JP2010048633A - ツヤむら可視化装置、ツヤむら可視化方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】表面に凹凸模様のある媒体に対して、媒体のハイトフィールドデータを用いて、ツヤむらを可視化し、ツヤむらがある箇所を特定することを支援するツヤむら可視化装置等を提供する。
【解決手段】ツヤむら可視化装置１は、ハイトフィールドを微小鏡面とみなし、角度情報算出手段２１によりハイトフィールドデータ２７を用いて鏡面の法線の仰角値を角度情報として算出する。角度情報の統計量算出手段２３により、一定範囲の領域として設定したフィルタ範囲に含まれる画素の法線の仰角値の平均値αと、分散σ_ｉ，ｊ、あるいは標準偏差σを統計量データ２９として算出し、分散σ_ｉ，ｊあるいは標準偏差σを０から２５５の整数、あるいは０か１の整数に正規化し、グレースケール画像あるいは２値画像として画像出力することにより、媒体表面のツヤむらを可視化する。
【選択図】図３

Description

本発明は、表面に凹凸模様を有する媒体のハイトフィールドを用いて、ツヤむらを可視化するツヤむら可視化装置、ツヤむら可視化方法、およびプログラムに関する。

従来、合成皮革、壁紙等のエンボス版の製造では、石膏等にシリコンを流し込んで型取りしてシリコン版を作成し、シリコン版に黒鉛を塗って銅メッキして銅型を作成し、銅型に鉄めっきして鉄プレートを作成する。鉄プレートの焼入れ後、鉄プレートをロールに反転し、多段の腐蝕で形状を再現し、エンボス形状をロール化する。ロールで型押ししてダイスを作成し、継ぎ目修正後にダイスから反転してミルを作成する。そして、ミルを型押しし、ロールに反転後、硝酸を使い鉄ロールを腐蝕してエンボスロールを作成し、サンドブラスト、メッキの工程を経て、ミル電鋳エンボス版を製造する。このように、従来のエンボス板の製造は、職人手作業によるもので生産性が悪かった。また、製造時間、費用もかかった。

エンボス版の製造時間、費用を低減し、品質を均一化するため、表面の凹凸形状をデジタル的に入力し、基本画像のリピート画像を作成し、補正、合成した後、リピート画像から彫刻用データを作成し、この彫刻用データを基に彫刻機で押型材に凹凸模様を彫刻するという方法がある。（例えば、特許文献１参照）

特開２００４−３５８６６２号公報

特許文献１などの従来技術において、フォトレタッチソフト等を用いて、表面の凹凸形状をデジタル的に入力し、基本画像のリピート画像を作成し、補正、合成のためにレタッチでハイトフィールドの一部を切り貼りする場合がある。この場合、元のハイトフィールドと切り貼りしたハイトフィールドの境界には境界線が生じるためぼかし処理を施すが、ぼかし処理を施したハイトフィールドにはツヤむらが存在する。しかしながら、基本画像内のハイトフィールドを見てもツヤむらが存在する箇所が明確にわからないため、ツヤむら低減のための修正を施す箇所を特定できないという問題がある。

また、レタッチによるハイトフィールドの一部を切り貼りすることにより生じるツヤむら以外にも、デジタル的に入力した基本画像内には意匠とは無関係のツヤむらが存在する場合がある。この場合、実際に製造した壁紙等の最終製品に意匠と無関係のツヤむらが現れ、汚く見えてしまうが、基本画像作成段階でツヤむらのある個所を特定するのは難しい。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、表面に凹凸模様のある媒体に対して、媒体のハイトフィールドデータを用いて、ツヤむらを可視化し、ツヤむらがある箇所を特定することを支援するツヤむら可視化装置等を提供することである。

前述した目的を達成するために第１の発明は、表面に凹凸模様を有する媒体のハイトフィールドを用いて、ツヤむらを可視化するツヤむら可視化装置であって、前記ハイトフィールドを微小鏡面とみなし、微小鏡面の角度情報を算出する角度情報算出手段と、一定範囲の領域に含まれる前記ハイトフィールドに関連する角度情報の統計量データを算出する角度情報の統計量算出手段と、前記統計量データを正規化し、画像として出力する画像出力手段と、を具備することを特徴とするツヤむら可視化装置である。

「ハイトフィールド」は、媒体の表面の凹凸模様の各画素の高度データを濃淡値で表したグレースケール画像である。

前記角度情報算出手段は、特定の方向に隣接する前記ハイトフィールドの高度差から微小鏡面の法線の仰角値等の角度情報を算出する。
前記角度情報の統計量算出手段は、一定範囲の領域となるフィルタ範囲を設定し、フィルタ範囲に含まれる前記ハイトフィールドに関連する角度情報の平均値を算出し、特定の前記ハイトフィールドに関連する角度情報の分散、あるいは、標準偏差を前記統計量データとして算出する。

前記画像出力手段は、算出した法線の仰角値等の角度情報の分散、あるいは標準偏差を、例えば、０から２５５の整数に正規化することにより、グレースケール画像として出力する。あるいは、角度情報の分散、あるいは標準偏差を０か１の整数に正規化することにより、２値画像として出力する。これにより、ツヤむら可視化装置は媒体に存在するツヤむらを可視化し、ツヤむらを低減するために修正すべき箇所が明確となる。

第２の発明は、表面に凹凸模様を有する媒体のハイトフィールドを用いて、ツヤむらを可視化するツヤむら可視化方法であって、前記ハイトフィールドを微小鏡面とみなし、微小鏡面の角度情報を算出する角度情報算出ステップと、一定範囲の領域に含まれる前記ハイトフィールドに関連する角度情報の統計量データを算出する角度情報の統計量算出ステップと、前記統計量データを正規化し、画像として出力する画像出力ステップと、を具備することを特徴とするツヤむら可視化方法である。

第３の発明は、コンピュータを第１の発明のツヤむら可視化装置として機能させるプログラムである。

本発明により、表面に凹凸模様のある媒体に対して、媒体のハイトフィールドデータを用いて、ツヤむらを可視化し、ツヤむらがある箇所を特定することを支援するツヤむら可視化装置等を提供することができる。

以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るツヤむら可視化装置１を実現するコンピュータのハードウェア構成図である。尚、図１のハードウェア構成は一例であり、用途、目的に応じて様々な構成を採ることが可能である。
ツヤむら可視化装置１は、制御部３、記憶部５、メディア入出力部７、通信制御部９、入力部１１、表示部１３、周辺機器Ｉ／Ｆ部１５等が、バス１７を介して接続される。

制御部３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される。

ＣＰＵは、記憶部５、ＲＯＭ、記録媒体等に格納されるプログラムをＲＡＭ上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス１７を介して接続された各装置を駆動制御し、ツヤむら可視化装置１が行う後述する処理（図４等参照）を実現する。
ＲＯＭは、不揮発性メモリであり、コンピュータのブートプログラムやＢＩＯＳ等のプログラム、データ等を恒久的に保持している。
ＲＡＭは、揮発性メモリであり、記憶部５、ＲＯＭ、記録媒体等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、制御部３が各種処理を行う為に使用するワークエリアを備える。

記憶部５は、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）であり、制御部３が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、ＯＳ（オペレーティングシステム）等が格納される。プログラムに関しては、ＯＳに相当する制御プログラムや、後述の処理に相当するアプリケーションプログラムが格納されている。
これらの各プログラムコードは、制御部３により必要に応じて読み出されてＲＡＭに移され、ＣＰＵに読み出されて各種の手段として実行される。

メディア入出力部７（ドライブ装置）は、データの入出力を行い、例えば、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、ＣＤドライブ（−ＲＯＭ、−Ｒ、−ＲＷ等）、ＤＶＤドライブ（−ＲＯＭ、−Ｒ、−ＲＷ等）、ＭＯドライブ等のメディア入出力装置を有する。

通信制御部９は、通信制御装置、通信ポート等を有し、コンピュータとネットワーク１９間の通信を媒介する通信インタフェースであり、ネットワーク１９を介して、他のコンピュータ間との通信制御を行う。

入力部１１は、データの入力を行い、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、テンキー等の入力装置を有する。
入力部１１を介して、コンピュータに対して、操作指示、動作指示、データ入力等を行うことができる。

表示部１３は、ＣＲＴモニタ、液晶パネル等のディスプレイ装置、ディスプレイ装置と連携してコンピュータのビデオ機能を実現するための論理回路等（ビデオアダプタ等）を有する。

周辺機器Ｉ／Ｆ（インタフェース）部１５は、コンピュータに周辺機器を接続させるためのポートであり、周辺機器Ｉ／Ｆ部１５を介してコンピュータは周辺機器とのデータの送受信を行う。周辺機器Ｉ／Ｆ部１５は、ＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４やＲＳ−２３２Ｃ等で構成されており、通常複数の周辺機器Ｉ／Ｆを有する。周辺機器との接続形態は有線、無線を問わない。

バス１７は、各装置間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。

次に、図２を参照しながら、後述の説明にて用いるツヤむらの意味を説明する。
図２は、媒体表面上の微小鏡面の法線方向の分散を示す図である。

表面に凹凸模様のある媒体の形状であるハイトフィールドを微小鏡面の集合とみなし、媒体に光の当たっている状態を考える。図２に示す矢印は、媒体表面上の法線ベクトルを示している。この時、各鏡面では鏡面反射が生じる。図２（ａ）に示すように、鏡面の法線方向がばらばらで分散が大きい範囲では、光沢、すなわちツヤむらがないように見える。図２（ｂ）に示すように、鏡面の法線方向がほぼ一定の範囲では、光沢、すなわちツヤむらがあるように見える。フォトレタッチソフトによるレタッチでハイトフィールドの一部を切り貼りし境界線にぼかし処理を施すと、表面の凹凸模様がより平滑になり、微小鏡面の法線がほぼ一定の方向を向くため、微小鏡面の法線方向の分散が小さくなる。画素毎に一定範囲の領域について算出した法線方向の分散の大きさを画像として提示することにより、ツヤむらを可視化することが可能となる。

次に、図３を参照しながら、ツヤむら可視化装置１の機能を実現する構成について説明する。
図３は、ツヤむら可視化装置１の機能の概要を示すブロック図である。

図３に示すように、ツヤむら可視化装置１は、角度情報算出手段２１、角度情報の統計量算出手段２３、画像出力手段２５、ハイトフィールドデータ２７、統計量データ２９等を備える。

角度情報算出手段２１は、媒体の表面の凹凸模様のハイトフィールドデータ２７を用いて、ハイトフィールドを微小鏡面とみなし、隣接する画素との高度差を算出し、微小鏡面の法線の仰角値を算出する。

角度情報の統計量算出手段２３は、一定範囲の領域に含まれる法線の仰角値である角度情報を用いて、領域内の平均仰角と、仰角の分散等の統計量データ２９を算出する。

画像出力手段２５は、算出した法線の仰角の分散等の統計量データ２９を画像に変換して出力する。分散は、例えば０から２５５の整数に正規化したグレースケール画像や、０か１の整数に正規化した２値画像として出力する。あるいは、分散をサーモグラフィーのように色相の変化で表示するカラー画像を出力してもよい。

次に、図４、５、６、７を参照しながら、ツヤむら可視化装置１の動作の詳細について説明する。
図４は、ツヤむら可視化装置１が行うツヤむら可視化処理の流れを示すフローチャート、図５は、角度情報である仰角値の一例を示す図、図６は、仰角値の平均値、分散算出のためのフィルタ範囲設定の一例を示す図、図７は、算出した統計量データである分散の一例を示す図である。

入力部１１および表示部１３等を介したユーザとの対話的処理を行い、制御部３は、３×３、４×４等のフィルタサイズの値を設定する（ステップＳ１０１）。
フィルタは、ハイトフィールドを微小鏡面とみなして求めた角度情報を用いて角度情報の統計量データ２９を算出するために定義する一定範囲の領域である。図６に示すように、例えば、フィルタサイズを３×３とする場合、縦、横がそれぞれ３画素、合計９画素を含むフィルタを定義する。
フィルタサイズは、ユーザ入力により設定するのではなく、予め定義したフィルタサイズを用いるようにしてもよい。

制御部３は、角度情報算出手段２１により、ハイトフィールドデータ２７を用いて各画素のハイトフィールドを微小表面とみなし、角度情報として鏡面の法線の仰角値を算出する（ステップＳ１０２）。
ｘｙ座標が（ｉ，ｊ）の画素の表面上の高度をｚ_ｉ，ｊとすると、まず隣接するｘｙ座標（ｉ，ｊ＋１）の画素との高度差Δｚ＝ｚ_ｉ，ｊ−ｚ_{ｉ，ｊ＋１}を求める。次に、隣接する画素との高度差の傾きｕを求める。画素の幅方向、すなわちｘ方向の長さをΔｘとすると、ｕ＝Δｚ／Δｘによりｕを求める。従って、図５に示すように微小鏡面の法線の仰角値をθ_ｉ，ｊとすると、θ_ｉ，ｊ＝ｔａｎ^−１ｕによりθ_ｉ，ｊが算出できる。θ_ｉ，ｊは、−π／２以上π／２以下の値である。

制御部３は、ステップＳ１０１で入力したフィルタサイズ、ステップＳ１０２で算出した角度情報を用いて、角度情報の統計量算出手段２３により角度情報の統計量データ２９を算出する（ステップＳ１０３）。
まず、注目する画素を含むフィルタを設定し、フィルタ範囲内の各画素毎に算出した仰角値θ_ｉ，ｊの平均値αを求める。フィルタがｎ×ｎのサイズとすると、平均値αはα＝Σθ_ｉ，ｊ／ｎ^２により算出する。例えば、フィルタサイズを３×３とし、フィルタ範囲内の各画素の仰角値が図７に示す値である場合、注目する中央の画素とその周辺８近傍の仰角値の平均値αはα＝（８０．０＋９５．０＋８５．０＋９０．０＋８５．０＋１０５．０＋８０．０＋１１０．０＋８０．０）／３^２＝９０．０と求められる。

次に、注目する画素の仰角値の分散σ_ｉ，ｊ ^２を計算する。仰角値の分散σ_ｉ，ｊ ^２は、σ_ｉ，ｊ ^２＝Σ（θ_ｉ，ｊ−α）^２／ｎ^２により算出する。図７に示す例では、フィルタ範囲内の仰角値の平均値αは９０．０であるから、フィルタの中央の注目する画素の仰角値の分散σ_ｉ，ｊは、σ_ｉ，ｊ ^２＝（（８０．０−９０．０）^２＋（９５．０−９０．０）^２＋（８５．０−９０．０）^２＋（９０．０−９０．０）^２＋（８５．０−９０．０）^２＋（１０５．０−９０．０）^２＋（８０．０−９０．０）^２＋（１１０．０−９０．０）^２＋（８０．０−９０．０）^２）／３^２＝１１１．１１と求められる。算出した仰角値の分散σ_ｉ，ｊは、統計量データとして統計量データ２９に格納する。
統計量データ２９として、仰角値の分散σ_ｉ，ｊではなく、標準偏差σを算出してもよい。

制御部３は、画像出力手段２５により統計量データ２９に基づいて統計量データを正規化し、画像として出力する（ステップＳ１０４）。
グレースケール画像として出力する場合、ステップＳ１０３で算出した仰角値の分散σ_ｉ，ｊのような統計量データを０から２５５の整数に正規化する。分散σ_ｉ，ｊ ^２の最大値をσ_ＭＡＸ、最小値をσ_ＭＩＮとすると、（（σ_ｉ，ｊ ^２−σ_ＭＩＮ）／（σ_ＭＡＸ−σ_ＭＩＮ））×２５５により値を求める。
０か１の整数の２値画像として出力する場合、任意の分散値σ^２をしきい値として設定し、しきい値より大きい場合は１、しきい値以下の場合は０の値とする。

次に、図８、９、１０を参照しながら、本発明の実施例について説明する。図８は、表面が凹凸模様の媒体のハイトフィールドを示す図、図９は、仰角値の標準偏差をグレースケール画像として出力した図、図１０は、仰角値の標準偏差を２値画像として出力した図である。
図９、１０は、図８に示すハイトフィールドを用いて、本発明を適用することによって算出した仰角値の標準偏差σをグレースケール画像、２値画像として出力した。
図８に示すハイトフィールドでは、ツヤむらの有無は確認できないが、図９に示す仰角値の標準偏差σのグレースケール画像、あるいは、図１０に示す仰角値の標準偏差σの２値画像では、中央部に四角形のツヤむらがあることがわかる。このように、本発明によって、表面が凹凸模様の媒体を作成する際、実物の媒体を作成する前にツヤむらがある箇所を特定することができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係るツヤむら可視化装置１は、角度情報算出手段２１により媒体表面のハイトフィールドデータ２７を用いて、ハイトフィールドを微小鏡面とみなし、鏡面の法線の仰角値を角度情報として算出する。角度情報の統計量算出手段２３により、一定範囲の領域として設定したフィルタ範囲に含まれる画素の法線の仰角値の平均値αと、分散σ_ｉ，ｊ、あるいは標準偏差σを統計量データ２９として算出し、分散σ_ｉ，ｊあるいは標準偏差σを０から２５５の整数、あるいは０か１の整数に正規化し、グレースケール画像あるいは２値画像として画像出力することにより、媒体表面のツヤむらを可視化する。

ツヤむら可視化装置の角度情報の算出では、ｘ方向に隣接する画素の高度差を求めることにより、ｘ方向の仰角値のみを算出したが、ｙ方向に隣接する画素の高度差を求めることにより、ｙ方向の仰角値を算出し、統計量データである分散、あるいは標準偏差を算出するようにしてもよい。あるいは、隣接する上下左右の画素、あるいは隣接する斜め方向の画素等、任意の方向の画素との高度差を求めて仰角値の平均を算出し、統計量データである分散、あるいは標準偏差を算出するようにしてもよい。ｘ方向の仰角値を算出して統計量データを算出した場合は、ｘ方向から見たときのツヤむらを可視化することができる。

また、ツヤむら可視化装置の角度情報の算出では、図５に示すようにハイトフィールドを微小鏡面とみなした場合の法線と水平方向がなす角度を仰角値θとして算出したが、微小鏡面の傾きと水平方向がなす角度を仰角値θとして算出するようにしてもよい。

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係るツヤむら可視化装置等の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

ツヤむら可視化装置１を実現するコンピュータのハードウェア構成図 媒体表面上の微小鏡面の法線方向の分散を示す図 ツヤむら可視化装置１の機能の概要を示すブロック図 ツヤむら可視化装置１が行うツヤむら可視化処理の流れを示すフローチャート 角度情報である仰角値の一例を示す図 仰角値の平均値、分散算出のためのフィルタ範囲設定の一例を示す図 算出した統計量データである分散の一例を示す図 表面が凹凸模様の媒体のハイトフィールドを示す図 仰角値の標準偏差をグレースケール画像として出力した図 仰角値の標準偏差を２値画像として出力した図

符号の説明

１………ツヤむら可視化装置
３………制御部
５………記憶部
７………メディア入出力部
９………通信制御部
１１………入力部
１３………表示部
１５………周辺機器Ｉ／Ｆ部
１７………バス
１９………ネットワーク
２１………角度情報算出手段
２３………角度情報の統計量算出手段
２５………画像出力手段
２７………ハイトフィールドデータ
２９………統計量データ

Claims (7)

1. 表面に凹凸模様を有する媒体のハイトフィールドを用いて、ツヤむらを可視化するツヤむら可視化装置であって、
   前記ハイトフィールドを微小鏡面とみなし、微小鏡面の角度情報を算出する角度情報算出手段と、
   一定範囲の領域に含まれる前記ハイトフィールドに関連する角度情報の統計量データを算出する角度情報の統計量算出手段と、
   前記統計量データを正規化し、画像として出力する画像出力手段と、
   を具備することを特徴とするツヤむら可視化装置。
2. 前記角度情報算出手段は、特定の方向に隣接する前記ハイトフィールドの高度差から角度情報を算出することを特徴とする請求項１記載のツヤむら可視化装置。
3. 前記角度情報の統計量算出手段は、一定範囲の領域に含まれる前記ハイトフィールドに関連する角度情報の平均値を算出し、特定の前記ハイトフィールドの分散、あるいは、標準偏差を前記統計量データとして算出することを特徴とする請求項１記載のツヤむら可視化装置。
4. 表面に凹凸模様を有する媒体のハイトフィールドを用いて、ツヤむらを可視化するツヤむら可視化方法であって、
   前記ハイトフィールドを微小鏡面とみなし、微小鏡面の角度情報を算出する角度情報算出ステップと、
   一定範囲の領域に含まれる前記ハイトフィールドに関連する角度情報の統計量データを算出する角度情報の統計量算出ステップと、
   前記統計量データを正規化し、画像として出力する画像出力ステップと、
   を具備することを特徴とするツヤむら可視化方法。
5. 前記角度情報算出ステップは、特定の方向に隣接する前記ハイトフィールドの高度差から角度情報を算出することを特徴とする請求項４記載のツヤむら可視化方法。
6. 前記角度情報の統計量算出ステップは、一定範囲の領域に含まれる前記ハイトフィールドに関連する角度情報の平均値を算出し、特定の前記ハイトフィールドの分散、あるいは、標準偏差を前記統計量データとして算出することを特徴とする請求項４記載のツヤむら可視化方法。
7. コンピュータを請求項１から請求項３のいずれかに記載のツヤむら可視化装置として機能させるプログラム。