JP2002298134A - 画像処理プログラム、画像処理方法、画像処理装置、および画像処理プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

画像処理プログラム、画像処理方法、画像処理装置、および画像処理プログラムを記録した記録媒体

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JP2002298134A
JP2002298134A JP2001097688A JP2001097688A JP2002298134A JP 2002298134 A JP2002298134 A JP 2002298134A JP 2001097688 A JP2001097688 A JP 2001097688A JP 2001097688 A JP2001097688 A JP 2001097688A JP 2002298134 A JP2002298134 A JP 2002298134A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 外壁リフォームを行う際に、顧客の建築物の
カラー画像から外壁の汚れを減少し下地模様を反映した
塗装イメージを生成することが可能な画像処理方法と画
像処理プログラム、および画像処理装置を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 カラー画像の各画素に対して着目画素と
その周囲の画素とから平均色強度を求め、色強度を拡散
させることによりカラー画像のノイズを減少し、このカ
ラー画像から同様の方法で平均輝度を求めて二値画像に
変換し、島状に分布する二値画像のノイズを除去して二
値画像の二値の一方の画素には指定の色を、他の画素に
は輝度を変えた色、または他の色を置換するように構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば建築物の外
壁リフォームにおける塗装イメージ画像を作成する際に
適用が可能な画像処理方法、画像処理プログラム、画像
処理装置および画像処理プログラムを記録した記録媒体
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年では、建築する住宅等の設計におい
てCG(Computer Graphics)技術を
用いたコンピュータ支援による設計(CAD:Comp
uter Aided Design)が一般化してい
る。建築用のCADシステムにも種々のものがあるが、
特に最近では3次元データにより作成された仮想建築物
の外部や内部をオペレータの指示で歩き廻り、その時の
視点から見たCG画像を見ることができるまでなってい
る(例えば、特開平9−106408)。建築物のリフ
ォームにおいてもCAD技術の利用が図られ、増改築部
分の間取りなどの入力を行うことにより3次元の完成イ
メージを見ることができる技術が開示されている(例え
ば、特開平9−317206)。
【0003】本発明は、例えば建築物のリフォームにお
いて外壁の塗装の際に塗装イメージ画像の生成に適用が
可能な画像処理に関する提案である。建築物も建築して
から数年を経過すると、その間の日光や風雨により外壁
の塗装膜の劣化、汚れが目立つようになり塗装し直すこ
とが一般に行われている。顧客(施工主)は業者に塗装
色を指定して外装の塗装を依頼するが、塗装完了後に塗
装前に描いていたイメージと仕上がり状態とにギャップ
を感じ、不満を生ずることがある。このようなギャップ
を少なくするために、業者は塗装前に顧客に塗装の色見
本を渡してその中から色指定をして貰うことを行ってい
るが、小片の色見本と実際に外壁に塗られた状態とのイ
メージギャップは無くなる訳ではない。
【0004】このようなことから、建築物の外壁のイメ
ージをCG技術を用いて表示させる方法が特開平9−1
06411に開示されている。本発明によれば、数種の
外壁表面材の画像データを予め格納しておき、顧客の指
示によりこれらの画像を切り換えて外壁を含む建築物の
外観を表示させるものである。
【0005】より簡易にコンピュータを利用する方法と
して、市販されているペイントツールにより指定箇所に
色を塗る方法がある。デジタルカメラなどで撮影した建
築物の画像をコンピュータに取り込み、画像の外壁部分
の領域を設定してペイントツールで指定した色を塗るこ
とは容易である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記に示しように、色
見本の小片を渡して色指定する方法においてもイメージ
ギャップが生じてしまう。また、特開平9−10641
1によるコンピュータを利用した方法では、予め登録し
てある建築物について外壁の表面材を切り換えて表示で
きるが、顧客の住宅の外壁の色等を変えて見ることは困
難である。さらに、ペイントツールを用いる方法では、
外壁の筋などが下地にある場合に平坦に塗り潰されてし
まい実際の仕上がりのイメージとは異なったものとな
る。下地の状態を表すためにその部分の輝度を変えて塗
ることが考えられるが、輝度を替える部分を個々に指定
するには多大の時間を要することになる。また、画像処
理により一括して下地の状態を区別しようとすると、外
壁の汚れを元々の下地の状態と認識してしまい、ペイン
トツールを用いて塗装イメージを作成することは問題が
多い。
【0007】そこで本発明の目的は、例えば顧客の建築
物のカラー画像を用いて、画像に表れている外壁の汚れ
を減少させ、下地の状態を反映するようにして塗装した
イメージ画像の生成に適用ができる画像処理プログラ
ム、画像処理方法、画像処理装置、および画像処理プロ
グラムを記録した記録媒体を提供することにある。しか
し、本発明の画像処理は塗装イメージの画像作成に限定
されるものではない。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の原理を図1を用
いて説明する。図1の色強度平均化手順1では取り込ん
だカラー画像の画素に対して、一つの着目画素と着目画
素の周囲の画素とから平均色強度を求め、平均色強度を
その着目画素に置きかえることにより、カラー画像のノ
イズを減少するものである。カラー画像の画素はRGB
のそれぞれに0〜255の強度を持つ三つ原色から成っ
ており、例えばその一つであるR(赤)の原色に対して
画素の一つを着目画素とし、着目画素とその着目画素の
周囲の画素のRの強度との単純平均値を求める。例えば
着目画素が画像の辺に接してなく、着目画素の周囲の画
素を隣接画素とすれば、着目画素に隣接する画素は8個
あり、着目画素を含めて9個の画素のR強度の和を求め
て9で除算を行って平均色強度を求め、この値を記憶し
ておく。全ての画素のRについて同様の処理を行って記
憶しておいた平均色強度を元のカラー画像の各画素に置
きかえることを行い、続いて残りの原色であるG(緑)
とB(青)についても同様に行う。この処理によって、
汚れに相当する比較的小さな領域部分の色が拡散され、
結果として汚れの部分が減少されたことになる。
【0009】色強度平均化手順1の処理を行ったカラー
画像を用いて、次の画像二値化手順2の処理を行う。こ
こでは例えば外壁下地の筋などの凹凸の画像(以下、下
地模様と言う)を区別するために、色強度平均化手順1
で処理されたカラー画像に対して二値画像を求める。グ
レースケールのモノクロ画像はカラー画像の画素の輝度
に対応させており、RGBの各強度から次の式で求める
ことができる。
【0010】 I=0.30×R+0.59×G+0.11×B ここでIは求める輝度である。R、GおよびBは三原色
のそれぞれの強度(0〜255)の値である。上記の式
は当分野において一般的に知られている。(画像電子ハ
ンドブック:画像電子学会) このようにして求めた一つの着目画素の輝度と着目画素
の周囲の画素の輝度とから平均輝度を求め、この平均輝
度を閾値として着目画素を二値化する。即ち、着目画素
がこの平均輝度の値以上である場合は着目画素を例えば
白画素とし、そうでない場合は例えば黒画素とする。平
均輝度の求め方は、前述した色強度の平均値を求めた方
法と同様である。これによりカラー画像は例えば白と黒
の二値画像に置き換えられたことになる。この処理の目
的は、外壁の例では画像の中で色が急激に変化している
箇所は下地模様の画像部分であり、汚れなどは色が比較
的穏やかに変化する、という特徴から下地模様を抽出す
ることを行っているものである。
【0011】続いて、ノイズ除去手順3では、画像二値
化手順2で作成した画像に対し、二値化画像に対するノ
イズの除去を行う。画像の中で黒の画素が島状になって
いるもの、あるいは白の画素が島状になっているものを
ノイズと見なして削除するものである。島状を構成する
ノイズの画素サイズを指定されたN×Mとすれば、N×
Mの画素を着目画素として着目画素と隣接する画素(即
ち着目画素を取り囲む画素)が例えば全て白の画素であ
れば、着目画素を白の画素と置きかえることを行う。逆
に着目画素と隣接する画素が例えば全て黒の画素であれ
ば、着目画素を黒の画素に置き替える。これによりN×
Mの画素からなるノイズは取り除かれたことになる。
【0012】以上の処理で、カラー画像から下地模様の
画像がノイズが少ない状態で抽出されたことになる。最
後の色付け手順4は、外壁に色を塗布する作業に当たる
ものである。二値画像の画素が二値の一方(例えば白)
の部分には指定の色に置き変え、二値の他方(例えば
黒)の画素には輝度を例えば80%程度に落とした指定
の色に置き替える。または、指定した色とは異なる色で
塗り替える。これは、二値の画素の一方が外壁の平坦部
であり、他方が下地模様(あるいはその逆)であり、色
または輝度を変えて下地の状態を表現しているものであ
る。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図面を参照し
て説明する。図2および図3は、本発明を外装塗装のイ
メージ画像の作成に適用した実施フローである。まず、
外壁を含む建築物の画像をカラー画像データ格納部5か
ら取り込み、最初にRの原色について色強度の平均化を
行う。図4(a)は、取り込んだカラー画像の外壁の一
部をRの色強度について模式的に示した画素マップであ
り、それぞれの四角は一つの画素を表し、図中の数字は
Rの色強度を示している。図4(b)は、Rについて視
覚的に分かるように表した参考図(色強度の低いものか
ら段階的に黒く表した)で、斜めに走る黒い帯状の部分
は下地模様を示している。図4(a)の左上の画素を着
目画素として順次走査して平均色強度を求めることにす
る。実施例では、着目画素の周囲の画素を隣接画素とし
て平均色強度を着目画素とそれに隣接する画素とから平
均を求めている。図4(c)は着目画素と着目画素に隣
接する画素の状態を示し、太線で囲った画素が隣接画素
である。着目画素aは左上の画素を着目画素としたとき
の画素であり、この場合の隣接する画素は太線で示した
3個の画素からなる。この時の色強度の平均値は、着目
画素と隣接画素の合計4個の画素の単純平均である。即
ち、 (141+139+141+142)/4=140.7
5 同様に着目画素bは、6個の画素の平均となり138.
83、着目画素cは9個の画素の平均で129.44と
なる。このようにして求めた平均値を作業領域6に記憶
しておき、全画素について色平均化の処理が終了した段
階で作業領域に記憶した平均色強度値を元のカラー画像
に置き替える。色強度を平均化した例が図4(d)であ
る。ここでは、小数点以下を切り捨てて表示している。
また、図4(e)は図4(d)を視覚化して表示したも
のである。図4(e)は、図4(b)に較べて色強度は
平準化され鈍った画像となっていることが判る。これら
の処理を残りのGとBの原色に対しても行う。図4は平
均色強度を求める説明のため外壁の一部の例について行
ったが、この色強度の平均化を行う処理は取り込んだ画
像全体に対して行う。本実施例では、色強度の平均化を
行うときに周囲画素を隣接画素としたが、さらにもう一
周り、あるいは二周り増やしてもよい。また、周囲数を
指定するようにして、その周囲数内で異なる周囲数を試
行し、その結果の中から画像処理を行う使用者に最良の
ものを選択させるようにしてもよい。(S1〜S4) 次に色強度を平均化した画像を二値化する処理を行う。
この処理を行うために、一つの着目画素と着目画素に隣
接する画素の輝度から平均を求める。本実施例では、平
均色強度を求めたと同様に周囲画素を隣接画素とした
が、これも周囲数を指定させ試行するようにしてもよ
い。画素の輝度は、前述した輝度を求める式を適用して
輝度を求める。例えば、RとGとBの強度がそれぞれ1
40、120、130である時の輝度Iは以下のように
なる。
【0014】 I=0.30×R+0.59×G+0.11×B =0.30×140+0.59×120+0.11×130 =127.1 このようにして求めた平均の輝度の値を閾値として、着
目画素の輝度が閾値以上であれば白画素を、そうでない
場合は黒画素を一旦作業領域に格納する。この処理を全
画素について行って別領域に格納した画素を元の画像
(色強度を平均化した画像)の各画素に対応して置き替
えることにより二値画像が得られたことになる。(S5
〜S11) 続いて、二値画像に対してノイズを除く処理に入る。こ
こではノイズと見なす島状の画素の最大値を2×2(即
ちN=2、M=2)と指定した。最初に1×1の画素を
着目画素とし、それを取り巻く8個の画素に合わせて着
目画素を同じ画素に置きかえることを行う。例えば、1
画素(即ち着目画素)のみ黒で周りの画素が全て白の場
合は、その1画素を黒から白に置き替え、1画素が黒の
島状のノイズが取り除かれたことになる。着目画素の1
画素が白で周りが全て黒の画素であるときも同様にその
1画素を白から黒に置き替え、白の島状のノイズが除か
れたことになる。着目画素の周りの画素が全て白または
黒でなければ、着目画素を置き替えることは行わない。
これを全画素について実施し、続いて着目画素を1×2
として同様に着目画素を取り巻く10個の画素について
行う。さらに着目画素を2×1、2×2についても同様
に行い、ノイズを取り除く。この処理を二値画像全体に
行う。また、着目画素が画像の辺に接している場合は、
存在している隣接画素だけで判断している。このように
処理した例を図5および図6に示す。図5は図4で示し
た外壁の一部の画像と同じものであり、図6は取り込ん
だ画像全体を処理した例である。図5、図6それぞれに
(a)は二値化処理した画像であり、(b)は二値画像
からノイズ除去処理した画像の例である。(S12〜S
16) S1〜S16のステップで塗装する前の処理が終わった
ことになる。即ち、外壁部に着目すれば、外壁の平坦な
部分のノイズと下地模様のノイズが減少し、下地模様の
形状が抽出された。以降の処理は、この画像を基に塗装
を行う処理である。まず、外壁の塗装する領域を指定
し、外壁内に他の構造物があればこの部分のマスキング
を行う。続いて、外壁の各画素に対して、対応する二値
画像の画素の色が白の場合は指定の輝度を持った色に、
黒の場合は指定の輝度の80%の色を置きかえる。輝度
を下げたことにより下地模様が表現されたことになり、
実際に塗装を行った場合に近いイメージ画像を得ること
ができる。輝度を替えることなく、他の色に置き替えて
もよい。次に、指定の色付けを行った画素をマスキング
し、他の部分を元のカラー画像の画素と置きかえる。こ
の処理により、元のカラー画像の外壁部分のみ塗り替え
られたイメージの画像を得ることができる。(S17〜
S22) (付記1) カラー画像の各画素に対し、周囲の画素を
含めた平均色強度を求め、各画素を平均色強度に置換す
る色強度平均化手順と、前記色強度平均化手順で処理し
た色平均化カラー画像の各画素に対し、周囲の画素を含
めた平均輝度を求め、平均輝度を閾値として二値化する
画像二値化手順と、前記画像二値化手順で処理した二値
画像全体に対し、NとMを所定数とするN×Mの画素を
着目画素として、着目画素に隣接する全ての画素が二値
の一方の画素であるとき、着目画素を前記二値の一方の
画素に置換するノイズ除去手順と、前記ノイズ除去手順
で処理した画像の画素が、二値の一方の画素であるとき
指定された第一の色の画素に置換し、二値の他方の画素
であるとき前記指定された第一の色の輝度とは異なる輝
度の色、または指定された第二の色の画素に置換する色
付け手順とをコンピュータに実行させることを特徴とす
る画像処理プログラム。 (付記2) 付記1の画像処理プログラムであって、色
強度平均化手順は、カラー画像の各画素に対し、周囲の
画素を含めたRGBの一つの原色の平均色強度を求め、
画素の前記RGBの一つの原色強度を平均色強度に置換
することを、RGBの他の二つの原色に対して行うこと
を特徴とする画像処理プログラム。 (付記3) カラー画像の各画素に対し、周囲の画素を
含めた平均色強度を求め、各画素を平均色強度に置換す
る色強度平均化手順と、前記色強度平均化手順で処理し
た色平均化カラー画像の各画素に対し、周囲の画素を含
めた平均輝度を求め、平均輝度を閾値として二値化する
画像二値化手順と、前記画像二値化手順で処理した二値
画像全体に対し、NとMを所定数とするN×Mの画素を
着目画素として、着目画素に隣接する全ての画素が二値
の一方の画素であるとき、着目画素を前記二値の一方の
画素に置換するノイズ除去手順と、前記ノイズ除去手順
で処理した画像の画素が、二値の一方の画素であるとき
指定された第一の色の画素に置換し、二値の他方の画素
であるとき前記指定された第一の色の輝度とは異なる輝
度の色、または指定された第二の色の画素に置換する色
付け手順とを備えることを特徴とする画像処理方法。 (付記4) カラー画像の各画素に対し、周囲の画素を
含めた平均色強度を求め、各画素を平均色強度に置換す
る色強度平均化手段と、前記色強度平均化手段で処理し
た色平均化カラー画像の各画素に対し、周囲の画素を含
めた平均輝度を求め、平均輝度を閾値として二値化する
画像二値化手段と、前記画像二値化手段で処理した二値
画像全体に対し、NとMを所定数とするN×Mの画素を
着目画素として、着目画素に隣接する全ての画素が二値
の一方の画素であるとき、着目画素を前記二値の一方の
画素に置換するノイズ除去手段と、前記ノイズ除去手段
で処理した画像の画素が、二値の一方の画素であるとき
指定された第一の色の画素に置換し、二値の他方の画素
であるとき前記指定された第一の色の輝度とは異なる輝
度の色、または指定された第二の色の画素に置換する色
付け手段とを有することを特徴とする画像処理装置。 (付記5) カラー画像の各画素に対し、周囲の画素を
含めた平均色強度を求め、各画素を平均色強度に置換す
る色強度平均化手順と、前記色強度平均化手順で処理し
た色平均化カラー画像の各画素に対し、周囲の画素を含
めた平均輝度を求め、平均輝度を閾値として二値化する
画像二値化手順と、前記画像二値化手順で処理した二値
画像全体に対し、NとMを所定数とするN×Mの画素を
着目画素として、着目画素に隣接する全ての画素が二値
の一方の画素であるとき、着目画素を前記二値の一方の
画素に置換するノイズ除去手順と、前記ノイズ除去手順
で処理した画像の画素が、二値の一方の画素であるとき
指定された第一の色の画素に置換し、二値の他方の画素
であるとき前記指定された第一の色の輝度とは異なる輝
度の色、または指定された第二の色の画素に置換する色
付け手順とを実現するプログラムを記録したコンピュー
タによって読み取り可能な記録媒体。 (付記6) 付記3の画像処理方法であって、色強度平
均化手順は、カラー画像の各画素に対し、周囲の画素を
含めたRGBの一つの原色の平均色強度を求め、画素の
前記RGBの一つの原色強度を平均色強度に置換するこ
とを、RGBの他の二つの原色に対して行うことを特徴
とする画像処理方法。
【0015】
【発明の効果】本発明の画像処理方法を例えば外壁リフ
ォームに適用すれば、顧客の建築物のカラー画像を用い
て外壁のみを塗り替えた画像を得ることができ、顧客が
塗装工事前に描いた塗装イメージと実際の仕上がり状態
とのギャップが少なくなる効果が発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理図である。
【図2】外壁塗装に適用した処理フローの実施例(その
1)である。
【図3】外壁塗装に適用した処理フローの実施例(その
2)である。
【図4】色強度平均化処理の説明図である。
【図5】外壁の一部の画像の二値化処理とノイズ除去処
理例である。
【図6】全体の画像の二値化処理とノイズ除去処理例で
ある。
【符号の説明】
1:色強度平均化手順 2:画像二値化手順 3:ノイズ除去手順 4:色付け手順 5:カラー画像データ格納部 6:作業領域
フロントページの続き Fターム(参考) 2E176 AA00 BB38 5B057 AA01 CA01 CA08 CA12 CA16 CB01 CB06 CB12 CB16 CE02 CE12 CE17 5C077 LL06 MP08 PP32 PP46 PP68 PQ18 RR02 RR15 SS05 5C079 HB01 HB04 LA02 LA34 LB11 MA11 NA07

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カラー画像の各画素に対し、周囲の画素
    を含めた平均色強度を求め、各画素を平均色強度に置換
    する色強度平均化手順と、 前記色強度平均化手順で処理した色平均化カラー画像の
    各画素に対し、周囲の画素を含めた平均輝度を求め、平
    均輝度を閾値として二値化する画像二値化手順と、 前記画像二値化手順で処理した二値画像全体に対し、N
    とMを所定数とするN×Mの画素を着目画素として、着
    目画素に隣接する全ての画素が二値の一方の画素である
    とき、着目画素を前記二値の一方の画素に置換するノイ
    ズ除去手順と、 前記ノイズ除去手順で処理した画像の画素が、二値の一
    方の画素であるとき指定された第一の色の画素に置換
    し、二値の他方の画素であるとき前記指定された第一の
    色の輝度とは異なる輝度の色、または指定された第二の
    色の画素に置換する色付け手順とをコンピュータに実行
    させることを特徴とする画像処理プログラム。
  2. 【請求項2】 請求項1の画像処理プログラムであっ
    て、 色強度平均化手順は、カラー画像の各画素に対し、周囲
    の画素を含めたRGBの一つの原色の平均色強度を求
    め、画素の前記RGBの一つの原色強度を平均色強度に
    置換することを、RGBの他の二つの原色に対して行う
    ことを特徴とする画像処理プログラム。
  3. 【請求項3】 カラー画像の各画素に対し、周囲の画素
    を含めた平均色強度を求め、各画素を平均色強度に置換
    する色強度平均化手順と、 前記色強度平均化手順で処理した色平均化カラー画像の
    各画素に対し、周囲の画素を含めた平均輝度を求め、平
    均輝度を閾値として二値化する画像二値化手順と、 前記画像二値化手順で処理した二値画像全体に対し、N
    とMを所定数とするN×Mの画素を着目画素として、着
    目画素に隣接する全ての画素が二値の一方の画素である
    とき、着目画素を前記二値の一方の画素に置換するノイ
    ズ除去手順と、 前記ノイズ除去手順で処理した画像の画素が、二値の一
    方の画素であるとき指定された第一の色の画素に置換
    し、二値の他方の画素であるとき前記指定された第一の
    色の輝度とは異なる輝度の色、または指定された第二の
    色の画素に置換する色付け手順とを備えることを特徴と
    する画像処理方法。
  4. 【請求項4】 カラー画像の各画素に対し、周囲の画素
    を含めた平均色強度を求め、各画素を平均色強度に置換
    する色強度平均化手段と、 前記色強度平均化手段で処理した色平均化カラー画像の
    各画素に対し、周囲の画素を含めた平均輝度を求め、平
    均輝度を閾値として二値化する画像二値化手段と、 前記画像二値化手段で処理した二値画像全体に対し、N
    とMを所定数とするN×Mの画素を着目画素として、着
    目画素に隣接する全ての画素が二値の一方の画素である
    とき、着目画素を前記二値の一方の画素に置換するノイ
    ズ除去手段と、 前記ノイズ除去手段で処理した画像の画素が、二値の一
    方の画素であるとき指定された第一の色の画素に置換
    し、二値の他方の画素であるとき前記指定された第一の
    色の輝度とは異なる輝度の色、または指定された第二の
    色の画素に置換する色付け手段とを有することを特徴と
    する画像処理装置。
  5. 【請求項5】 カラー画像の各画素に対し、周囲の画素
    を含めた平均色強度を求め、各画素を平均色強度に置換
    する色強度平均化手順と、 前記色強度平均化手順で処理した色平均化カラー画像の
    各画素に対し、周囲の画素を含めた平均輝度を求め、平
    均輝度を閾値として二値化する画像二値化手順と、 前記画像二値化手順で処理した二値画像全体に対し、N
    とMを所定数とするN×Mの画素を着目画素として、着
    目画素に隣接する全ての画素が二値の一方の画素である
    とき、着目画素を前記二値の一方の画素に置換するノイ
    ズ除去手順と、 前記ノイズ除去手順で処理した画像の画素が、二値の一
    方の画素であるとき指定された第一の色の画素に置換
    し、二値の他方の画素であるとき前記指定された第一の
    色の輝度とは異なる輝度の色、または指定された第二の
    色の画素に置換する色付け手順とを実現するプログラム
    を記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒
    体。
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