンが投影された場合であるが、上記（数式
４）は当該画素Ｓの位置に物質パターンが投影されない
場合にも適用できるものである。この場合、画素Ｔの位
置には空間色が存在することになるので、（数式４）に
おいて、Ｖ_T ＝Ｂとなるから、結局、以下のようにな
り、空間色そのものとなるからである。

【００４４】Ｖ_S ＝ γ×Ｂ＋（１−γ）×Ｂ＝Ｂ

【００４５】上記の（数式４）の演算を透視投影画像の
全ての画素について行う。これにより、スクリーン上の
ある画素Ｑの位置から透視投影を行った場合の透視投影
画像の全ての画素の値を求めることができる。

【００４６】そして、透視投影画像の全ての画素値の総
和をとり、その総和を透視投影画像の画素数Ｐ_x×Ｐ_yで
割った値を、透視投影を行ったスクリーン上の画素の値
とするのである。すなわち、透視投影を行ったスクリー
ン上の画素Ｑの値をＶ_Qとすると、以下の（数式５）で
表現される。

【００４７】（数式５）Ｖ_Q ＝（Σ Ｖ_S）／（透視投影画像の画素数）ここで、Σは、透視投影画像の全画素について総和をと
ることを意味している。

【００４８】（数式５）においても上述の（数式３）と
同様に、透視投影画像の全画素の総和を算出している
が、全画素の総和を単純にとるのではなく、ガウス分布
を用いて透視投影画像上の画素の位置に応じて重みづけ
を行い、その総和を算出する方がより好ましい結果が得
られる。

【００４９】以上の処理をスクリーン上の全ての画素に
ついて行う。これによって、スクリーン上に定められた
全画素の色を決定することができ、目的とする画像の画
像データを得ることができる。すなわち、透視投影にお
いては、スクリーンから離れている物質パターンは小さ
く見え、スクリーンに近い物質パターンは大きく見える
ので、透視投影を行ったスクリーン上の画素の色を決定
するに際して、スクリーンから離れている物質パターン
の色が寄与する割合は小さく、スクリーンに近い物質パ
ターンの色は寄与する割合が大きくなる。その結果、ス
クリーンから離れている物質パターンはぼやけた感じで
表現され、スクリーンに近い物質パターンは比較的はっ
きりと明確に表現されることになるのである。

【００５０】上記のようにしてスクリーン上の全画素の
値を決定することにより投影画像が得られる。得られた
画像は、第１の実施形態と同様に、ステップＳ５におい
て、外部に出力される。

【００５１】次に、上述した画像作成方法を実現するた
めの画像作成装置について図を参照して説明する。第２
の実施形態における画像作成装置も第１の実施形態と同
様図８に示すように、画像作成装置はパラメータ入力手
段２、空間モデル生成手段３、貼り付け画像入力手段
４、画像貼り付け手段５、投影手段６、出力手段７によ
り構成される。

【００５２】第２の実施形態における画像作成装置が第
１の実施形態と異なるのは、投影手段６のみであり、そ
の他の構成は第１の実施形態と同一である。

【００５３】投影手段６は、図１のステップＳ４を実行
するためのものであるが、上述のように第２の実施形態
に特有の処理を行う機能を有している。

【００５４】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
パラメータに基づいて三次元空間に空間モデルを生成
し、生成された空間モデルの各物質パターンに別途入力
した貼り付け用の画像を貼り付け、物質パターンに貼り
付けられた画像をスクリーンに投影して投影画像を作成
するようにしたので、必要なパラメータを入力するだけ
で空間モデルを投影した画像を作成することが可能にな
る。特に、三次元空間内に生成した空間モデル内の各物
質パターンに別途入力した画像を貼り付けるようにした
ので、この貼り付けられた画像を投影することにより作
成される投影画像により、空間内に多様な柄を有する物
質を散りばめた状態が表現できる。また、パターンに貼
り付けられた画像をスクリーンに投影する際、設定され
たスクリーン上の各画素において透視投影を行うが、こ
のとき、透視投影される範囲内の前記パターン上の画素
を、この画素とスクリーン上の画素との距離を考慮し
て、投影することにより透視投影画像中の各画素の値を
決定し、透視投影画像中の全画素の値に基づいてスクリ
ーン上の画素の値を決定するようにしたので、スクリー
ンから離れているパターンはぼやけた感じで表現され、
スクリーンに近いパターンは比較的はっきりと明確に表
現されることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像作成方法を示すフローチャー
トである。

【図２】三次元空間内に設定されるスクリーンと配置さ
れる物質パターンの様子を示す図である。

【図３】パターンの角数とポリゴンの関係を示す図であ
る。

【図４】図１のステップＳ２の空間モデルの生成処理を
示すフローチャートである。

【図５】図１のステップＳ３の画像の貼り付け処理を示
すフローチャートである。

【図６】第１の実施形態におけるステップＳ４の投影処
理を説明するための図である。

【図７】第１の実施形態におけるステップＳ４の投影処
理を示すフローチャートである。

【図８】本発明による画像作成装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図９】第２の実施形態におけるステップＳ４の投影処
理を説明するための図である。

【図１０】第２の実施形態におけるステップＳ４の投影
処理を説明するための図である。

【図１１】本発明により作成する画像により表現しよう
とする物体あるいは状況を示す図である。

【符号の説明】

１・・・スクリーン２・・・パラメータ入力手段３・・・空間モデル生成手段４・・・貼り付け画像入力手段５・・・画像貼り付け手段６・・・投影手段７・・・出力手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】必要なパラメータを入力する段階と、入力
されたパラメータに基づいて三次元空間内に物質を表現
するパターンを発生すると共に、スクリーンを設定する
段階と、発生された前記各パターンに別途入力された画
像を貼り付ける段階と、前記パターンに貼り付けられた
前記画像を前記スクリーンに投影する段階と、を有する
ことを特徴とする画像作成方法。
【請求項２】前記パターンに貼り付けられた画像をスク
リーンに投影する段階は、設定された前記スクリーン上
の各画素において透視投影を行い、透視投影される範囲
内の前記パターン上の画素を、当該画素と前記スクリー
ン上の画素との距離を考慮して、投影することにより透
視投影画像中の各画素の値を決定し、透視投影画像中の
全画素の値に基づいて前記スクリーン上の画素の値を決
定することにより行うものであることを特徴とする請求
項１に記載の画像作成方法。
【請求項３】必要なパラメータを入力するパラメータ入
力手段と、入力されたパラメータに基づいて三次元空間
内に物質を表現するパターンを発生すると共に、スクリ
ーンを設定するモデル生成手段と、貼り付け用画像を入
力する画像入力手段と、発生された前記各パターンに前
記入力された貼り付け用画像を貼り付ける画像貼り付け
手段と、前記パターンに貼り付けられた画像を前記スク
リーンに投影する投影手段と、を有することを特徴とす
る画像作成装置。
【請求項４】前記投影手段は、設定された前記スクリー
ン上の各画素において透視投影を行い、透視投影される
範囲内の前記パターン上の画素を、当該画素と前記スク
リーン上の画素との距離を考慮して、投影することによ
り透視投影画像中の各画素の値を決定する機能と、透視
投影画像中の全画素の値に基づいて前記スクリーン上の
画素の値を決定する機能を有するものであることを特徴
とする請求項３に記載の画像作成装置。