JP2002324245A - Cgを用いた画像生成方法および装置 - Google Patents

Cgを用いた画像生成方法および装置

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JP2002324245A
JP2002324245A JP2001129326A JP2001129326A JP2002324245A JP 2002324245 A JP2002324245 A JP 2002324245A JP 2001129326 A JP2001129326 A JP 2001129326A JP 2001129326 A JP2001129326 A JP 2001129326A JP 2002324245 A JP2002324245 A JP 2002324245A
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texture
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JP2001129326A
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English (en)
Inventor
Nobuhiko Mukai
信彦 向井
Katsunobu Muroi
克信 室井
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示対象物体が周囲環境に違和感なく自然に
融合している画像を高速に生成することのできるCGを
用いた画像生成方法を得る。 【解決手段】 表示対象物体の周囲環境を表す背景画像
101と表示対象物体の質感を表すテクスチャ画像10
2との少なくとも一方から、表示対象物体の質感を表現
するために必要な情報を抽出するステップ103と、表
示対象物体を構成するCGモデル100と、抽出された
情報とに基づいてCGモデル100の基本色を決定し、
背景画像101およびテクスチャ画像102の少なくと
も一方を用いて画像を生成するステップ104とを備え
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、コンピュータグ
ラフィックス(以下、「CG」と記す)を用いた画像生
成方法および装置に関し、特に表示対象となるCGモデ
ルまたはテクスチャ画像からの抽出情報に基づいてCG
モデルの基本色を決定して高品質画像を生成することに
より、表示対象物体が周囲環境に違和感なく自然に融合
している画像を高速に生成することのできるCGを用い
た画像生成方法および装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3はたとえば特開平4−289978
号公報に記載された2次元カラー画像の材質感変換方法
を各画像成分とともに示すフローチャートであり、物体
の表面を表現している画像を別の物質の表面を表現する
画像に変換する技術を示している。
【0003】図3において、1は原画像、2は周囲光成
分、3は鏡面反射光成分、4は拡散反射光成分、5は変
換後画像である。S1は原画像1の光を分離するステッ
プ、S2は変更後の物質が金属の場合に鏡面反射光を拡
散反射光の色にするステップ、S3はフレネル係数Fに
よる変換ステップ、S4は微小面分布関数による変換ス
テップ、S5は拡散光と鏡面光との合成比を調整して周
囲光を含めて再合成するステップ、S6はテクスチャ・
マッピングによる表面形状の変換ステップである。
【0004】次に、図3とともに図4を参照しながら、
従来のCGを用いた画像生成方法について説明する。図
4は光源光の入射角α(0〜90[deg])と鏡面反
射光の輝度(0〜255)との関係を示す説明図であ
る。
【0005】まず、光沢の表現モデルとして、クック・
トーランス(Cook−Torrance)による以下
の式(1)を採用し、原画像1の光を、周囲光成分2、
鏡面反射光成分3および拡散反射光成分4に分離する
(ステップS1)。
【0006】
【数1】
【0007】なお、周囲光は環境光とも呼ばれ、周囲光
成分2は、以下の式(2)から求められる。すなわち、
原画像1における影部分の色を(Rz,Gz,Bz)と
し、その最小値をWaとすると、最小値Waは、以下の
式(2)内のRa・Iaに相当し、この値が周囲光成分
2である。
【0008】
【数2】
【0009】また、鏡面反射光成分3は、以下の式
(3)から求められる。すなわち、原画像1の各点にお
ける色を(Ro,Go,Bo)とし、各値からWaを引
いた残りの値の最小値をWsとすると、最小値Wsは、
以下の式(3)内のs・F・D・Iiに相当し、この値
が鏡面反射光成分3である。
【0010】
【数3】
【0011】さらに、拡散反射光成分4は、以下の式
(4)から求められる。すなわち、原画像1の各点にお
ける色(Ro,Go,Bo)から周囲光成分Waおよび鏡
面反射光成分Wsを減算した残りの部分を(Rd,G
d,Bd)とすると、この値(Rd,Gd,Bd)は、
以下の式(4)内のd・Idに相当し、これらの値が拡
散反射光成分4である。
【0012】
【数4】
【0013】次に、ステップS2において、原画像1を
変更した後の物質が金属のときは、鏡面反射光成分3は
白色(RGBが同一の値)ではなく、拡散反射光と同じ
色となるので、以下の式(5)により、鏡面反射光成分
(Rs1,Gs1,Bs1)を求める。
【0014】
【数5】
【0015】続いて、ステップS3において、以下の式
(6)からフレネル係数Fを求め、フレネル係数Fを考
慮した変換を行う。
【0016】
【数6】
【0017】式(6)から、フレネル係数Fは、光源光
の入射角αに依存することが分かる。また、前述の式
(1)から、鏡面反射光成分3(=s・F・D・Ii)
は、フレネル係数Fに比例するので、式(6)に基づい
て、図4に示すような光源光の入射角αと、元の物質お
よび新物質の鏡面反射光の輝度Is1およびIs2との関
係をテーブルにしておく。
【0018】そして、元物質の鏡面反射光の輝度Is1
から光源光の入射角αを求め、入射角αから新物質の鏡
面反射光の輝度Is2を求めると、フレネル係数Fを考
慮した鏡面反射光成分(Rs2,Gs2,Bs2)は、式
(5)の(Rs1,Gs1,Bs1)を用いて、以下の式
(7)のように求めることができる。
【0019】
【数7】
【0020】次に、ステップS4において、微小面分布
関数を考慮した変換を行う。ここで、微小面分布関数
は、物質表面の微細なざらつきを表現するものであり、
以下の式(8)により、変換前の輝度Iinから変換後
の輝度Ioutを求める。
【0021】
【数8】
【0022】また、以下の式(9)により、最終的な鏡
面反射成分(Rs3,Gs3,Bs3)を計算する。
【0023】
【数9】
【0024】最後に、ステップS5において、周囲光成
分(Wa,Wa,Wa)、鏡面反射光成分(Rs3,G
3,Bs3)および拡散反射光成分(Rd,Gd,B
d)に基づいて、反射光の輝度(Rr,Gr,Br)を
以下の式(10)により求める。
【0025】
【数10】
【0026】上記の計算方法を用いれば、xを大きく取
ることにより、金属のような光沢感の強い物質を表現す
ることができ、また、yを大きく取ることにより、プラ
スチックや布など拡散反射成分の多い物質を表現するこ
とができる。
【0027】このように、上記特開平4−289978
号公報には、原画像に基づいて新しい物質の材質感を表
現する方法が提示されている。
【0028】しかしながら、CGを用いて物質を表現す
る場合、1つの物質を単独で表現することは稀であり、
通常、何らかの背景となる画像、またはCGで生成した
画像など表示物体の周囲環境となるものが存在する。
【0029】そして、物体の見え方(光沢感や材質感)
は、周囲環境の影響を受けて、種々異なるが、上記公報
記載の従来方法では、原画像のみを考慮しており、周囲
環境を全く考慮していない。
【0030】すなわち、光沢の表現モデルをクック・ト
ーランスにしたがい、物体からの反射光を、周囲光(環
境光)成分2、鏡面反射光成分3および拡散反射光成分
4に分離した後、環境光成分を物体の影部分の輝度から
抽出している。
【0031】しかしながら、周囲光(環境光)成分は、
通常、物体の周りを取り囲んでいる環境に依存するもの
であり、物体の影部分の輝度とは異なる。
【0032】また、フレネル係数Fおよび微小面分布関
数を考慮して、クック・トーランス・モデルにできるだ
け忠実に、光源の反射計算を実行しているので、物体を
表現している画像の各画素に対して反射光の計算を行う
必要がある。
【0033】したがって、かなりの計算能力と計算時間
を要するので、表示対象物体がその物体を取り囲む環境
内で移動した際に、その環境内において環境から受ける
影響を考慮して、即座に物体の見え方を変更することは
困難である。
【0034】
【発明が解決しようとする課題】従来のCGを用いた画
像生成方法および装置は以上のように、CGを用いて物
体を表現する場合に、表現する物体の周囲環境を表す背
景画像と物体の材質感を表すテクスチャ画像との両方を
考慮しておらず、物体を表現するために必要な情報を適
切な画像から抽出していないので、表示物体が周囲環境
に違和感なく自然に融合している画像を高速に生成する
ことができないという問題点があった。
【0035】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、表示対象物体の周囲環境を表す
背景画像と表示対象物体の質感を表すテクスチャ画像と
の両方を考慮して、物質の材質感を表現するために必要
な情報を適切な画像から抽出し、抽出情報に基づいて表
示対象物体のCGモデルの基本色を決定することによ
り、表示対象物体が周囲環境に違和感なく自然に融合し
ている画像を高速に生成することを可能にしたCGを用
いた画像生成方法および装置を得ることを目的とする。
【0036】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
るCGを用いた画像生成方法は、表示対象物体の周囲環
境を表す背景画像と表示対象物体の質感を表すテクスチ
ャ画像との少なくとも一方から、表示対象物体の質感を
表現するために必要な情報を抽出するステップと、表示
対象物体を構成するCGモデルと、抽出された情報とに
基づいてCGモデルの基本色を決定し、背景画像および
テクスチャ画像の少なくとも一方を用いて画像を生成す
るステップとを備えたものである。
【0037】また、この発明の請求項2に係るCGを用
いた画像生成方法は、請求項1において、情報を抽出す
るステップは、背景画像からCGモデルの基本色を表す
環境光成分を抽出するステップを含むものである。
【0038】また、この発明の請求項3に係るCGを用
いた画像生成方法は、請求項1において、情報を抽出す
るステップは、テクスチャ画像からCGモデルの基本色
を表す拡散反射光成分を抽出するステップを含むもので
ある。
【0039】また、この発明の請求項4に係るCGを用
いた画像生成方法は、請求項1において、情報を抽出す
るステップは、背景画像からCGモデルの基本色を表す
環境光成分を抽出するとともに、テクスチャ画像からC
Gモデルの基本色を表す拡散反射光成分を抽出するステ
ップを含むものである。
【0040】また、この発明の請求項5に係るCGを用
いた画像生成方法は、請求項1において、情報を抽出す
るステップは、背景画像およびテクスチャ画像の少なく
とも一方から、CGモデルの基本色を表す環境光成分お
よび拡散反射光成分の少なくとも一方の成分を抽出する
ステップを含み、画像を生成するステップは、CGモデ
ルに対して拡散反射光成分の不均一性を考慮した複数の
基本色を決定し、複数の基本色を合成することにより、
拡散反射光成分の不均一性を考慮したCGモデルの基本
色を生成するステップと、CGモデルの基本色に対して
テクスチャ画像を貼り付けることにより画像を生成する
ステップとを含むものである。
【0041】また、この発明の請求項6に係るCGを用
いた画像生成方法は、請求項1において、情報を抽出す
るステップは、背景画像およびテクスチャ画像の少なく
とも一方から、CGモデルの基本色を表す環境光成分お
よび拡散反射光成分の少なくとも一方の成分を抽出する
ステップを含み、画像を生成するステップは、CGモデ
ルに対して拡散反射光成分の不均一性を考慮した複数の
基本色を決定し、複数の基本色に対してテクスチャ画像
を貼り付けた後、複数のCGモデル画像を合成すること
により画像を生成するステップを含むものである。
【0042】また、この発明の請求項7に係るCGを用
いた画像生成装置は、表示対象物体の周囲環境を表す背
景画像と表示対象物体の質感を表すテクスチャ画像との
少なくとも一方から、表示対象物体の質感を表現するた
めに必要な情報を抽出する情報抽出手段と、表示対象物
体を構成するCGモデルと情報抽出手段による抽出情報
とに基づいてCGモデルの基本色を決定し、背景画像お
よびテクスチャ画像の少なくとも一方を用いて画像を生
成する画像生成手段とを備えたものである。
【0043】また、この発明の請求項8に係るCGを用
いた画像生成装置は、請求項7において、情報抽出手段
は、背景画像からCGモデルの基本色を表す環境光成分
を抽出するものである。
【0044】また、この発明の請求項9に係るCGを用
いた画像生成装置は、請求項7において、情報抽出手段
は、テクスチャ画像からCGモデルの基本色を表す拡散
反射光成分を抽出するものである。
【0045】また、この発明の請求項10に係るCGを
用いた画像生成装置は、請求項7において、情報抽出手
段は、背景画像からCGモデルの基本色を表す環境光成
分を抽出するとともに、テクスチャ画像からCGモデル
の基本色を表す拡散反射光成分を抽出するものである。
【0046】また、この発明の請求項11に係るCGを
用いた画像生成装置は、請求項7において、情報抽出手
段は、背景画像およびテクスチャ画像の少なくとも一方
から、CGモデルの基本色を表す環境光成分および拡散
反射光成分の少なくとも一方の成分を抽出し、画像生成
手段は、CGモデルに対して拡散反射光成分の不均一性
を考慮した複数の基本色を決定し、複数の基本色を合成
することにより、拡散反射光成分の不均一性を考慮した
CGモデルの基本色を生成し、CGモデルの基本色に対
してテクスチャ画像を貼り付けることにより画像を生成
するものである。
【0047】また、この発明の請求項12に係るCGを
用いた画像生成装置は、請求項7において、情報抽出手
段は、背景画像およびテクスチャ画像の少なくとも一方
から、CGモデルの基本色を表す環境光成分および拡散
反射光成分の少なくとも一方の成分を抽出し、画像生成
手段は、CGモデルに対して拡散反射光成分の不均一性
を考慮した複数の基本色を決定し、複数の基本色に対し
てテクスチャ画像を貼り付けた後、複数のCGモデル画
像を合成することにより画像を生成するものである。
【0048】
【発明の実施の形態】実施の形態1.以下、図面を参照
しながら、この発明の実施の形態1について詳細に説明
する。図1はこの発明の実施の形態1によるCGを用い
た画像生成方法を実現するための装置を概略的に示すブ
ロック構成図である。
【0049】図1において、100はCGで生成された
表示対象物体のCGモデル、101は表示対象物体の周
囲環境を表現する背景画像、102は表示対象物体の質
感を与えるテクスチャ画像である。
【0050】103は環境光成分抽出手段および拡散反
射光成分抽出手段を含む情報抽出手段であり、背景画像
101およびテクスチャ画像102およびの少なくとも
一方から表示対象物体の質感を表すために必要な情報を
抽出する。
【0051】104は画像生成手段であり、情報抽出手
段103により抽出された情報に基づいてCGモデル1
00の基本色を決定するとともに、背景画像101およ
びテクスチャ画像102の少なくとも一方を用いて、表
示対象物体が周囲環境に違和感なく自然に融合している
高品質画像を生成する。
【0052】次に、図1を参照しながら、この発明の実
施の形態1による動作について説明する。一般的に、物
質の光沢表現モデルは、クック・トーランスに限らず、
以下の式(11)のように表すことができる。
【0053】
【数11】
【0054】また、CGにおいてよく使用されるフォン
グ(Phong)モデルでは、以下の式(12)のよう
に計算される。
【0055】
【数12】
【0056】また、一般的に、CGでは、以下の式(1
3)に示すように、既に描画されている色と新たに描画
する色とを任意の割合で混合する半透明合成表示が実行
される。
【0057】
【数13】
【0058】そこで、テクスチャ画像102および背景
画像101の少なくとも一方から、情報抽出手段103
により得られた情報に基づき、CGモデル100の基本
色を上記式(11)および(12)を用いて決定する。
【0059】また、CGモデル100の基本色と、CG
モデルの材質感を表すテクスチャ画像102とを、式
(13)を用いて混合するか、または背景画像101と
の融合(または、混合および融合の両方)を行う。
【0060】以下、表示物体の周囲環境を考慮して、周
囲環境に違和感なく自然に融合している高品質画像を高
速に生成することを可能にした画像生成方法および装置
について詳細に説明する。
【0061】まず、環境光成分について説明する。環境
光成分とは、周囲環境に均一に存在している光の成分で
あり、たとえば、夕日が沈むときには、空は赤く色づく
が、このときの赤色が環境光成分となる。このように、
環境光成分としては、白色(RGBが同一の値)ではな
く、表示物体が存在する周囲環境に応じた色を決める必
要がある。
【0062】また、前述の式(11)から分かるよう
に、反射光成分は、環境光成分、拡散反射光成分および
鏡面反射光成分の加算値として表現されているので、環
境光成分としては、周囲環境に影響されて反射光成分を
構成する要素の中で、最も基礎となる部分を抽出すれば
良い。
【0063】したがって、背景画像を構成する各画素の
色のうち、最小値を与えるものを環境光成分として採用
する。ここで、背景画像101の各画素における色を
(Rb,Gb,Bb)とすると、環境光成分(Ra,G
a,Ba)は、以下の式(14)により与えられる。
【0064】
【数14】
【0065】式(14)を用いて環境光成分を抽出する
際、背景画像全体に対して最小値を求める計算を行って
も良いし、表示対象物体が存在する領域またはその周辺
部分を含んだ領域に対してのみ、最小値を求める計算を
行っても良い。
【0066】また、背景画像上に明るい部分および暗い
部分が存在する場合、領域を限定して上記式(14)の
計算を行うと、表示物体が背景画像上を移動した際に
も、動的に背景画像上に違和感なく自然に融合する高品
質な画像を生成することができる。
【0067】次に、拡散反射光成分について説明する。
拡散反射光とは、物質の表面おける光の反射率(拡散反
射係数Kd)と光源の入射角αとに依存するが、視線方
向には依存しない成分である。
【0068】たとえば、赤色の反射率が高い郵便ポスト
は赤く見え、青色の反射率が高い空は青く見える。ま
た、光の入射角αが浅くなる(0[deg]に近づく)
と鮮度が落ち、さらに、昼間に見る郵便ポストと夜見る
郵便ポストとの色は少し異なる。
【0069】空についても同様で、昼間と夕方とでは同
じ晴天時でも青さが異なる。しかしながら、郵便ポスト
の見る位置や空を見上げる場所に依存して色が変化する
わけではない。
【0070】したがって、基本的には表現しようとする
物質固有の色を割当てれば良いが、表現しようとする物
質の各画素の色がテクスチャ画像102により用意され
ているので、ここでは、CGモデル100の基本色とし
ての拡散反射光成分を計算する。
【0071】前述のように、拡散反射光は物質固有の色
で視線方向には依存しない成分であるから、CGモデル
100の材質感を表現するために用意されているテクス
チャ画像102の部分的な平均色を、CGモデル100
の基本色における拡散反射光成分として割当てることに
する。
【0072】ここで、図2を参照しながら、部分的な平
均色について説明する。図2はCGモデル100とテク
スチャ画像102との対応関係を示す説明図である。
【0073】図2において、200はCGモデル100
の具体的な形を示し、202はテクスチャ画像102の
具体的な画像を示している。CGモデル100の具体的
な形200は、点P1〜P9により構成され、テクスチャ
画像102の具体的な画像202は、点P1′〜P9′に
より構成されている。
【0074】通常、CGにおいては表示対象物体を多数
のポリゴンから構成するが、図2においては、説明を簡
単にするために、4つのポリゴン(四角形)から構成さ
れたCGモデル200およびテクスチャ画像202を示
している。
【0075】たとえば、CGモデル200の四角形全体
1397に、テクスチャ画像202の全体P1
3′P9′P7′を貼り付ける場合を仮定すると、CG
モデル200内の部分的な四角形P1254には、部
分的なテクスチャ画像P1′P2′P5′P4′が対応する
ことになる。
【0076】各部分的な領域はポリゴンとして定義され
ているので、各領域における平面の法線ベクトルは一定
であり、光源として平行光線を用いた(または、光源が
充分遠くにある)場合には、各領域に入射する光源の入
射角αも一定となる。
【0077】したがって、CGモデル200の部分的な
四角形P1254に対しては、部分的なテクスチャ画
像P1′P2′P5′P4′の平均値を取ることにより、拡
散反射係数Kdを計算する。
【0078】ここで、テクスチャ画像202の各画素に
おける色を(Rt,Gt,Bt)とすると、拡散反射係
数Kd(Rd,Gd,Bd)は、以下の式(15)によ
り与えられる。
【0079】
【数15】
【0080】なお、式(15)において、Avgは対象
値に対しての総和をその総数で除算した値であり、部分
的な平均値を求める関数である。また、拡散反射光成分
Kd・Ii・cosαは、前述の式(12)を用いて、
以下の式(16)により求められる。
【0081】
【数16】
【0082】ただし、式(16)において、cosα
は、光源の反射方向ベクトル(単位ベクトル)と平面の
法線ベクトル(単位ベクトル)との内積計算により求め
ることができる。
【0083】また、上述した通り、光源として平行光線
を用いた(または、光源が充分遠くにある)場合、各ポ
リゴンにおけるcosαおよび拡散反射光成分Kd・I
i・cosαは一定となる。
【0084】最後に、鏡面反射光成分について説明す
る。鏡面反射光成分とは、拡散反射光成分のような物質
固有の色ではなく、光源の反射方向と視線方向のなす角
とに強く影響される成分である。
【0085】たとえば、鏡に写った太陽を見て眩しいと
感じたり、海上におけるさざ波の水しぶきが白く光って
見えたりする色が鏡面反射光による色である。これらの
現象は、鏡を見る位置を少し変えたり、時間の経過とと
もに太陽の高度が下がったりしてくると、見えなくなる
ものである。
【0086】これは、表示物体の周囲環境を決める背景
画像101や、物質の材質感を表すテクスチャ画像10
2に依存するものではないので、情報抽出手段103に
て抽出する項目はない。ただし、鏡面反射率W(α)
は、表現する物質の材質により異なるので、対応する材
質の鏡面反射率をあらかじめテーブルで用意しておく。
【0087】こうして、CGモデル100の基本色を決
定する。このとき、基本色は、CGモデル200(図2
参照)を構成するポリゴン単位で計算される。そして、
基本色とCGモデル100の材質感を表現するテクスチ
ャ画像102とに基づき、物体の各点の色を、前述の式
(13)を用いて、以下の式(17)により求める。
【0088】
【数17】
【0089】さらに、式(17)により求められた表示
物体の画像を背景画像101と合成することにより、表
示物体がその周囲環境を表す背景画像と違和感なく自然
に融合している高品質な画像を生成することができる。
【0090】ここでは、表示対象物体の周囲環境を表す
背景画像101と、表示対象物体の材質感を表現するテ
クスチャ画像102との両方が存在している場合を例に
とって説明したが、必ずしも両方が必要なわけではな
い。
【0091】たとえば、テクスチャ・マッピングを施す
ことなく生成したCGモデル画像を周囲環境に違和感な
く自然に融合させるためには、環境光成分のみを抽出し
て、CGモデル画像と背景画像101とを合成すればよ
い。
【0092】また、表示物体の周囲環境を表す背景画像
101がなく、単にCGで生成した物体のみを表示する
場合には、テクスチャ画像102から拡散反射光成分の
みを抽出し、式(17)を用いて最終画像を生成すれば
よい。
【0093】また、この発明の実施の形態1によるCG
を用いた画像生成方法では、CGモデル100の基本色
を、CGモデル200(図2参照)を構成するポリゴン
単位に決定しており、CGモデル200を構成している
各点P1〜P9についての色計算を実行するわけでない。
【0094】また、式(12)を用いたCGモデル10
0の基本色計算や、式(13)を用いた半透明合成表示
は、いずれも標準的なグラフィックス・ライブラリに用
意されており、ハードウェア的にサポートされている場
合が多い。
【0095】したがって、表示対象物体がその物体を取
り囲む周囲環境の中で移動した場合にも、その環境から
受ける影響を考慮して環境内に違和感なく自然に融合し
ている高品質画像を高速に生成することができる。
【0096】以上の画像生成方法を用いることにより、
背景画像101およびテクスチャ画像102の少なくと
も一方から、表示対象物体の質感を表現するために必要
な情報を抽出し、この抽出情報に基づいてCGモデル1
00の基本色を決定することができる。
【0097】したがって、表示対象物体が周囲環境に違
和感なく自然に融合している高品質画像を高速に生成す
ることができる。
【0098】また、図1に示すCGを用いた画像生成装
置のように、表示対象物体を構成するCGモデル100
と、表示対象物体の周囲環境を表す背景画像101と表
示対象物体の質感を表すテクスチャ画像102との少な
くとも一方から、表示対象物体の質感を表現するために
必要な情報を抽出する情報抽出手段103と、情報抽出
手段103により抽出された情報に基づいてCGモデル
100の基本色を決定し背景画像101およびテクスチ
ャ画像102の少なくとも一方を用いて画像を生成する
画像生成手段104とを設けることにより、表示対象物
体が周囲環境に違和感なく自然に融合している高品質な
画像を高速に生成することができる。
【0099】実施の形態2.なお、上記実施の形態1で
は、CGモデル100に対する単一の基本色を計算した
が、複数個の基本色を計算してもよい。
【0100】以下、図1および図2を参照しながら、C
Gモデル100に対する複数の基本色を合成するように
したこの発明の実施の形態2による画像生成動作につい
て説明する。
【0101】この場合、情報抽出手段103および画像
生成手段104は、CGモデル100に対する基本色を
複数個計算し、複数の基本色を合成することにより、さ
らに高品質な画像を生成することができる。
【0102】前述の実施の形態1では、情報抽出手段1
03および画像生成手段104で算出されるCGモデル
100に対する基本色が1つであり、各ポリゴン単位に
計算されていたので、表示物体を構成する全ての点に対
して光源計算を実行するよりも高速な画像生成は可能で
あるが、各ポリゴン内における不均一性については考慮
していなかった。
【0103】そこで、この発明の実施の形態2による情
報抽出手段103および画像生成手段104は、各ポリ
ゴンに対して求められる平面の法線ベクトルに変化を与
え、CGモデル100に対する基本色を複数個計算する
とともに、複数の基本色を合成することにより、各ポリ
ゴン内における不均一性を付加することを考える。
【0104】たとえば、図2における四角形P125
4の法線ベクトルを(Xn,Yn,Zn)とすると、
以下の式(18)により、この法線ベクトルに変化を与
えることができる。
【0105】
【数18】
【0106】式(18)により四角形P1254に対
する複数の法線ベクトルが計算されると、前述の式(1
5)および(16)を用いて、複数の拡散反射係数Kd
(Rd,Gd,Bd)Ii・cosαを計算することが
できる。
【0107】したがって、複数の拡散反射係数Kd(R
d,Gd,Bd)Ii・cosαに基づき、式(12)
を用いてCGモデル100に対する複数の基本色を決定
し、さらに、式(13)を用いて、これらの複数の基本
色を合成することにより、ポリゴン内の不均一性を考慮
したCGモデル100の合成基本色を求めることができ
る。
【0108】このように、不均一性を考慮した合成基本
色と、テクスチャ画像102とを、前述の式(17)を
用いて合成することにより、画像生成手段104におい
て、より高品質な画像を生成することができる。
【0109】また、ここでは、式(13)を用いて複数
の基本色を合成した後、式(17)を用いてテクスチャ
画像102との合成を実行しているが、この順序を逆に
してもよい。
【0110】すなわち、先に式(17)を用いて、CG
モデルの基本色とテクスチャ画像との合成画像を複数枚
作成し、これらの複数枚の合成画像を式(13)を用い
てさらに合成することにより、ポリゴン内の不均一性を
考慮した高品質な画像を生成することもできる。
【0111】以上の画像生成方法を用いることにより、
CGモデル200を構成している各ポリゴンの法線ベク
トルに変化を与えてCGモデル100の基本色を複数作
成することができる。
【0112】したがって、複数の基本色を合成すること
により、各ポリゴンに対して不均一性を付加することが
できるので、さらに高品質な画像を生成することができ
る。
【0113】また、表示対象物体の周囲環境を表す背景
画像101と表示対象物体の質感を表すテクスチャ画像
102との少なくとも一方から、物質の材質感を表現す
るために必要な情報を抽出する情報抽出手段103と、
抽出情報およびCGモデル200を構成するポリゴンの
法線ベクトルに与えられた不均一性を用いてCGモデル
100の基本色を複数生成し、画像を生成する画像生成
手段104とを設けることにより、表示対象物体が周囲
環境に違和感なく自然に融合している高品質画像を高速
に生成することができる。
【0114】
【発明の効果】以上のように、この発明の請求項1によ
れば、表示対象物体の周囲環境を表す背景画像と表示対
象物体の質感を表すテクスチャ画像との少なくとも一方
から、表示対象物体の質感を表現するために必要な情報
を抽出するステップと、表示対象物体を構成するCGモ
デルと、抽出された情報とに基づいてCGモデルの基本
色を決定し、背景画像およびテクスチャ画像の少なくと
も一方を用いて画像を生成するステップとを備えたの
で、表示対象物体が周囲環境に違和感なく自然に融合し
ている画像を高速に生成することのできるCGを用いた
画像生成方法が得られる効果がある。
【0115】また、この発明の請求項2によれば、請求
項1において、情報を抽出するステップは、背景画像か
らCGモデルの基本色を表す環境光成分を抽出するステ
ップを含むので、表示対象物体が周囲環境に違和感なく
自然に融合している画像を高速に生成することのできる
CGを用いた画像生成方法が得られる効果がある。
【0116】また、この発明の請求項3によれば、請求
項1において、情報を抽出するステップは、テクスチャ
画像からCGモデルの基本色を表す拡散反射光成分を抽
出するステップを含むので、表示対象物体の自然な画像
を高速に生成することのできるCGを用いた画像生成方
法が得られる効果がある。
【0117】また、この発明の請求項4によれば、請求
項1において、情報を抽出するステップは、背景画像か
らCGモデルの基本色を表す環境光成分を抽出するとと
もに、テクスチャ画像からCGモデルの基本色を表す拡
散反射光成分を抽出するステップを含むので、表示対象
物体が周囲環境に違和感なく自然に融合している画像を
高速に生成することのできるCGを用いた画像生成方法
が得られる効果がある。
【0118】また、この発明の請求項5によれば、請求
項1において、情報を抽出するステップは、背景画像お
よびテクスチャ画像の少なくとも一方から、CGモデル
の基本色を表す環境光成分および拡散反射光成分の少な
くとも一方の成分を抽出するステップを含み、画像を生
成するステップは、CGモデルに対して拡散反射光成分
の不均一性を考慮した複数の基本色を決定し、複数の基
本色を合成することにより、拡散反射光成分の不均一性
を考慮したCGモデルの基本色を生成するステップと、
CGモデルの基本色に対してテクスチャ画像を貼り付け
ることにより画像を生成するステップとを含むので、表
示対象物体が周囲環境に違和感なく自然に融合している
画像を高速に生成することのできるCGを用いた画像生
成方法が得られる効果がある。
【0119】また、この発明の請求項6によれば、請求
項1において、情報を抽出するステップは、背景画像お
よびテクスチャ画像の少なくとも一方から、CGモデル
の基本色を表す環境光成分および拡散反射光成分の少な
くとも一方の成分を抽出するステップを含み、画像を生
成するステップは、CGモデルに対して拡散反射光成分
の不均一性を考慮した複数の基本色を決定し、複数の基
本色に対してテクスチャ画像を貼り付けた後、複数のC
Gモデル画像を合成することにより画像を生成するステ
ップを含むので、表示対象物体が周囲環境に違和感なく
自然に融合している画像を高速に生成することのできる
CGを用いた画像生成方法が得られる効果がある。
【0120】また、この発明の請求項7によれば、表示
対象物体の周囲環境を表す背景画像と表示対象物体の質
感を表すテクスチャ画像との少なくとも一方から、表示
対象物体の質感を表現するために必要な情報を抽出する
情報抽出手段と、表示対象物体を構成するCGモデルと
情報抽出手段による抽出情報とに基づいてCGモデルの
基本色を決定し、背景画像およびテクスチャ画像の少な
くとも一方を用いて画像を生成する画像生成手段とを備
えたので、表示対象物体が周囲環境に違和感なく自然に
融合している画像を高速に生成することのできるCGを
用いた画像生成装置が得られる効果がある。
【0121】また、この発明の請求項8によれば、請求
項7において、情報抽出手段は、背景画像からCGモデ
ルの基本色を表す環境光成分を抽出するようにしたの
で、表示対象物体が周囲環境に違和感なく自然に融合し
ている画像を高速に生成することのできるCGを用いた
画像生成装置が得られる効果がある。
【0122】また、この発明の請求項9によれば、請求
項7において、情報抽出手段は、テクスチャ画像からC
Gモデルの基本色を表す拡散反射光成分を抽出するよう
にしたので、表示対象物体の自然な画像を高速に生成す
ることのできるCGを用いた画像生成装置が得られる効
果がある。
【0123】また、この発明の請求項10によれば、請
求項7において、情報抽出手段は、背景画像からCGモ
デルの基本色を表す環境光成分を抽出するとともに、テ
クスチャ画像からCGモデルの基本色を表す拡散反射光
成分を抽出するようにしたので、表示対象物体が周囲環
境に違和感なく自然に融合している画像を高速に生成す
ることのできるCGを用いた画像生成装置が得られる効
果がある。
【0124】また、この発明の請求項11によれば、請
求項7において、情報抽出手段は、背景画像およびテク
スチャ画像の少なくとも一方から、CGモデルの基本色
を表す環境光成分および拡散反射光成分の少なくとも一
方の成分を抽出し、画像生成手段は、CGモデルに対し
て拡散反射光成分の不均一性を考慮した複数の基本色を
決定し、複数の基本色を合成することにより、拡散反射
光成分の不均一性を考慮したCGモデルの基本色を生成
し、CGモデルの基本色に対してテクスチャ画像を貼り
付けることにより画像を生成するようにしたので、表示
対象物体が周囲環境に違和感なく自然に融合している画
像を高速に生成することのできるCGを用いた画像生成
装置が得られる効果がある。
【0125】また、この発明の請求項12によれば、請
求項7において、情報抽出手段は、背景画像およびテク
スチャ画像の少なくとも一方から、CGモデルの基本色
を表す環境光成分および拡散反射光成分の少なくとも一
方の成分を抽出し、画像生成手段は、CGモデルに対し
て拡散反射光成分の不均一性を考慮した複数の基本色を
決定し、複数の基本色に対してテクスチャ画像を貼り付
けた後、複数のCGモデル画像を合成することにより画
像を生成するようにしたので、表示対象物体が周囲環境
に違和感なく自然に融合している画像を高速に生成する
ことのできるCGを用いた画像生成装置が得られる効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1によるCGを用いた
画像生成装置を概略的に示すブロック構成図である。
【図2】 この発明の実施の形態1によるCGを用いた
画像生成方法を説明するためのCGモデルとテクスチャ
画像との具体的な対応関係を示す説明図である。
【図3】 従来のCGを用いた画像生成方法の一例とし
て2次元カラー画像の材質感変換方法を示すフローチャ
ートである。
【図4】 従来のCGを用いた画像生成方法により用い
られる光源光の入射角と鏡面反射光の輝度との関係を示
す説明図である。
【符号の説明】
100 CGモデル、101 背景画像、102 テク
スチャ画像、103情報抽出手段、104 画像生成手
段、200 CGモデルの具体例、202テクスチャ画
像の具体例。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5B080 AA13 FA02 FA08 GA22 5L096 AA02 AA06 AA09 DA01 FA15 FA46 LA01

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表示対象物体の周囲環境を表す背景画像
    と前記表示対象物体の質感を表すテクスチャ画像との少
    なくとも一方から、前記表示対象物体の質感を表現する
    ために必要な情報を抽出するステップと、 表示対象物体を構成するCGモデルと、抽出された前記
    情報とに基づいて前記CGモデルの基本色を決定し、前
    記背景画像および前記テクスチャ画像の少なくとも一方
    を用いて画像を生成するステップとを備えたCGを用い
    た画像生成方法。
  2. 【請求項2】 前記情報を抽出するステップは、前記背
    景画像から前記CGモデルの基本色を表す環境光成分を
    抽出するステップを含むことを特徴とする請求項1に記
    載のCGを用いた画像生成方法。
  3. 【請求項3】 前記情報を抽出するステップは、前記テ
    クスチャ画像から前記CGモデルの基本色を表す拡散反
    射光成分を抽出するステップを含むことを特徴とする請
    求項1に記載のCGを用いた画像生成方法。
  4. 【請求項4】 前記情報を抽出するステップは、前記背
    景画像から前記CGモデルの基本色を表す環境光成分を
    抽出するとともに、前記テクスチャ画像から前記CGモ
    デルの基本色を表す拡散反射光成分を抽出するステップ
    を含むことを特徴とする請求項1に記載のCGを用いた
    画像生成方法。
  5. 【請求項5】 前記情報を抽出するステップは、前記背
    景画像および前記テクスチャ画像の少なくとも一方か
    ら、前記CGモデルの基本色を表す環境光成分および拡
    散反射光成分の少なくとも一方の成分を抽出するステッ
    プを含み、 前記画像を生成するステップは、 前記CGモデルに対して拡散反射光成分の不均一性を考
    慮した複数の基本色を決定し、前記複数の基本色を合成
    することにより、前記拡散反射光成分の不均一性を考慮
    したCGモデルの基本色を生成するステップと、 前記CGモデルの基本色に対して前記テクスチャ画像を
    貼り付けることにより画像を生成するステップとを含む
    ことを特徴とする請求項1に記載のCGを用いた画像生
    成方法。
  6. 【請求項6】 前記情報を抽出するステップは、前記背
    景画像および前記テクスチャ画像の少なくとも一方か
    ら、前記CGモデルの基本色を表す環境光成分および拡
    散反射光成分の少なくとも一方の成分を抽出するステッ
    プを含み、 前記画像を生成するステップは、前記CGモデルに対し
    て前記拡散反射光成分の不均一性を考慮した複数の基本
    色を決定し、前記複数の基本色に対して前記テクスチャ
    画像を貼り付けた後、複数のCGモデル画像を合成する
    ことにより画像を生成するステップを含むことを特徴と
    する請求項1に記載のCGを用いた画像生成方法。
  7. 【請求項7】 表示対象物体の周囲環境を表す背景画像
    と前記表示対象物体の質感を表すテクスチャ画像との少
    なくとも一方から、前記表示対象物体の質感を表現する
    ために必要な情報を抽出する情報抽出手段と、 表示対象物体を構成するCGモデルと前記情報抽出手段
    による抽出情報とに基づいて前記CGモデルの基本色を
    決定し、前記背景画像および前記テクスチャ画像の少な
    くとも一方を用いて画像を生成する画像生成手段とを備
    えたCGを用いた画像生成装置。
  8. 【請求項8】 前記情報抽出手段は、前記背景画像から
    前記CGモデルの基本色を表す環境光成分を抽出するこ
    とを特徴とする請求項7に記載のCGを用いた画像生成
    装置。
  9. 【請求項9】 前記情報抽出手段は、前記テクスチャ画
    像から前記CGモデルの基本色を表す拡散反射光成分を
    抽出することを特徴とする請求項7に記載のCGを用い
    た画像生成装置。
  10. 【請求項10】 前記情報抽出手段は、前記背景画像か
    ら前記CGモデルの基本色を表す環境光成分を抽出する
    とともに、前記テクスチャ画像から前記CGモデルの基
    本色を表す拡散反射光成分を抽出することを特徴とする
    請求項7に記載のCGを用いた画像生成装置。
  11. 【請求項11】 前記情報抽出手段は、前記背景画像お
    よび前記テクスチャ画像の少なくとも一方から、前記C
    Gモデルの基本色を表す環境光成分および拡散反射光成
    分の少なくとも一方の成分を抽出し、 前記画像生成手段は、 前記CGモデルに対して拡散反射光成分の不均一性を考
    慮した複数の基本色を決定し、前記複数の基本色を合成
    することにより、前記拡散反射光成分の不均一性を考慮
    したCGモデルの基本色を生成し、 前記CGモデルの基本色に対して前記テクスチャ画像を
    貼り付けることにより画像を生成することを特徴とする
    請求項7に記載のCGを用いた画像生成装置。
  12. 【請求項12】 前記情報抽出手段は、前記背景画像お
    よび前記テクスチャ画像の少なくとも一方から、前記C
    Gモデルの基本色を表す環境光成分および拡散反射光成
    分の少なくとも一方の成分を抽出し、 前記画像生成手段は、前記CGモデルに対して前記拡散
    反射光成分の不均一性を考慮した複数の基本色を決定
    し、前記複数の基本色に対して前記テクスチャ画像を貼
    り付けた後、複数のCGモデル画像を合成することによ
    り画像を生成することを特徴とする請求項7に記載のC
    Gを用いた画像生成装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008281402A (ja) * 2007-05-09 2008-11-20 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 知覚的な鏡面・拡散反射画像推定方法とその装置、及びプログラムと記憶媒体
JP2014229115A (ja) * 2013-05-23 2014-12-08 キヤノン株式会社 情報処理装置および方法、プログラム、記憶媒体

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