JP2006146647A

JP2006146647A - 模様作成処理装置

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Publication number: JP2006146647A
Application number: JP2004337063A
Authority: JP
Inventors: Taido Hasegawa; 泰道長谷川
Original assignee: Japan Science and Technology Agency
Current assignee: Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2004-11-22
Filing date: 2004-11-22
Publication date: 2006-06-08
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Also published as: JP4464258B2

Abstract

【課題】従来技術では、同じ図形を多数繰り返すパターン模様図形を作成する場合、模様図形をあくまでも画像的に捉えて複写しているため、同じ模様図形を繰り返し入力する繁雑な作業が必要であった。
【解決手段】
本発明の模様作成処理装置は、基本模様の各画素の配置と形や色などの属性の情報を図形の基本的な特徴情報とし、その基本模様を２次元的に展開して形成される繰り返しパターンの模様図形の縦横の模様間のつながりを数学的に記述することにより、２次元展開模様の図形全体を表現できる模様図形数学モデル１を作成し、その数学モデルの挙動を数学的にスキャンして、得られたデータから簡単に模様図形データを生成できるようにするものである。数学モデルは、可換線形表現系として表現される。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンピュータによるデジタル画像処理技術を利用して模様デザインを行う処理装置に関し、特に基本的な模様パターンを２次元的に繰り返し展開して大きな２次元模様を効率的に設計できる模様作成処理装置に関するものである。

近年、自動編機や自動プリント機械などでは、任意の模様図形データをデジタル的に与えて、模様編みや模様プリントなどを自動的に行う技術が目覚しい発展をみせている。一般に、模様図形は、基本となる模様の２次元的な繰り返しパターンであることが多い。図２は、その簡単な１例を示し、（ａ）は基本模様、（ｂ）は（ａ）の基本模様を縦、横、斜めに展開して作成した２次元展開模様を示す。通常、このような基本模様の２次元展開模様は、種々の画像処理ソフトを用いて基本模様を隣接位置に逐次コピーして作成されている。

ところで従来のデジタル画像処理では、多数の小図形を含む図形の記述は、Tree構造により記述する方法や、図形の座標位置と形状を与える方法などによって行われてきた。そのため、模様のような多数の図形を含む２次元画像は、模様イメージを表す２次元の信号をわざわざ１次元信号に置き換えて、音声信号等に用いられている１次元解析法を適用したり、模様図形の座標位置と形状をいちいち与えたりする方法等で表さなければならなかった。これらの画像技術の従来例については、次の非特許文献１に紹介されている。
ミマツデータシステム資料室発行，高木幹雄ほか著，最新のデジタル画像処理技術．

従来技術では、模様をあくまでも図形あるいはイメージの範疇で画像的に捉えているため、多数の同じ図形を繰り返すパターン模様は、同じ図形を繰り返し入力する繁雑な作業により作成しなければならないという欠点があった。

本発明者は、この問題の解決法として、基本模様の繰り返しパターンからなる模様図形の諸解析を行うことによって、そこから逆に、基本模様の繰り返しパターンからなる任意の模様図形を数学的に記述する方法を考え出し、本発明の模様作成処理装置に到達した。本発明の模様作成処理装置は、基本模様の各画素の配置と属性の情報を図形の基本的な特徴情報とし、その基本模様を２次元的に展開して形成される繰り返しパターンの模様図形については、展開されている基本模様図形同士の縦横の位置のつながり、すなわち対応関係を数学的に記述することにより、模様図形全体を２次元の数学的なモデルとして単純な形で扱うことができるものである。

ここで基本模様とは、模様のコピー単位となる小パターンのことであり、パターンを構成する画素の配置が画素値を用いて表される。なお一般の画像処理技術では、「画素」の用語を解像度を表わす単位として用いているが、本発明では、「画素」を模様図形の描画における最小要素の意味に用いている。したがって、本明細書でいう「画素」は、設定に基づいて決まる形と大きさその他の属性を持っている。

このような本発明の数学モデルを用いれば、基本模様の繰り返しパターン全体の描画に必要とされる画像情報は、数学モデルを各座標位置についてスキャンして、その挙動データとして得ることができる。

図１は、本発明による模様作成処理装置の基本概念を示す。本発明装置では、まず基本模様のパターン図形に基づいて模様図形数学モデルを作成する必要があり、その後で数学モデルの挙動をスキャンして、基本模様図形を2次元展開した模様の図形データを取り出す。図１において、１が模様図形数学モデル（σで表される）、２が模様図形数学モデル生成処理で、３がモデル作成に必要な模様図形設計データである。４は模様図形数学モデル１の数学的な挙動を見るためのモデル挙動スキャン処理、５はモデル挙動から展開模様図形データを取り出して出力するための展開模様図形データ出力処理である。

模様図形設計データ３は、作成したい模様図形を規定する図形の周期（サイズ）や図形パターンなどの基本のデータであって、模様設計の際に作成者により入力設定される。模様図形設計データ３には、基本模様の周期のほかに、基本模様を構成する各画素の属性（マークの形、色、濃度、回転等）の情報が含まれる。基本模様の周期は模様のサイズであり、基本模様の縦と横の画素数で与えられる。基本模様の２次元展開図形を生成する際に、この周期の幅を単位として基本模様のパターンが繰り返し展開される。

模様図形数学モデル１の数学的な基本構造は予め決められている。模様図形数学モデル生成処理２では、入力された模様図形設計データ３に基づいて模様図形数学モデル１の基本構造の各パラメータ値を設定して、目的の模様図形を発生できる具体的な模様図形数学モデル１を生成する。モデル挙動スキャン処理４は、模様図形数学モデル１に基本模様の各座標位置（ｉ，ｊ）を与えて、発生すべき２次元展開模様図形の各座標位置それぞれにおける画素値

を挙動データとして読み出す。展開模様図形データ出力処理５は、この挙動データから、各座標位置の画素の属性値、すなわち画素のマークの形、色、濃度、回転等を取り出し、２次元展開模様図形の画像データに変換して、利用装置等へ出力する。

図３に、２次元模様図形データの画素構成を示す。図中、各画素の位置は座標（ｉ，ｊ）で表わされ、また画素値は

で表わされている。画素値は、画素の有効、無効や、形、色、濃度、回転などの属性を示すことができる。

画素の形は、たとえば○や□、☆などであり、大きさの違いも含むことができる。また回転は90度単位、180度単位、270度単位、90度単位の回転を行った状態を示すことができる。色や濃度その他の属性についても多様な表現が可能である。しかし、属性表現の多様性が高められるのに応じて画素値のデータ幅を十分な長さをもつことが必要となる。本発明において、基本模様の２次元展開位置は、基本模様の縦と横のサイズ（画素数）をそれぞれ縦方向と横方向の周期として決まる周期的な位置となる。

図４に、基本模様を繰り返し２次元展開する場合の周期的な展開位置と画素値の配置を示す。図中、基本模様の縦と横の周期は、それぞれＴ_α 、Ｔ_βで表わされている。基本模様の２次元展開は、これらの基本模様周期Ｔ_α 、Ｔ_βがベースとなって行われる。たとえば、基本模様を縦と横の方向に周期Ｔ_α 、Ｔ_βで、順次隣接して繰り返し的に展開させることができる。

基本模様の展開は、縦と横に隣接させて展開させる単純なものから、基本模様の原位置に特定の関数関係を持つ位置に再帰的に次々と展開して行くものまで、多様な仕方で行ってよく、模様図形数学モデルσは、そのような展開過程を動的にたどって模様図形のデータを生成する。たとえば模様図形数学モデルσは、挙動スキャンで基本模様の各画素位置がスキャンされたとき、それらの画素位置の画素値だけでなく、基本模様の画素位置に数学的に関連付けられた展開先の画素位置の画素値をも数学的解として取り出すことを可能にする。図1のモデル挙動スキャン処理４は、このような模様図形数学モデルσの動的な振る舞いを見る処理であり、作成したい２次元模様図形の全画素位置（ｉ，ｊ）についてモデルσの挙動をスキャンすることにより、対応する画素値

をすべて提供できる。

本発明の模様作成処理装置は、発生すべき基本模様の２次元展開模様図形について、すべての情報を数学的モデルの形に圧縮して保持し、模様図形情報の出力を必要とするときには、モデルの挙動をスキャンすることで動的に取り出すことができる。そのため、従来の画像イメージを直接扱うシステムに比べて、保持するデータ量を極めて少なくすることができ、また基本模様を２次元展開するためのコピー操作が不要となるため、模様設計処理の作業時間の大幅な短縮を可能にする。

本発明の模様作成処理装置を用いた場合、誰でもディスプレイを見ながら簡単な入力操作を行うのみで容易に模様を設計することができる。また、いったん設計された繰り返し模様についての修正、変更、たとえば基本模様の画素の個数やパターン、色などの設計変更は、基本模様の周期や画素の属性変更を行う操作だけでよいため、少ない作業負担で短時間に行うことができるので、多様な変形模様を簡単に作り出すことができる利点は大きく、自動ミシンや自動織物機械、自動プリント装置などの利用装置と連携したとき、小規模な事業や趣味的な分野であっても、図案、模様の設計から製品の仕上がりまでを簡単かつ経済的に運用できるシステムを提供することができる。

図５ないし図１２を用いて、本発明の好適な実施例を説明する。

図５は、本発明による模様作成処理装置の１実施例の基本構成を示すブロック図である。図５において、１０は模様作成処理装置、１１はディスプレイ、１２はマウス、１３はキーボード、１４はプリンタ、１５は通信ネットワーク、１６は模様図形数学モデル生成処理部、１７は数学モデルデータ記憶部、１８は模様展開エンジン部、１９は展開模様図形データ記憶部、２０は展開模様図形データ出力処理部、２１は自動編機、２２は自動プリント機械である。ここで、模様図形数学モデル生成処理部１６と模様展開エンジン部１８、展開模様図形データ出力処理部２０の各機能は、ハードウエアのＣＰＵが所定のプログラムを実行することによりそれぞれ実現される。また数学モデルデータ記憶部１７と展開模様図形データ記憶部１９は、それぞれハードウエアのメモリ上に割り当てられた記憶領域として実現される。

模様図形数学モデル生成処理部１６は、ディスプレイ１１に模様設計画面を表示し、基本模様の周期や画素属性などの設計データの入力を待つ。設計者がマウス１２やキーボード１３から設計データを入力設定すると、模様図形数学モデル生成処理部１６は、それらの設計データを取り込んで、模様図形数学モデルσを生成する。生成された数学モデルσのデータは、数学モデルデータ記憶部１７に格納される。模様展開エンジン部１８は、模様図形数学モデルσをスキャンして基本模様の展開演算を実行し、モデルの挙動として２次元展開模様のデータを生成する。生成した２次元展開模様のデータは、展開模様図形データ記憶部１９に格納し、出力を必要とする時に展開模様図形データ出力処理部２０を起動して取り出し、プリンタ１４あるいは通信ネットワーク１５へ送出し、あるいは自動編機２１や自動プリント機械２２へ出力して、模様編みや模様プリントを行わせる。

図６は、図５の模様作成処理装置のより具体的な装置構成を示すブロック図である。図６において、３０が模様画像を作成する模様作成処理装置である。３１〜３４はその典型的なマン・マシン・インタフェースの入出力手段であり、３１は液晶表示装置などのディスプレイ、３２は画面上でポインティングを行うマウス、３３は文字データ等のキー入力を行うキーボード、３４は作成した模様画像データ等を印刷出力するプリンタを示す。また３５は模様作成処理装置３０と端末を結合する通信ネットワークであり、３６，３７は端末である。３８，３９はそれぞれ端末３６，３７を介して受信した模様作成処理装置３０からの模様画像データを利用する装置であり、３８は自動編機、３９は自動プリント機械である。

また模様作成処理装置３０の内部に示されるブロック４１〜５０は、模様作成処理に関わる構成要素であって、４１は対話制御部であり、ディスプレイ３１、マウス３２、キーボード３３を用いた模様作成者との対話により、データの入出力や画面の遷移制御を行って処理を進める機能をもつ。４２は模様図形数学モデル生成処理部であり、模様設計のベースとなる基本模様の周期や各画素の属性等を入力させて、模様図形数学モデルを指定された周期で画素設定や属性修飾を行って作成する。４３は基本模様を２次元展開して必要サイズの模様図形を生成する模様展開エンジン部、４４は展開結果の模様図形について２次元のシフトや画素間演算を施して模様の特殊な補正を行う展開模様補正処理部、４５は基本模様や展開模様をさらに拡大したり、複数の模様を合成したり、フラクタル画像を作成するなどの拡張処理を行う模様拡張処理部、４６は展開模様図形データを利用装置の自動編機３８や自動プリント機械３９に供給する処理を行う展開模様図形データ出力処理部である。４７は基本模様の作成に必要な画素の素材や属性種別のデータを保持する設計素材データ記憶部、４８は作成された基本模様の図形データを保持する基本模様データ記憶部、４９は展開結果の模様図形データを保持する展開模様図形データ記憶部、５０は展開処理や補正処理あるいは拡張処理により作成された展開模様図形データを出力可能に保持する展開模様図形出力データ記憶部である。上述した各処理部と記憶部の機能は、それぞれＣＰＵとメモリのハードウエア上でプログラムにより実現される。

次に、模様展開エンジン部４３が基本模様を２次元展開する模様展開アルゴリズムについての実施例を２つ説明する。模様展開アルゴリズムの第１の実施例における数学モデルは、基本模様の画素を単位として２次元に展開コピーするものである。コピー元となる基本模様の画素位置ごとにコピー先の一つあるいは複数の画素位置を数学的に規定して、その画素位置の画素値をコピー元の基本模様の画素値と同じにするものである。また模様展開アルゴリズムの第２の実施例における数学モデルは、基本模様全体を行列形式で表現して、2次元展開先の各模様を行列演算により周期的に順次生成するものである。基本模様の縦、横、斜めの各方向への2次元展開は、基本模様の縦横の画素数を周期として連続的に行われる。次に、模様展開アルゴリズムの第１と第２の実施例について詳述する。
（１）模様展開アルゴリズムの第１の実施例
模様展開アルゴリズムの第１の実施例は、基本模様の各画素の位置（ｉ,ｊ）における画素の値を

とし、該基本模様の横方向の周期をＴ_α、縦方向の周期をＴ_βとし、ｌおよびｍを基本模様を展開する周期位置を指定する非負の任意の整数とし、またi , j の値を基本模様の 1周期の範囲 0≦ｉ≦T_β−1 ，0≦ｊ≦T_α−1 にあるものとして、次の方程式(1)

により２次元展開模様の数学モデルを表すものである。

具体的には、まず基本模様の横方向の周期Ｔ_α と縦方向の周期Ｔ_βを設定して、これらの各周期から基本模様の図形サイズ（Ｔ_α×Ｔ_β）を決定し、その基本模様サイズの領域内で各画素の属性を設定し、基本模様を作成する。さらに基本模様を2次元展開する位置を周期位置で指定するために、ｌおよびｍの値を与える。たとえばｌおよびｍは、０，１，２，３，・・・・・などの連続値をとることができ、その場合には、基本模様が縦横に密に隣接している連続周期の2次元展開模様が得られる。またｌおよびｍが、０，２，４，・・・・・のように偶数値をとる場合には、基本模様を縦横の偶数周期位置に一つ置きに配置した展開模様が得られる。
（２）模様展開アルゴリズムの第２の実施例
模様展開アルゴリズムの第２の実施例は、２次元展開模様の数学モデルを、下記の式(3)に示すシステム方程式で与えられる次の可換線形表現系の式(2) で表すものである。

ここで、Ｘは数学モデルの状態空間、Ｆ_αは数学モデルの状態の横方向の推移を規定する対角行列、Ｆ_βは数学モデルの状態の縦方向の推移を規定する対角行列、ｘ⁰は数学モデルの出発点の状態、ｈは数学モデルの状態から模様図形の画素値を生成するための変換子を表す。
〔システム方程式〕

模様図形の画素が取る値はｍ個、すなわち画素の属性の種類（画素の形、色、濃淡、回転など）の数がｍ個あるものとすると、Ｆ_α，Ｆ_β，ｘ⁰ ，ｈは、それぞれ次式(5)〜(8)で与えることができる。

により得られる。但し、Ｔは行列またはベクトルの転置を表す。

また、本実施例における行列演算や図形値の演算は、Nを非負の整数の集合として、素数Ｐのmodulo （法）による有限剰余体 N/ (PN) により、計算実行される。ここで、素数Ｐの条件は次の（１）、（２）による。
（１）素数Ｐは、画素の各属性の中で、種類の数が最大の数よりも大きい。たとえば、画素の属性である色の種類の数や画素形の種類の数などのうちで、色の種類の数が最大であれば、その色の種類の数よりも素数Pは大きい。
（２）素数Ｐは、周期T_α，T_βの積 T_α×T_βの値よりも大きい。
但し、

である。ここで、Kは K＝N/ (PN) であり、整数nは n＝T_α×T_βを満たす数である。

図７および図８は、図６の模様作成処理装置３０の動作例を示す処理フローである。図７の処理フローと図８の処理フローは結合子A、Bを介して連結され、全体で一つの処理フローを構成する。次に、処理フローの流れに従って動作例を説明する。図中のS10〜S110 は、処理ステップの番号である。

全体の処理の流れを説明すると、まず図７のフローの基本模様作成処理S10において基本模様を作成し、その基本模様を２次元展開処理S20 で縦方向と横方向に２次元的に展開し、目的サイズの模様画像を作成する。２次元展開された模様画像には、必要な場合に、図８のフローの補正処理S40や拡張処理S60 を施して、模様の多様化、複雑化を図ることができる。このようにして作成された模様が満足できるものであった場合には、S80で模様画像を保存し、不満足なものであった場合には、任意の処理段階へ戻って修正や再作成を行う。そして、模様画像の利用装置の自動編機３８や自動プリント機械３９から出力要求があった場合には、保存しておいた模様画像を読み出して、それらの利用装置へ送出し、模様編みや模様プリントの処理を行わせる。

以下、図７と図８のフロー中に示されるステップS10〜S110の各処理について、図９〜図１２の設計画面例を参照しつつ順に説明する。

図９は、模様図形設計画面の例を示す。
S10：基本模様作成処理
２次元展開する基本模様を、次のS11〜S14のステップにより作成する。
S11：画素形等属性サンプルの登録
まず基本模様の設計単位となる画素について設定可能な画素形や拡大率、色、濃度、回転などの属性の種別毎にサンプルを登録し、選択可能にする。たとえば図９の２００は、設計画面上に登録された画素形サンプル一覧の例を示す。図示された画素形サンプル一覧２００内に０〜３４の番号を付されている各小領域には、それぞれ登録された幾何図形やイメージ図形などの異なる画素形のサンプルが示されている。画素形サンプル一覧２００は、過去に使用された画素形のファイルから適宜選択した画素形で構成できるが、手書き入力領域２０１を用いて任意の画素形を手書きで作成し、新しく加えてもよい。また図９の設計画面上には、登録された色サンプルのカラーパレット２０２が例示されている。図示されたカラーパレット２０２には小領域１〜２０が設けられていて、それぞれ登録された各種の色相が表示されている。そのほかの属性サンプルとしては、拡大率（０，１―２−３−４）、濃淡（０，１，２）、回転９０°（×０，１，２，３）が用意される。拡大率は０，１，２，３，４のうちのいずれかの数で指定されるが、たとえば０は1倍であり、２〜４は画素を４倍したあと、１はその左上を、２は右上を、３は左下を、４は右下を画素とする。濃淡はグラディーションであり、０，１，２のいずれかの数で指定される。たとえば、０は濃、１は中、２は淡を表す。回転は、０，１，２，３のいずれかの数で画素の回転量を指定される。たとえば０は無回転、１は90度回転、２は180度回転、３は270度回転を表す。
S12：基本模様周期設定
設計すべき基本模様の縦と横の周期、すなわち基本模様の縦と横の画素数サイズを図９の設計画面上の周期設定領域２０３に設定する。例として、図には縦と横の周期２×２が設定されている。基本模様は、設計領域２０４内の設定された縦と横の周期で決まる領域に作成される。図９の２０４が、設計画面上に設けられている基本模様の設計領域であり、例として、ａ〜ｅで示される画素形、拡大率、色、濃淡、回転の属性種別毎の５つの設計領域が並行して設けられている。
S13：基本模様設計
基本模様の設計は、属性種別毎に設けられている設計領域２０４のａ〜ｅに、それぞれ画素形、拡大率、色、濃淡、回転の５つの属性サンプルを設定入力することで行われる。各設計領域ａ〜ｅには、画素位置に応じたマス目と１周期のデータを入れる２×２のマス目が表示されており、それぞれのマス目に設計意図に従った属性値が設定入力される。たとえば、設計領域２０４のａのマス目には、画素形サンプル一覧２００の中から適宜選択した画素形の値が設定され、設計領域２０４のｂのマス目には、カラーパレット２０２から画素形対応で選択された色の値が設定され、同様にして、ｃのマス目には、設定されている画素形毎に拡大率が設定され、ｄのマス目には、対応する画素形毎に設定された色の濃淡の値が設定され、そしてｅのマス目には、対応する画素形毎に与えたい画素形の回転量が設定される。
S14：基本模様設計の終了判定
S13で設計された基本模様が設計者にとって満足できるものであった場合には次のS20へ進み、不満足なものであった場合には、S13の基本模様設計処理に戻り、満足できるものが得られるまで手直しし、あるいは再設計処理を行う。
S20：２次元展開処理
作成した基本模様に基づき、次のS21〜S27のステップにより、２次元展開模様を作成する。
S21：基本模様の２次元展開サイズ設定
基本模様を２次元的に展開して大きな模様図形を作成するための展開サイズを、図９のサイズ設定領域２０５に縦×横の積値で設定する。
S22：展開エンジンによる基本模様の展開処理
図９の設計画面上の〔画像の作成〕ボタン２０６をクリックする。これにより図５の模様展開エンジン部１８が起動されて基本模様の２次元展開処理が行われ、展開結果の模様図形が、図９の設計画面に示す展開模様領域２０７に表示される。
S23：展開模様の判定
展開結果の模様図形が満足できる場合にはS24へ進み、不満足である場合にはS26へ進む。
S24：画像保存の指示判定
展開模様図形の画像保存指示の有無を判定する。指示有りの場合にはS25へ進み、指示が無い場合には図８のフローのS30へ進む。
S25：展開模様図形の画像データ保存
展開模様図形の画像データを保存して図８のフローのS30へ進む。
S26：画像クリア指示の判定
展開模様が不満足だったかどうかを、図９の設計画面上に示される〔画像のクリア〕ボタン２０８がクリックされたかどうかで判定する。クリックされたときは、S27へ進む。
S27：画像クリア処理
展開結果の模様図形の画像データをクリアして、最初のS10へ戻る。
S30：画像補正指示の判定
S20の２次元展開処理により、一応、基本模様を２次元展開した模様図形が得られるが、模様が単純で面白味に欠ける場合には模様に変化を与えるために、模様図形を複雑化するシフト演算などの特殊処理を行う画像補正を指示することができる。画像補正の指示は、図９の設計画面の補正数設定領域２０９に補正数を設定することで行われる。画像補正が指示されている場合にはS40へ進み、指示されていない場合にはS50へ進む。
S40：補正処理
補正数が設定された後〔画像の作成〕ボタンがクリックされると、２次元展開模様について、さらに決められた補正処理、この実施例ではシフト演算処理、を実行する。
S41：模様図形画像の補正処理
２０９に設定されている補正数の値をｐ，ｑとしたとき、シフト演算オペレーターS(ｐ，ｑ)を生成し、模様図形中の位置（ｉ, ｊ）における画素の値

に対して、シフト演算オペレーターS(ｐ，ｑ)に基づくシフト演算を施して、模様図形を加工する。シフト演算は、基本模様の縦、横の周期T_α、T_βを用いて、次式(11)で表される。

S42：補正処理の終了判定
S41での補正処理を終了する場合にはS50へ進み、補正処理を手直しする場合にはS41へ戻る。
S50：拡張処理指示の判定
作成された２次元展開模様を単位とする複数の２次元展開模様を組み合わせて複合図形を作成する拡張処理が用意されており、その拡張処理が指示されたかどうかを判定する。拡張処理が指示された場合にはS60へ進み、拡張処理が指示されない場合にはS70へ進む。拡張処理指示の判定は、図９に２１０〜２１３で示される転送ボタンのクリックを検出して行われる。
S60：拡張処理
拡張処理を実行する。拡張処理には、模様を拡大する拡大処理や、模様を再帰図形化するフラクタル処理、他の図形と複合する合成処理や飾り付け処理、あるいは重ねた画像レイヤーの表側の画像を部分的に透過させる透明ペン処理などがある。拡張処理は、拡張の種類に応じた別の処理画面に遷移して行われる。処理画面の遷移は、拡張の種類に応じた転送ボタン２１０〜２１３のクリックによる画面遷移指示によって起動され、その際、展開模様領域２０７にある展開模様図形が、遷移先の処理画面中に転送される。拡張処理の例として、合成処理、フラクタル処理、透明ペン処理の場合について、それぞれS61〜S63で説明する。また遷移先の各処理画面は、図１０〜図１２に示される。
S61：合成処理
合成処理は、複数の２次元展開模様図形を重ね、図形相互間で論理演算を行なって合成図形を作成する処理である。

図１０に合成処理画面の例を示す。図中の３０１，３０２，３０３、３０４は、それぞれ合成処理に用いられる作業領域であり、画面では説明の便宜上、補助的にカッコ付きの１，２，３、４を付加して示される。各作業領域には、処理作業中の展開模様が表示される。また３０５は合成式の設定領域であり、３０６は〔合成の実行〕ボタンである。まず作業領域３０１，３０２，３０４には、図９の設計画面で別々に作成された展開模様図形が転送される。合成式の設定領域３０５には、例として合成式２＋４＝３が設定されているが、この式は、３０２の領域（２）の展開模様と３０４の領域（４）の展開模様とを合成（ここではＯＲ論理演算）して、結果を３０３の領域（３）に表示することを指示している。ここで、〔合成の実行〕ボタン３０６をクリックすると、領域３０２（２）の展開模様と３０４（４）の展開模様の合成演算が実行され、演算結果の合成模様が領域３０３（３）に表示される。
S62：フラクタル処理
フラクタル処理は、基本となる２次元展開模様図形を原画像とし、それを複数段階に拡大した図形を作って再帰的な形になるように重ね合わせ、擬似的なフラクタル図形を作成する処理である。

図１１にフラクタル処理画面の例を示す。図中の３１１〜３１４（補助的に１〜４で示す）はそれぞれ展開模様のフラクタル処理を行なう作業領域、３１５は拡大操作領域、３１６はフラクタル操作領域を示す。作業領域３１１には、はじめに図１３の設計画面で作成された２次元展開模様が原画像として表示されている。これを拡大操作領域３１５により、順次２倍、４倍、８倍、１６倍の拡大指定を行なって拡大図形を生成し、フラクタル操作領域３１６で重ね合わせを指示してフラクタル図形を作成する。図１１に示す画面の例では、既に原画像を２倍、４倍、８倍して重ねあわせた中間段階の模様図形が作業領域３１３（３）に表示されており、また拡大操作領域３１５には、拡大率を１６倍に設定して、作業領域３１１（１）の原画像を１６倍した画像を作業領域３１２（２）に生成した状態が示されている。ここで、フラクタル操作領域３１６に、作業領域３１３（３）の画像を後面に置き作業領域３１２（２）の画像を前面に置いて積み重ね、その結果を作業領域３１４（４）に表示する指示を設定して実行する。その結果得られた合成画像が、作業領域３１４（４）に表示されているフラクタル図形である。
S63：透明ペン処理
透明ペン処理は、複数枚の模様画像シート（あるいはレイヤー）を重ねておき、表側の模様画像シートにブラシなどの透明ペンで描画させて描画部分を透過処理し、下層の模様画像シート部分が見えるようにする処理である。

図１２に透明ペン画面の例を示す。図中の３２１〜３２３（補助的に１〜３で示す）はそれぞれ展開模様の透明ペン処理を行なう作業領域、３２４は透明ペン操作領域である。作業領域３２２（２）、３２３（３）には、設計画面で別々に作成された展開模様図形が転送されている。透明ペン操作領域３２４には、透明ペンのブラシの太さの設定・変更、透明ペンの描画が消えるか消えないか、作業領域３２１（１）〜３２３（３）の画像の上下関係、が設定される。図示の例では、作業領域３２１の上で透明ペン（ブラシ）をマウスで操作して、透過領域３２４を描画する。画像の移動ボタン３２５をクリックすると、作業領域３２１には、作業領域３２２，３２３から模様画像を作業領域３２３の模様画像を上側にし、作業領域３２２の模様画像を下側にして移動し、上側の作業領域３２３の模様画像には、透過領域３２４を通して、下側の作業領域３２２の模様画像部分が浮き出すように表示される。
S64：拡張処理の判定と再処理
S61〜 S63の拡張処理が不満足であればやり直し、拡張処理を終了してよい場合は、S70へ進む。
S70：模様作成処理の判定
作成した模様全体について不満な点が残っていれば、S10ほかの任意の処理へ戻ってやり直し、
作成した模様が満足できる場合はS80へ進む。
S80：模様画像の保存
作成した模様画像のデータを保存し、利用装置からの出力要求に備える。
S90：模様画像出力判定
保存してある模様画像について出力要求があったか否かを判定する。出力要求があればS100へ進む。
S100：保存してある模様画像データを要求元の装置へ出力転送する。
S110：終了判定
模様設計処理の終了指示があれば、処理を終了する。

以上説明したフローの処理は1例にすぎず、そのほかにも多様な種類の補正処理や拡張処理を含めて模様設計を行なえるようにすることができる。

本発明による模様作成処理装置の基本概念図である。基本模様と２次元展開模様の説明図である。２次元模様図形データの画素構成を示す説明図である。基本模様を繰り返し２次元展開する場合の周期的な展開位置と画素値の配置を示す説明図である。本発明の１実施例による模様作成処理装置の基本構成図である。本発明による模様作成処理装置の１実施例によるハードウエア構成を示すブロック図である。本発明実施例による模様作成処理装置の動作例を示す処理フロー（その１）である。本発明実施例による模様作成処理装置の動作例を示す処理フロー（その２）である。模様図形設計画面の例を示す説明図である。合成処理画面の例を示す説明図である。フラクタル処理画面の例を示す説明図である。透明ペン処理画面の例を示す説明図である。

符号の説明

１：模様図形数学モデル
２：模様図形数学モデル生成処理
３：模様図形設計データ
４：モデル挙動スキャン処理
５：展開模様図形データ出力処理

Claims

複数の画素からなる模様図形を作成する模様作成処理装置であって、基本模様を２次元展開した展開模様図形の数学モデルを備えて、基本模様の２次元展開模様を発生する模様展開エンジン部をもつことを特徴とする模様作成処理装置。
請求項１に記載された模様作成処理装置において、
さらに、入力された模様図形設計データに基づいて、上記展開模様図形数学モデルを生成する模様図形数学モデル生成処理部を備えていることを特徴とする模様作成処理装置。
請求項１または請求項２に記載された模様作成処理装置において、
さらに、上記模様展開エンジン部が基本模様を２次元展開して発生した展開模様図形について、画素の２次元シフトや画素間演算を行って模様図形を補正する補正処理部を備えていることを特徴とする模様作成処理装置。
請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載された模様作成処理装置において、
さらに、基本模様に基づくフラクタル図形や同一または異なる複数の基本模様の合成展開図形などの拡張模様図形の作成処理を行う拡張処理部を備えていることを特徴とする模様作成処理装置。
請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載された模様作成処理装置において、
さらに、作成された展開模様図形のデータを展開模様図形の利用装置へ送出する展開模様図形データ出力処理部を備えていることを特徴とする模様作成処理装置。
請求項１ないし請求項５のいずれか一つに記載された模様作成処理装置において、
上記模様図形の画素の値は、画素の形、色、濃度、回転等の複数の属性を表わすことを特徴とする模様作成処理装置。
請求項１ないし請求項６のいずれか一つに記載された模様作成処理装置において、
上記模様図形数学モデル生成処理部は、
基本模様の画素の繰り返し周期と画素値を含む基本模様の図形パラメータを入力する基本模様図形パラメータ入力手段を備えていることを特徴とする模様作成処理装置。
請求項１ないし請求項７に記載された模様作成処理装置において、
上記模様展開エンジン部が基本模様を２次元展開するアルゴリズムは、該基本模様の画素を単位として展開先の一つあるいは複数の位置を、数学的に規定するものであることを特徴とする模様作成処理装置。
請求項１ないし請求項８に記載された模様作成処理装置において、
上記模様展開エンジン部が基本模様を２次元展開するアルゴリズムは、基本模様を単位として、行列演算により、縦方向、横方向あるいは斜め方向に、２次元展開するものであることを特徴とする模様作成処理装置。
請求項８に記載された模様作成処理装置において、
上記模様展開エンジン部の基本模様の展開アルゴリズムは、
基本模様の各画素の位置（i，j）における画素の値を
とし、該基本模様の横方向の周期をＴ_α、縦方向の周期をＴ_β、ｌおよびｍを非負の任意の整数とし、またi , j の値を基本模様の1周期の範囲
0≦ｉ≦T_β−1 ，0≦ｊ≦T_α−1 として、次式(1)
で2次元展開模様の数学的なモデルを表すものであることを特徴とする模様作成処理装置。
請求項１０に記載された模様作成処理装置において、
上記模様展開エンジン部の基本模様の展開アルゴリズムは、上記式(1)による2次元展開模様の数学的なモデルを、基本模様の1周期 0≦ｉ≦T_β−１，0≦ｊ≦T_α−１
のi , j の範囲でスキャンし、各位置（ｉ,ｊ）の画素値
の画素の値としても設定することにより、基本模様を２次元展開するものであることを特徴とする模様作成処理装置。
請求項９に記載された模様作成処理装置において、
上記模様展開エンジン部の基本模様の展開アルゴリズムは、Ｘをモデルの状態空間、Ｆ_αをモデルの状態の横方向の推移を規定する対角行列、Ｆ_βをモデルの状態の縦方向の推移を規定する対角行列、ｘ⁰をモデルの出発点の状態、ｈをモデルの状態から模様図形の画素値を生成するための変換子としたとき、可換線形表現系
による次のシステム方程式(3)を2次元展開模様の数学的なモデルとし、
上記数学的なモデルの方程式(3)を満たすＦ_α，Ｆ_β，ｈ，ｘ⁰の値を求め、次に、求めたＦ_α，Ｆ_β，ｈ，ｘ⁰の値を用いて、任意の画素の位置（ｉ,ｊ）についての画素値
を決定するものであることを特徴とする模様作成処理装置。
請求項１２に記載された模様作成処理装置において、
上記模様図形数学モデル生成処理部は、２次元展開模様の上記数学的なモデルを生成し、
上記模様展開エンジン部は、生成された２次元展開模様の上記数学的なモデルについて、基本模様の各画素の位置（ｉ,ｊ）における画素値を
で表わしたとき、該基本模様の横方向の周期をＴ_α，縦方向の周期をＴ_βとして、これらの各周期から基本模様の図形サイズ（Ｔ_α×Ｔ_β）を決定し、さらに該基本模様の各画素値により、Ｆ_α，Ｆ_β，ｘ⁰ ，ｈを求めて2次元展開模様を作成するものであることを特徴とする模様作成処理装置。