JP2010020588A - 疑似立体プリンタおよび立体原画像の疑似的プリント方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 顔などを三次元スキャンして、立体原画像10をXYZ座標系上に入力する。記録面Sxy(XY平面)に二次元画素配列を定義し、各画素G(i,j)の中心点PからZ軸に平行な参照線Rを引き、立体原画像10との交点Qを求める。交点Qの位置に法線ベクトルNを立て、投影面Syz(YZ平面)への正射影である投影ベクトルN*を求め、Z軸に平行な基準軸A*との交差角ξ(−90°〜+90°)を求める。−45°〜+45°の範囲に分布するn通りの配置角度θを定め、各配置角度θで格子線が形成されたn通りの回折格子転写シートを用意する。印刷対象となる媒体を記録面Sxy上に配置し、各画素内に、それぞれ「ξ/2」に近い配置角度θをもって格子線が配置された回折格子転写シートを転写する。
【選択図】図4
Description
立体原画像の三次元形状データを入力する原画像入力部と、
入力した三次元形状データを格納する原画像格納部と、
所定の記録面上に定義された画素の配列からなる二次元画像のデータを格納する二次元画像格納部と、
この二次元画像を構成する個々の画素についてそれぞれ代表点Pを定め、各代表点Pの位置にそれぞれ記録面に直交する参照線Rを引き、記録面の隣接位置に立体原画像を配置したときの各参照線Rと立体原画像の表面との交点Qを求める交点演算部と、
交点演算部によって求められた各交点Qについて、それぞれ立体原画像の表面に関する法線ベクトルNを求める法線ベクトル演算部と、
基準軸Aを含む所定の投影面を用いて、各法線ベクトルNの投影面への正射影として得られる投影ベクトルN*を求め、求めた各投影ベクトルN*もしくはその延長線と基準軸Aとの交差角ξを求める交差角演算部と、
交差角ξに対して単調増加もしくは単調減少し、1〜nの全n通りの整数のいずれかをとる関数f(ξ)を用いて、二次元画像を構成する個々の画素について求められた交差角ξに対する関数の値f(ξ)を当該画素の画素値として二次元画像格納部に格納する画素値演算部と、
それぞれ所定の回折格子パターンを有する第1番目〜第n番目までの合計n種類の転写シートを供給する転写シート供給部と、
プリント対象となる媒体を供給する媒体供給部と、
媒体の表面上に、二次元画像を構成する画素配列に対応する単位領域配列を定義し、画素値k(k=1〜n)が与えられた画素に対応する単位領域に、第k番目の転写シートを転写する転写処理部と、
を設け、
n種類の転写シートに形成されている回折格子パターンの格子線の配置角度もしくは格子線の配置ピッチが、第1番目〜第n番目の転写シートの順に単調増加もしくは単調減少するように設定したものである。
原画像入力部を、実在の三次元被写体を撮影もしくはスキャンすることにより、当該三次元被写体の表面形状を三次元形状データとして入力する装置によって構成したものである。
XYZ三次元直交座標系におけるXY平面に記録面を定義し、YZ平面に投影面を定義し、Z軸に平行となるような基準軸Aを定義し、
交差角演算部が、法線ベクトルNをX軸方向に投影することによりYZ平面上に投影ベクトルN*を求め、求めた投影ベクトルN*もしくはその延長線と基準軸Aとのなす角を交差角ξとするようにしたものである。
転写シート供給部によって供給される第k番目(k=1〜n)の転写シートに形成されている格子線の所定の角度基準線に対する配置角度θkが、所定の角度値α,βを用いて、θk=α×(k−1)/(n−1)+βで示されるように設定されており、
画素値演算部が、f(ξ)=Int((ξ+90°)/(180°/n))+1(ただし、Int(x)はxの整数部を示す関数であり、f(ξ)>nの場合はf(ξ)=nとする)なる式で定義される関数f(ξ)を用いて画素値を演算するようにしたものである。
転写処理部が、n種類の転写シートのうちの特定の1つを背景転写シートとして、この背景転写シートについての転写処理を最初に実行し、かつ、画素値に関わらず全画素に対応する単位領域に背景転写シートを転写する処理を行い、続いて、残りの転写シートを用いた転写処理を行う際に、背景転写シートによる転写層の上面に積層して転写する処理を行うようにしたものである。
転写処理部が、互いに異なる画素値を有する隣接画素に対応する隣接単位領域については、当該隣接単位領域の転写層間に空隙を確保した転写を行うようにしたものである。
立体原画像を撮影して得られる二次元撮影画像のデータを入力し、これを原画像格納部に格納する撮影画像入力部と、
プリント対象となる媒体の表面上に、二次元撮影画像を印刷する撮影画像印刷部と、
を更に設け、
転写シート供給部が、透明な転写層を有する転写シートを供給し、
転写処理部が、撮影画像印刷部によって二次元撮影画像が印刷された後の媒体上に転写シートの転写処理を行うようにしたものである。
二次元画像格納部に格納されている二次元画像に対してディザ処理を施すディザ処理部を更に設け、
転写処理部が、ディザ処理後の二次元画像の画素値に基づく転写処理を行うようにしたものである。
コンピュータが、立体原画像の三次元形状データを入力する原画像入力段階と、
コンピュータが、所定の記録面上に定義された画素配列からなる二次元画像の画素値の格納場所を確保する二次元画像格納場所準備段階と、
コンピュータが、二次元画像を構成する個々の画素についてそれぞれ代表点Pを定め、各代表点Pの位置にそれぞれ記録面に直交する参照線Rを引き、記録面の隣接位置に立体原画像を配置したときの各参照線Rと立体原画像の表面との交点Qを求める交点演算段階と、
コンピュータが、交点演算段階によって求められた各交点Qについて、それぞれ立体原画像の表面に関する法線ベクトルNを求める法線ベクトル演算段階と、
コンピュータが、基準軸Aを含む所定の投影面を定義し、各法線ベクトルNの投影面への正射影として得られる投影ベクトルN*を求め、求めた各投影ベクトルN*と基準軸Aとの交差角ξを求める交差角演算段階と、
コンピュータが、交差角ξに対して単調増加もしくは単調減少し、1〜nの全n通りの整数のいずれかをとる関数f(ξ)に基づいて、二次元画像を構成する個々の画素について求められた交差角ξに対する関数の値f(ξ)を当該画素の画素値として格納場所に格納する画素値演算段階と、
プリント対象となる媒体の表面上に、二次元画像を構成する画素配列に対応する単位領域配列を定義し、各単位領域に、所定の回折格子パターンを有する転写シートを転写する転写処理段階と、
を有し、
転写処理段階において、各単位領域に、それぞれ対応する画素の画素値k(k=1〜n)に応じて単調増加もしくは単調減少する「格子線の配置角度」もしくは「格子線の配置ピッチ」をもった回折格子パターンが転写されるようにしたものである。
立体原画像を撮影して得られる二次元撮影画像のデータを入力する撮影画像入力段階と、
プリント対象となる媒体の表面上に、二次元撮影画像を印刷する撮影画像印刷段階と、
を更に行い、
転写処理段階では、二次元撮影画像の印刷面上に、透明な転写シートの転写を行うようにしたものである。
図1は、本発明に係る疑似立体プリンタの基本構成を示すブロック図である。このプリンタは、三次元構造をもった立体原画像10(ここでは、人物の顔の例を示す)を、プリント対象となる媒体20の二次元表面上に疑似的にプリントする機能を有している。
続いて、本発明の基本的な実施形態に係る疑似立体プリンタの構成を、図3のブロック図に基づいて説明する。図3において、一点鎖線で囲った構成要素100,200,300は、それぞれ図1に示したデータ入力ユニット100,データ処理ユニット200,プリント処理ユニット300である。なお、図3に示す実線の矢印は電気信号の流れを示し、破線の矢印はその他の関連を示している。
既に述べたとおり、図3に示す二次元画像格納部260内に格納される二次元画像データD2は、個々の画素G(i,j)の画素値を示すデータであり、この画素値は、交点演算部220、法線ベクトル演算部230、交差角演算部240、画素値演算部250によって決定される。ここで、この画素値は、立体原画像10を構成する個々の微小表面に立てた法線の向きを示すものであり、プリント処理ユニット300によるプリント処理(転写処理)で用いられる転写シートの番号を示す値として用いられる。以下、この画素値の決定処理のアルゴリズムを説明するとともに、立体原画像10の三次元構造が、回折格子パターンが転写された印刷物上で疑似的に表現される理由を述べる。
θk=α・(k−1)/(n−1)+β 式(1)
で表すことができる。ここで、αは分布範囲を示す角度値であり、βはオフセットを示す角度値である。たとえば、α=90°、β=−45°、n=10に設定した場合、この式(1)は、図8に示すように、
θk=10°・(k−1)−45° 式(2)
のようになる。図7に示す10種類の転写シートT1〜T10に形成されている格子線Lの各配置角度−45°,−35°,−25°,...,+45°は、上記式(2)に、k=1,2,3,...,10を代入することにより得られる。
f(ξ)=Int((ξ+90°)/(180°/n))+1 式(3)
(但し、f(ξ)>nの場合はf(ξ)=nとする)
なる式で定義される。ここで、Int(x)はxの整数部を示す関数である。図4に示す実施形態の場合、−90°≦ξ≦+90°となるので、上記式(3)で定義される画素値f(ξ)は、1〜nの全n通りの整数のいずれかをとる関数になる。したがって、個々の画素について求められた交差角ξに対する関数値f(ξ)を、当該画素の画素値とすれば、この画素値は、転写シート供給部310内に用意されているn通りの転写シートT1〜Tnの中の1つを示す値になる。
f(ξ)=Int((ξ+90°)/18°)+1 式(4)
(但し、f(ξ)>10の場合はf(ξ)=10とする)
のようになる。交差角ξは、図6(a) に示すように、−90°〜+90°の範囲内の値をとり、式(4)によれば、ξ=−90°の場合はf(ξ)=1、ξ=+90°の場合はf(ξ)=10になるので、結局、交差角ξが−90°〜+90°へと増加すると、画素値f(ξ)は1〜10へと単調増加することになる。
§3では、二次元画像データD2を構成する個々の画素G(i,j)の画素値を決定する基本的なアルゴリズムを述べた。この画素値決定の処理は、実際には、図3に示す交点演算部220、法線ベクトル演算部230、交差角演算部240、画素値演算部250によって実行されることになる。以下、これら各構成要素の具体的な機能を説明する。
f(ξ)=Int((ξ+90°)/(180°/n))+1 式(3)
(但し、f(ξ)>nの場合はf(ξ)=nとする)
なる関数f(ξ)を定義しておけばよい。
続いて、本発明に係る疑似立体プリンタによる転写プロセスの具体的な手順を説明する。ここでは、一例として、図3に示す疑似立体プリンタにおける転写シート供給部310が、図7に示すように、10通りの転写シートT1〜T10を供給する機能を有しており、二次元画像格納部260内に、図11に示すような二次元画像データD2が用意されている場合に、転写処理部320によって実行される転写プロセスの具体的な手順を説明しよう。
θk=α・(k−1)/(n−1)+β 式(1)
で表すことができる。ここで、αは分布範囲を示す角度値であり、βはオフセットを示す角度値である。このような設定を行えば、n種類の転写シートT1〜Tnに形成されている回折格子パターンの格子線の配置角度θは、第1番目〜第n番目の転写シートT1〜Tnの順に単調増加するので(αを負の値に設定し、単調減少するようにしてもよい)、転写処理部320は、画素値k(k=1〜n)が与えられた画素に対応する単位領域に、第k番目の転写シートTnを転写する処理を行えばよい。そうすれば、交差角ξに対して単調増加もしくは単調減少するような配置角度θをもった回折格子パターンを転写することができる。
以上、本発明に係る疑似立体プリンタの構成および動作を、図示する実施形態に基づいて説明したが、ここでは、本発明の基本的な実施形態に係る疑似的プリント方法の手順を、図21の流れ図を参照して説明する。
最後に、本発明の変形例を述べる。図22は、この変形例に係る疑似立体プリンタの構成を示すブロック図である。この変形例は、図3に示す基本的実施形態に係る疑似立体プリンタに、更に、撮影画像入力部120、ディザ処理部270、撮影画像印刷部340を付加したものである。
11:背景面
20:印刷対象となる媒体
30:転写シート
31:台紙
32:接着剤層(熱可塑性樹脂)
33:アルミニウム層
33a:凸部
33b:凹部
34:支持担体層(紫外線硬化型樹脂)
35:接着剤層(熱可塑性樹脂)
40:サーマルヘッド
100:データ入力ユニット
110:原画像入力部
120:撮影画像入力部
200:データ処理ユニット
210:原画像格納部
220:交点演算部
230:法線ベクトル演算部
240:交差角演算部
250:画素値演算部
260:二次元画像格納部
270:ディザ処理部
300:プリント処理ユニット
310:転写シート供給部
320:転写処理部
330:媒体供給部
340:撮影画像印刷部
A:基準軸
A*:平行移動した基準軸
B:角度基準線
C:搬送方向
D1:三次元形状データ
D2:二次元画像データ
D3:二次元撮影画像データ
f(ξ):画素値(ξの関数)
G1〜G3:媒体上の画素
G(i,j):i行j列目の画素
i,j:画素配列および単位領域配列の行,列を示す整数
k:1〜nの範囲内の整数
L:格子線
N,N′,N1〜N4:法線ベクトル
N*:投影ベクトル
n:用いる転写シートの種類を示す整数
O:三次元直交座標系の原点
P,P′:代表点(画素の中心点)
Q,Q′,Q1〜Q4:交差点
Q*:投影点
R,R′:参照線
RC,RC1〜RCn:リボンカセット
S10〜S70:流れ図の各ステップ
Sxy:記録面(XY平面)
Syz:投影面(YZ平面)
T1〜T10,Tk,Tn:転写シート
t1〜t6:転写シートの転写層
U(i,j):画素に対応する単位領域
X,Y,Z:三次元直交座標系の各座標軸
x,y,z:三次元直交座標系の各座標値
α:分布角
β:オフセット角
θ:格子線の配置角度
ξ:交差角
Claims (10)
- 三次元構造をもった立体原画像を、プリント対象となる媒体の二次元表面上に疑似的にプリントするプリンタであって、
前記立体原画像の三次元形状データを入力する原画像入力部と、
入力した三次元形状データを格納する原画像格納部と、
所定の記録面上に定義された画素の配列からなる二次元画像のデータを格納する二次元画像格納部と、
前記二次元画像を構成する個々の画素についてそれぞれ代表点Pを定め、各代表点Pの位置にそれぞれ前記記録面に直交する参照線Rを引き、前記記録面の隣接位置に前記立体原画像を配置したときの各参照線Rと前記立体原画像の表面との交点Qを求める交点演算部と、
前記交点演算部によって求められた各交点Qについて、それぞれ前記立体原画像の表面に関する法線ベクトルNを求める法線ベクトル演算部と、
基準軸Aを含む所定の投影面を用いて、前記各法線ベクトルNの前記投影面への正射影として得られる投影ベクトルN*を求め、求めた各投影ベクトルN*もしくはその延長線と前記基準軸Aとの交差角ξを求める交差角演算部と、
前記交差角ξに対して単調増加もしくは単調減少し、1〜nの全n通りの整数のいずれかをとる関数f(ξ)を用いて、前記二次元画像を構成する個々の画素について求められた交差角ξに対する前記関数の値f(ξ)を当該画素の画素値として前記二次元画像格納部に格納する画素値演算部と、
それぞれ所定の回折格子パターンを有する第1番目〜第n番目までの合計n種類の転写シートを供給する転写シート供給部と、
プリント対象となる媒体を供給する媒体供給部と、
前記媒体の表面上に、前記二次元画像を構成する画素配列に対応する単位領域配列を定義し、画素値k(k=1〜n)が与えられた画素に対応する単位領域に、第k番目の転写シートを転写する転写処理部と、
を備え、
前記n種類の転写シートに形成されている回折格子パターンの格子線の配置角度もしくは格子線の配置ピッチが、第1番目〜第n番目の転写シートの順に単調増加もしくは単調減少するように設定されていることを特徴とする疑似立体プリンタ。 - 請求項1に記載の疑似立体プリンタにおいて、
原画像入力部が、実在の三次元被写体を撮影もしくはスキャンすることにより、当該三次元被写体の表面形状を三次元形状データとして入力する装置によって構成されていることを特徴とする疑似立体プリンタ。 - 請求項1または2に記載の疑似立体プリンタにおいて、
XYZ三次元直交座標系におけるXY平面に記録面を定義し、YZ平面に投影面を定義し、Z軸に平行となるような基準軸Aを定義し、
交差角演算部が、法線ベクトルNをX軸方向に投影することによりYZ平面上に投影ベクトルN*を求め、求めた投影ベクトルN*もしくはその延長線と基準軸Aとのなす角を交差角ξとすることを特徴とする疑似立体プリンタ。 - 請求項3に記載の疑似立体プリンタにおいて、
転写シート供給部によって供給される第k番目(k=1〜n)の転写シートに形成されている格子線の所定の角度基準線に対する配置角度θkが、所定の角度値α,βを用いて、θk=α×(k−1)/(n−1)+βで示されるように設定されており、
画素値演算部が、f(ξ)=Int((ξ+90°)/(180°/n))+1(ただし、Int(x)はxの整数部を示す関数であり、f(ξ)>nの場合はf(ξ)=nとする)なる式で定義される関数f(ξ)を用いて画素値を演算することを特徴とする疑似立体プリンタ。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の疑似立体プリンタにおいて、
転写処理部が、n種類の転写シートのうちの特定の1つを背景転写シートとして、この背景転写シートについての転写処理を最初に実行し、かつ、画素値に関わらず全画素に対応する単位領域に前記背景転写シートを転写する処理を行い、続いて、残りの転写シートを用いた転写処理を行う際に、前記背景転写シートによる転写層の上面に積層して転写する処理を行うことを特徴とする疑似立体プリンタ。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の疑似立体プリンタにおいて、
転写処理部が、互いに異なる画素値を有する隣接画素に対応する隣接単位領域については、当該隣接単位領域の転写層間に空隙を確保した転写を行うことを特徴とする疑似立体プリンタ。 - 請求項1〜6のいずれかに記載の疑似立体プリンタにおいて、
立体原画像を撮影して得られる二次元撮影画像のデータを入力し、これを原画像格納部に格納する撮影画像入力部と、
プリント対象となる媒体の表面上に、前記二次元撮影画像を印刷する撮影画像印刷部と、
を更に備え、
転写シート供給部が、透明な転写層を有する転写シートを供給し、
転写処理部が、前記撮影画像印刷部によって前記二次元撮影画像が印刷された後の媒体上に転写シートの転写処理を行うことを特徴とする疑似立体プリンタ。 - 請求項1〜7のいずれかに記載の疑似立体プリンタにおいて、
二次元画像格納部に格納されている二次元画像に対してディザ処理を施すディザ処理部を更に備え、
転写処理部が、前記ディザ処理後の二次元画像の画素値に基づく転写処理を行うことを特徴とする疑似立体プリンタ。 - 三次元構造をもった立体原画像を、プリント対象となる媒体の二次元表面上に疑似的にプリントするプリント方法であって、
コンピュータが、前記立体原画像の三次元形状データを入力する原画像入力段階と、
コンピュータが、所定の記録面上に定義された画素配列からなる二次元画像の画素値の格納場所を確保する二次元画像格納場所準備段階と、
コンピュータが、前記二次元画像を構成する個々の画素についてそれぞれ代表点Pを定め、各代表点Pの位置にそれぞれ前記記録面に直交する参照線Rを引き、前記記録面の隣接位置に前記立体原画像を配置したときの各参照線Rと前記立体原画像の表面との交点Qを求める交点演算段階と、
コンピュータが、前記交点演算段階によって求められた各交点Qについて、それぞれ前記立体原画像の表面に関する法線ベクトルNを求める法線ベクトル演算段階と、
コンピュータが、基準軸Aを含む所定の投影面を定義し、前記各法線ベクトルNの前記投影面への正射影として得られる投影ベクトルN*を求め、求めた各投影ベクトルN*と前記基準軸Aとの交差角ξを求める交差角演算段階と、
コンピュータが、前記交差角ξに対して単調増加もしくは単調減少し、1〜nの全n通りの整数のいずれかをとる関数f(ξ)に基づいて、前記二次元画像を構成する個々の画素について求められた交差角ξに対する前記関数の値f(ξ)を当該画素の画素値として前記格納場所に格納する画素値演算段階と、
プリント対象となる媒体の表面上に、前記二次元画像を構成する画素配列に対応する単位領域配列を定義し、各単位領域に、所定の回折格子パターンを有する転写シートを転写する転写処理段階と、
を有し、
前記転写処理段階において、各単位領域に、それぞれ対応する画素の画素値k(k=1〜n)に応じて単調増加もしくは単調減少する「格子線の配置角度」もしくは「格子線の配置ピッチ」をもった回折格子パターンが転写されるようにすることを特徴とする立体原画像の疑似的プリント方法。 - 請求項9に記載の疑似的プリント方法において、
立体原画像を撮影して得られる二次元撮影画像のデータを入力する撮影画像入力段階と、
プリント対象となる媒体の表面上に、前記二次元撮影画像を印刷する撮影画像印刷段階と、
を更に有し、
転写処理段階では、前記二次元撮影画像の印刷面上に、透明な転写シートの転写を行うことを特徴とする立体原画像の疑似的プリント方法。
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