JP2016170529A - 調髪シミュレーションシステム、調髪シミュレーション方法、調髪シミュレーションプログラム、および調髪シミュレーションプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘアースタイルを微妙に調整するシミュレーションを実現するとともに、美容師の力量によるカット後のヘアースタイルのバラツキを抑制することが可能な調髪シミュレーションシステムを提供する。【解決手段】三次元画像の頭部モデルに配置された毛髪を、ユーザーによる指示に基づいて、複数の毛髪が面状の一のクラスタとして関連付けられてなるパネルごとに調整する調整手段１１１、１１３と、調整された状態から自然落下させた毛髪の動きを、複数の毛髪が面状の他のクラスタとして関連付けられてなるバンチごとに演算する演算手段１２２と、演算された毛髪を、複数のバンチが面状のクラスタとして関連付けられてなるグループの重なりとして、頭部モデルとともに表示する表示手段１１２と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、調髪シミュレーションシステム、調髪シミュレーション方法、調髪シミュレーションプログラム、および調髪シミュレーションプログラムを記録した記録媒体に関する。

従来、美容室において、顧客のヘアースタイルに関する要望を美容師に伝えるために、口頭での説明やヘアカタログの提示がなされることが多い。しかし、顧客の髪質や頭骨の個人差などの影響で、顧客と美容師との間で認識の齟齬が生じ、カット後のヘアースタイルに顧客が満足できない場合がある。

このような場合を考慮して、顧客の頭部の写真データに様々なヘアースタイルサンプルを合成して表示させる技術が知られている。

例えば、下記特許文献１には、次のようなヘアースタイルシミュレーションシステムが記載されている。すなわち、複数のヘアースタイルサンプルと、当該複数のヘアースタイルサンプルに対応する、パーマの強さおよび毛髪のすき量を各座標軸とするマトリックス表とを記憶手段に記憶させる。そして、ユーザーにより入力された希望のヘアースタイルの基礎データと一致する複数のヘアースタイルサンプルに対応するマトリックス表を表示し、マトリックス表においてユーザーに指定された座標に対応するヘアースタイルサンプルをユーザーの頭部の写真データに合成させて表示する。これにより、ユーザーの頭部の画像に合成されるヘアースタイルを自由に調整可能とすることで、ユーザーに満足できるヘアースタイルを提供するという。

特開２００２−３２８９９５号公報

しかし、上記従来技術は、毛髪の長さやカット方法を部分ごとに調整することができないため、顧客によるヘアースタイルの微妙な要求に応じたシミュレーションができないという問題がある。また、シミュレーションされたヘアースタイルを実現するための実際の毛髪のカットは美容師が行うため、美容師の力量によりカット後のヘアースタイルに対する顧客の満足度に差が生じる可能性が比較的高いという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものである。すなわち、ヘアースタイルを微妙に調整するシミュレーションを、演算量を低減しつつ実現するとともに、美容師の力量によるカット後のヘアースタイルのバラツキを抑制することが可能な調髪シミュレーションシステムを提供することを目的とする。

本発明の上記課題は、以下の手段によって解決される。

（１）三次元画像の頭部モデルに配置された毛髪を、ユーザーによる指示に基づいて、複数の毛髪が面状の一のクラスタとして関連付けられてなるパネルごとに調整する調整手段と、前記調整手段により調整された状態から自然落下させた毛髪の動きを、複数の毛髪が面状の他のクラスタとして関連付けられてなるバンチごとに演算する演算手段と、前記演算手段により演算された毛髪を、複数の前記バンチが面状のクラスタとして関連付けられてなるグループの重なりとして、前記頭部モデルとともに表示する表示手段と、を有する調髪シミュレーションシステム。

（２）三次元画像の頭部モデルに毛髪を配置する段階（ａ）と、前記段階（ａ）において頭部モデルに配置された毛髪を、複数の毛髪が面状の一のクラスタとして関連付けられてなるパネルごとに調整する段階（ｂ）と、前記段階（ｂ）において調整された状態から自然落下させた毛髪の動きを、複数の毛髪が面状の他のクラスタとして関連付けられてなるバンチごとに演算する段階（ｃ）と、前記段階（ｃ）において演算された毛髪を、複数の前記バンチが面状のクラスタとして関連付けられてなるグループの重なりとして、前記頭部モデルとともに表示する段階（ｄ）と、を有する調髪シミュレーション方法。

（３）三次元画像の頭部モデルに配置された毛髪を、ユーザーによる指示に基づいて、複数の毛髪を含むことで面状のクラスタとして関連付けられたパネルごとに調整する手順（ａ）と、前記手順（ａ）において調整された状態から自然落下させた毛髪の動きを、複数の毛髪を含むことで面状のクラスタとして関連付けられたバンチごとに演算させる手順（ｂ）と、前記手順（ｂ）において演算された毛髪を、複数の前記バンチを含むことで面状のクラスタとして関連付けられたグループの重なりとして、前記頭部モデルとともに表示する手順（ｃ）と、を有する手順を調髪シミュレーションシステムに実行させるための調髪シミュレーションプログラム。

三次元画像の頭部モデルに配置した毛髪を、複数の毛髪を含む面状のパネルごとに調整し、調整された状態から自然落下された毛髪の動きを複数の毛髪を含む面状のバンチごとに演算し、演算された毛髪を複数のバンチを含む面状のグループの重なりとして表示する。これにより、頭部モデルに配置された毛髪の長さおよびカット方法を部分ごとに調整することによるヘアースタイルの微妙なシミュレーションを、演算量を低減しつつ実現することができる。さらに、調整時の部分ごとの毛髪の長さおよびカット方法を実際の毛髪のカット作業に利用できるため、美容師の力量によるカット後のヘアースタイルのバラツキを抑制することができる。

本発明の実施形態に係る調髪シミュレーションシステムのブロック図である。 メインシステムの表示部に表示された、毛髪が配置された頭部モデルを示す説明図である。 頭部モデルの表面の区分されたブロックを示す説明図である。 頭部モデルに配置される毛髪を示す説明図である。 バンチを説明するための説明図である。 グループを説明するための説明図である。 毛髪の長さとカット方法を説明するための説明図である。 パネルをバンチと比較して説明するための説明図である 前髪のテクスチャを選択するためのタッチパネルを示す説明図である。 複数のバンチからグループの毛髪ポリゴンを生成する方法を説明するための説明図である。 サブシステムの表示部に表示される、物理演算された自然落下によるバンチごとの毛髪の動きが反映された毛髪が配置された頭部モデルの画像を示す図である。 本発明の実施形態に係る調髪シミュレーションシステムの動作を示すフローチャートである。 図１２のステップＳ１０１のサブルーチンフローチャートである。 頭部モデルの後頭部領域の変形を行うための後頭部変形用ＵＩを示す図である。 図１２のステップＳ１０２のサブルーチンフローチャートである。 図１２のステップＳ１０３のサブルーチンフローチャートである。 図１２のステップＳ１０４のサブルーチンフローチャートである。 図１２のステップＳ１０５のサブルーチンフローチャートである。 図１２のステップＳ１０６のサブルーチンフローチャートである。 物理演算前の毛髪が配置された頭部モデルと物理演算終了時の毛髪が配置された頭部モデルとを示す図である。

以下、図面を参照して、調髪シミュレーションシステム、調髪シミュレーション方法、調髪シミュレーションプログラム、および調髪シミュレーションプログラムを記録した記録媒体について詳細に説明する。

本明細書において、ユーザーには、調髪シミュレーションの対象である顧客および美容師などが含まれる。

本発明の実施形態に係る調髪シミュレーションシステムの構成について説明する。

図１は、本実施形態に係る調髪シミュレーションシステムのブロック図である。

調髪シミュレーションシステム１００は、撮影装置１３０、メインシステム１１０、およびサブシステム１２０を有し、撮影装置１３０およびサブシステム１２０は、それぞれメインシステム１１０にネットワーク１４１、１４２を通じて相互に通信可能に接続される。

撮影装置１３０は、複数のカメラによる三次元カメラを有し、ユーザーの頭部の三次元画像を三次元カメラにより撮影する。これにより、撮影装置１３０は、ユーザーの頭部の三次元画像を生成し、メインシステム１１０に送信する。

メインシステム１１０は、パーソナルコンピュータおよび調髪シミュレーションプログラムにより構成されることができ、調整手段および表示手段を構成する。サブシステム１２０は、パーソナルコンピュータおよび物理演算プログラムにより構成されることができ、演算手段および表示手段を構成する。

メインシステム１１０は、ポリゴン生成部１１１、表示部１１２、入力部１１３、および出力部１１４を有する。

表示部１１２は、例えば、パーソナルコンピュータの出力装置であるディスプレイと、演算制御装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、記憶装置であるＲＡＭ（Ｒａｎｄａｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）と、を有して構成されることができる。

表示部１１２は、撮影装置１３０から入力部１１３により受信された、ユーザーの頭部の三次元画像を用いて生成された頭部モデルを表示する。頭部モデルは、ユーザーの頭部の三次元画像からユーザーの毛髪が除外された三次元画像であり、頭部モデルにはシミュレーション用の毛髪の三次元画像が配置されて表示される。表示部１１２は、頭部モデル２００に配置される毛髪を定義する毛髪データ記述ファイル５００に基づいて、毛髪が配置された頭部モデルを表示する。毛髪データ記述ファイル５００には、頭部モデルに配置されるすべての毛髪の毛根およびノードの座標、方向ベクトル、毛髪の長さ、カット方向、ブロック、バンチ（Ｂｕｎｃｈ）、グループ（Ｇｒｏｕｐ）、およびパネル（Ｐａｎｅｌ）の情報が含まれる。毛髪データ記述ファイル５００に含まれるこれらの情報については後述する。

毛髪データ記述ファイル５００は、あらかじめ作成され、出力部１１４により出力され、またはサブシステム１２０から受信される。

図２は、メインシステムの表示部に表示された、毛髪が配置された頭部モデルを示す説明図である。表示部１１２には、毛髪が配置された頭部モデル２００とともに、毛髪の長さおよびカット方法を、頭部モデルの表面の区分されたブロックごとに調整するための第１ユーザーインターフェースであるスライダー３００が表示されている。カット方法には、美容師などによる毛髪のカット方法が広く含まれ、例えば、後述するレイヤーカットおよびグラデーションカットが含まれる。スライダー３００については、入力部１１３の説明において説明する。

図３は、頭部モデルの表面の区分されたブロックを示す説明図である。

ブロックＩ１〜Ｉ５はインターナルブロックであり、ブロックＥ１〜Ｅ３はエクスターナルブロックである。インターナルブロックＩ１〜Ｉ５に配置された毛髪によりヘアースタイルのフォルムが決定され、エクスターナルブロックＥ１〜Ｅ３に配置された毛髪により顔周りのヘアースタイルおよびヘアースタイルのアウトラインが決定される。インターナルブロックＩ１〜Ｉ５およびエクスターナルブロックＥ１〜Ｅ３ごとの毛髪の調整は、美容師などにより通常行われている調髪技術である。インターナルブロックＩ１〜Ｉ５およびエクスターナルブロックＥ１〜Ｅ３ごとに毛髪を調整するシミュレーションを行うことにより、美容師がカット作業のイメージを得やすくし、美容師の力量によるカット後のヘアースタイルのバラツキをより効果的に抑止することができる。さらに、美容師が通常行うブロック分けによるブロックごとの毛髪の調整ができるため、より効果的かつ微妙なヘアースタイルのシミュレーションができるとともに、ヘアースタイルをより迅速に調整することができる。

表示部１１２に表示される、頭部モデル２００に配置されて表示される毛髪の画像の形状は、毛髪ポリゴンと称される。毛髪ポリゴンには、グループと称される面状のクラスタの画像の形状が含まれる。グループは隣接配置された２つの毛髪が関連付けられてなるバンチと称される面状のクラスタが関連付けられて構成される。クラスタは、バンチ、グループ、およびパネルの３種類があり、それぞれ、後述するように、物理演算、毛髪ポリゴンの作成、および毛髪の調整の処理に用いられる。なお、バンチ、グループ、およびパネルへのクラスタリングは、必要に応じて毛髪データ記述ファイル５００に記載された毛髪を関連付けするために行われるが、毛髪データ記述ファイル５００に記載された毛髪はクラスタリングにより変化しない。

図４は、頭部モデルに配置される毛髪を示す説明図である。

毛髪は、毛根と複数のノードによりモデル化される。頭部モデルに配置されたときの毛髪が伸びる方向は、方向ベクトルと定義される。

図５は、バンチを説明するための説明図である。

バンチ２１０は、頭部モデル２００に配置された状態で隣接する２本の毛髪が関連付けられて面状をなすクラスタであり、一方の毛髪はビギン（ｂｅｇｉｎ）、他方の毛髪はエンド（ｅｎｄ）と定義される。

図６は、グループを説明するための説明図である。

グループ２２０は、頭部モデル２００に配置された状態で隣接する複数のバンチ２１０が関連付けられて面状をなすクラスタである。なお、図６においては、グループ２２０が複数のバンチ２１０からなることを明確化するために、隣接するバンチ２１０間に隙間があるように示されているが、後述するように、毛根およびノードの平均処理により、グループは一つの面状のクラスタとして構築される。

表示部１１２は、入力部１１３によりサブシステム１２０から受信された、自然落下による毛髪の動きの物理演算結果が反映された毛髪データ記述ファイル５００に基づいて、当該物理演算後の毛髪が配置された頭部モデル２００を表示する。

毛髪データ記述ファイル５００においては、毛髪の数が実際のユーザーの毛髪の数より少なく記載され、かつ各毛根の位置の間隔が均等になるように記載されている。これにより、物理演算の演算量を低減できるとともに、物理演算後の毛髪がグループ２２０の重なりとして表示されるため毛髪量の少なさを感じさせない自然なヘアースタイルのシミュレーションが可能となる。毛髪データ記述ファイル５００に記載される毛髪の数は、実際のユーザーの毛髪の数の１/５００程度まで間引きされた、５００本以下かつ１００本以上とされることが望ましい。

図１に戻り、入力部１１３は、例えば、パーソナルコンピュータの入力装置であるマウス、キーボード、タッチパネル、およびスライダー３００と、ネットワークインターフェースと、により構成されることができる。なお、入力部１１３を構成するタッチパネル、スライダー３００などは、その性質上、表示部１１２に表示される。

入力部１１３は、撮影装置１３０からユーザーの頭部の三次元画像を受信する。入力部１１３に受信されたユーザーの頭部の三次元画像が用いられて頭部モデル２００が生成されることができる。

入力部１１３には、毛髪の長さおよびカット方法をブロックごとに調整するためのユーザーによる指示が、例えばスライダー３００を介して入力される。

再度、図２を参照すると、表示部１１２には、インターナルブロックＩ１〜Ｉ５に配置された毛髪の長さおよびカット方法を調整するためのスライダー３００が表示されている。スライダー３００は、ブロックＩ１〜Ｉ５、Ｅ１〜Ｅ３ごとに、毛髪の長さを調整するツマミ（Ｌｅｎｇｔｈ）および毛髪のカット方法を調整するツマミ（Ｃｕｔ）を有することができる。毛髪の長さを調整するツマミにより、あらかじめ設定された毛髪の長さの最小値から最大値の間で毛髪の長さを調整することができる。毛髪のカット方法を調整するツマミは、例えば、−１から１の値の範囲を有し、−１に近いほどグラデーションカットに近くなり、１に近いほどレイヤーカットに近くなるようにすることができる。

なお、スライダー３００による調整量は、ユーザーが希望するヘアースタイルを実現するための毛髪の調整量としてＨＤＤに保存されることにより登録される。

図７は、毛髪の長さとカット方法を説明するための説明図である。

図７のＡには、矢印の幅により毛髪の長さの概念が示されている。図７のＢには、頭頂に行くに従って毛髪の長さが徐々に長くなるようにカットされるグラデーションカットの概念が示され、図７のＣには、頭頂に行くに従い毛髪が短くなるようにカットされるレイヤーカットの概念が示されている。

頭部モデルに配置された毛髪は、スライダー３００に設けられたブロックＩ１〜Ｉ５、Ｅ１〜Ｅ３ごとのツマミを操作することにより、パネル２３０ごとに調整されることができる。すなわち、毛髪は、ブロックＩ１〜Ｉ５、Ｅ１〜Ｅ３単位でパネル２３０ごとに調整されることができる。

図８は、パネルをバンチと比較して説明するための説明図である。

図８のＡに示すように、パネル２３０は、頭部モデルに配置された状態で隣接する複数の毛髪が関連付けられて面状をなすクラスタである。より詳細には、パネル２３０は、頭部モデル２００の顔の長さ方向（Ｙ軸方向）に対し並行な方向に頭皮において並んだ複数の毛髪が関連付けられてなる面状のクラスタである。パネル２３０は、美容師が毛髪をカットする際に片手で引っ張り出す毛髪の束に近似させるために、頭部モデル２００の顔の長さ方向に対し並行な方向に頭皮において並んだ複数の毛髪が関連付けられてなる面状のクラスタとすることが望ましい。パネル２３０は、毛髪の調整の処理において処理がなされる単位であるため、美容師が毛髪をカットする際に片手で引っ張り出す毛髪の束に近づけることで、自然なフォルムおよびアウトラインのヘアースタイルのシミュレーションを実現することができる。

一方、図８のＢに示すように、バンチ２１０は、頭部モデル２００の顔の幅方向（Ｘ軸方向）に対し並行な方向に頭皮において並んだ複数の毛髪（毛髪０、毛髪１）が関連付けられてなる面状のクラスタである。したがって、グループ２２０は、頭部モデル２００の顔の幅方向（Ｘ軸方向）に対し並行な方向に頭皮において並んだ複数のバンチが関連付けられてなる面状のクラスタである。

なお、パネル２３０は、毛髪の調整の処理において処理がなされる単位としてのみ用いられるため、図８のＡのような画像は表示部１１２に表示されなくてもよい。表示部１１２には、ブロックＩ１〜Ｉ５、Ｅ１〜Ｅ３ごとに、パネル２３０を単位として毛髪が調整された後、表示用の毛髪ポリゴンであるグループ２３０の重なりとして毛髪が表示される。

図９は、前髪のテクスチャを選択するためのタッチパネルを示す説明図である。

入力部１１３には、スライダー３００の操作により毛髪が調整された後、前髪のテクスチャを選択するための第２ユーザーインターフェースであるタッチパネル４００を介してユーザーによる前髪の選択指示が入力されることができる。

タッチパネル４００には、３種類の前髪のテクスチャＡ〜Ｃのいずれかを選択するためのボタンが設けられる。なお、前髪のテクスチャを決める毛髪が配置されたエクスターナルブロックＥ１の髪の長さおよびカット方法を調整するためのスライダー３００がタッチパネル４００とともに表示されてもよい。

表示部１１２には、図９の左上図に示されているように、前髪のテクスチャＡ〜Ｃのいずれかが適用される前の毛髪がグループの重なりとして頭部モデル２００とともに表示される。また、図９の下図に示されているように、前髪のテクスチャＡ〜Ｃが適用された場合のそれぞれの毛髪がグループ２２０の重なりとして頭部モデル２００とともに表示される。タッチパネル４００において選択された前髪のテクスチャＡ〜Ｃは、ユーザーにより選択された前髪のテクスチャＡ〜ＣとしてＨＤＤに保存されることにより登録される。

入力部１１３は、サブシステム１２０により演算された、自然落下による毛髪の動きを、毛髪データ記述ファイル５００として受信する。

図１に戻り、ポリゴン生成部１１１は、例えば、パーソナルコンピュータの演算制御装置であるＣＰＵと、記憶装置であるＲＡＭと、を有して構成されることができる。

ポリゴン生成部１１１は、複数のバンチ２１０を面状のクラスタとして関連付けることによりグループ２２０の毛髪ポリゴンを生成する。

図１０は、複数のバンチからグループの毛髪ポリゴンを生成する方法を説明するための説明図である。

隣接するバンチ２１０の隣接する２本の毛髪（エンドとビギン）の毛根およびノードを平均処理することにより１本の新たな毛髪が生成される。具体的には、頭部モデル２００に配置された毛髪に対し、隣接するバンチ２１０のエンドとビギンの、隣接する毛根およびノードの座標の平均を演算し、演算後の座標の毛根およびノードを有する新たな毛髪が当該隣接するバンチ２１０に共有される毛髪として観念する。平均処理により複数のバンチ２１０が１つの面状のクラスタとして関連付けられることで、グループ２２０の毛髪ポリゴンが生成される。

図１に戻り、出力部１１４は、例えば、パーソナルコンピュータの演算制御装置であるＣＰＵと、記憶装置であるＲＡＭおよびＨＤＤと、ネットワークインターフェースと、により構成されることができる。

出力部１１４は、撮影装置１３０によるユーザーの頭部の三次元画像に基づいて頭部モデル２００を生成し、毛髪データ記述ファイル５００に基づく毛髪のグループ２２０と合成する。これにより、出力部１１４は、表示部１１２により表示される、毛髪が配置された頭部モデル２００を表示するための画像データを生成する。

出力部１１４は、毛髪データ記述ファイル５００を生成する。毛髪データ記述ファイル５００には、ポリゴン生成部１１１が生成した毛髪ポリゴンのグループ２２０が、各毛髪の毛根およびノードの座標に反映されている。これにより、表示部１１２には、ブロックＩ１〜Ｉ５、Ｅ１〜Ｅ３ごとに、グループ２２０の毛髪ポリゴンの重なりとして毛髪が表示される。

出力部１１４は、入力部１１３においてスライダー３００によりパネル２３０ごとに調整された毛髪の毛根およびノードの座標を反映させた毛髪データ記述ファイル５００をサブシステム１２０に送信する。後述するように、毛髪データ記述ファイル５００に対し、調整された状態から自然落下させた毛髪の動きを演算する物理演算が、サブシステム１２０によりなされる。

サブシステム１２０は、データ変換部１２１、物理演算部１２２、表示部１２３、入力部１２４、および出力部１２５を有する。

入力部１２４は、例えば、パーソナルコンピュータの入力装置であるマウス、キーボード、タッチパネルと、ネットワークインターフェースと、により構成されることができる。

入力部１２４は、メインシステム１１０から毛髪データ記述ファイル５００を受信する。毛髪データ記述ファイル５００には、メインシステム１１０において調整された毛髪の毛根およびノードの座標が反映されている。

入力部１２４には、メインシステム１１０において調整された状態から自然落下させた毛髪の動きを演算する物理演算を開始するためのユーザーによる指示が、例えば、キーボードを介して入力される。

入力部１２４には、物理演算を終了するためのユーザーによる指示が、例えば、キーボードを介して入力される。ユーザーは、表示部１２３に物理演算中に定期的に表示される、物理演算された自然落下によるバンチ２１０ごとの毛髪の動きを示す画像を見て、毛髪の動きが落ち着いてきたと判断したときに、物理演算を終了させる指示を入力部１１３に入力することができる。

表示部１２３は、例えば、パーソナルコンピュータの出力装置であるディスプレイと、演算制御装置であるＣＰＵと、記憶装置であるＲＡＭおよびＨＤＤと、を有して構成されることができる。

表示部１２３は、入力部１２４により受信された毛髪データ記述ファイル５００に基づいて、毛髪が配置された頭部モデル２００を表示する。頭部モデル２００は、メインシステム１１０からあらかじめ受信することができる。

表示部１２３は、物理演算部１２２により物理演算された自然落下によるバンチ２１０ごとの毛髪の動きが反映された毛髪データ記述ファイル５００をデータ変換部１２１から定期的に受信し、当該毛髪データ記述ファイル５００に基づく、毛髪が配置された頭部モデル２００を表示する。

図１１は、サブシステムの表示部に表示される、物理演算された自然落下によるバンチごとの毛髪の動きが反映された毛髪が配置された頭部モデル２００の画像を示す図である。図１１の右下には、物理演算の最終結果が反映された毛髪データ記述ファイル５００に基づいてメインシステム１１０の表示部１１２に表示される画像が、併せて示されている。

図１１の左上の画像から右下の画像に行くに従い、物理演算の時間が経過しており、物理演算の時間は、メインシステム１１０において調整された状態から、頭部モデル２００に固定された毛髪をバンチ２１０ごとに自然落下させた時間に対応する。

データ変換部１２１は、例えば、パーソナルコンピュータの演算制御装置であるＣＰＵと、記憶装置であるＲＡＭとにより構成されることができる。

データ変換部１２１は、入力部１２４により受信された毛髪データ記述ファイル５００を、物理演算部１２２による物理演算用データに変換し、物理演算部１２２に送信する。データ変換部１２１は、物理演算部１２２による物理演算後の物理演算用データを毛髪データ記述ファイル５００に変換する。

物理演算部１２２は、データ変換部１２１から受信した物理演算用データに対し、メインシステム１１０において調整された状態から、頭部モデル２００に固定された毛髪をバンチ２１０ごとに自然落下させたときの毛髪の動きを演算する。

毛髪データ記述ファイル５００においては、毛髪の本数が、例えば１／５００程度に間引かれて記載されているため、毛髪を線状の物体として物理演算を行うと、毛髪の本数が少ないために毛髪の物理的な重なりが再現できない。物理演算を、２本の毛髪が面状のクラスタとして関連付けられたバンチ２１０を用いて行うことにより、毛髪の物理的な重なりを再現できるとともに演算速度を向上させることができる。

物理演算部１２２は、頭部モデル２００を剛体、頭部モデルに固定された毛髪を柔軟体（弾性体）として物理演算を行うことが望ましい。例えば、毛髪が布の物理特性を有するものとして物理演算が行われることができる。

物理演算部１２２は、演算後の毛髪のノードの座標を物理演算用データに反映して、データ変換部１２１に定期的に送信する。データ変換部１２１に送信された物理演算用データは、毛髪データ記述ファイル５００に変換されて表示部１２３に送信されることにより、当該毛髪データ記述ファイル５００に基づく、毛髪が配置された頭部モデル２００が表示部１２３により表示される。

出力部１２５は、例えば、パーソナルコンピュータの演算制御装置であるＣＰＵと、記憶装置であるＲＡＭおよびＨＤＤと、ネットワークインターフェースと、により構成されることができる。

出力部１２５は、物理演算を終了するためのユーザーによる指示が入力部１２４に入力されたときに、データ変換部１２１から、物理演算の最終結果が反映された毛髪データ記述ファイル５００を取得し、メインシステム１１０に送信する。メインシステム１１０の表示部１１２には、自然落下による毛髪の動きの物理演算結果が反映された毛髪データ記述ファイル５００に基づく、当該物理演算後の毛髪が配置された頭部モデル２００が表示される。

調髪シミュレーションシステム１００の動作について説明する。

図１２は、本実施形態に係る調髪シミュレーションシステムの動作を示すフローチャートである。本フローチャートは、メインシステム１１０において実行される調髪シミュレーションプログラムおよびサブシステムにおいて実行される物理演算プログラムに従い、調髪シミュレーションシステムより実施されることができる。

メインシステム１１０は、頭部モデルを生成する（Ｓ１０１）。

図１３は、図１２のステップＳ１０１のサブルーチンフローチャートである。

メインシステム１１０は、撮影装置１３０から、ユーザーの正面から撮影されたユーザーの頭部の三次元画像を顔形状モデルとして取得する（Ｓ２０１）。

メインシステム１１０は、あらかじめ作成された人間の後頭部の三次元画像である標準後頭部モデルに、取得された顔形状モデルを適合させる処理である正規化を、顔形状モデルに対して実行する（Ｓ２０２）。具体的には、メインシステム１１０は、顔形状モデルの顔の傾き、位置、大きさを標準後頭部モデルと適合させるための正規化を行う。

メインシステム１１０は、顔形状モデルの鼻の高さを補正する（Ｓ２０３）。撮影装置１３０により撮影されたユーザーの頭部の三次元画像は、鼻の高さが低くなっていることがあるため、顔形状モデルの鼻の高さが補正される。補正は、例えば次のように行うことができる。すなわち、撮影装置１３０として赤外線による距離測定機能を有する赤外線カメラを用い、撮影装置１３０から鼻尖までの距離および鼻根までの距離をそれぞれ測定し、両者の差を算出することで正確なユーザーの鼻の高さを求める。そして、算出された鼻の高さとなるように顔形状モデルを補正することができる。

メインシステム１１０は、補正された顔形状モデルと標準後頭部モデルとを合成することで頭部モデル２００を生成し（Ｓ２０４）、ユーザーの後頭部の特徴を反映させるために、頭部モデル２００の後頭部領域の変形を行う（Ｓ２０５）。

ステップＳ１０１において作成された頭部モデルは、ユーザーの頭骨形状が反映される。

図１４は、頭部モデルの後頭部領域の変形を行うための後頭部変形用ＵＩ（Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を示す図である。

図１４に示す後頭部変形用ＵＩ６００は、後頭部の特徴点である、フロントセンター（１）、バングポイント（２）、トップポイント（３）、イヤーツーイヤー（４）、つむじ（５）、バックポイント（６）、枕骨（７）、盆のくぼ（８）、およびバックセンター（９）についてそれぞれ変形するためのスライダー６１０を有してもよい。

メインシステム１１０は、毛髪データ記述ファイル５００を読み込む（Ｓ１０２）。

図１５は、図１２のステップＳ１０２のサブルーチンフローチャートである。

メインシステム１１０の入力部１１２は、ステップＳ１０１において生成された頭部モデル２００に適用されるために、あらかじめ作成された毛髪データ記述ファイル５００を読み込み（Ｓ３０１）、毛髪管理クラスにデータを適用する（Ｓ３０２）。すなわち、読み込まれた毛髪データ記述ファイル５００は、毛髪データ記述ファイル５００に基づく毛髪が頭部モデル２００に配置されることで調整可能とするための毛髪管理クラスに適用される。

メインシステム１１０は、ユーザーによる指示に基づいて毛髪の調整を行う（Ｓ１０３）。

図１６は、図１２のステップＳ１０３のサブルーチンフローチャートである。

ユーザーによる、毛髪を調整しようとするブロックＩ１〜Ｉ５、Ｅ１〜Ｅ３の選択（Ｓ４０１）と、ブロックＩ１〜Ｉ５、Ｅ１〜Ｅ３ごとのスライダー３００による毛髪の長さおよびカット方法の調整（Ｓ４０２）とが、調整完了まで行われる（Ｓ４０３）。

メインシステム１０１は、ユーザーによる毛髪の調整が完了したと判断したときは（Ｓ４０３：ＹＥＳ）、出力部１１４により、毛髪データ記述ファイル５００に毛髪の調整内容を反映させてサブシステム１２０に送信させる（Ｓ４０４）。

サブシステム１１０は、毛髪データ記述ファイル５００に対し物理演算を実行する（Ｓ１０４）。

図１７は、図１２のステップＳ１０４のサブルーチンフローチャートである。

サブシステム１２０の入力部１２４は、頭部モデル２００を読み込み（Ｓ５０１）、メインシステム１１０から受信した毛髪データ記述ファイル５００を読み込む（Ｓ５０２）。

サブシステム１２０のデータ変換部１２１は、毛髪データ記述ファイル５００を物理演算用データに変換する（Ｓ５０３）。

サブシステム１２０の物理演算部１２２は、物理演算用データに対し、メインシステム１１０において調整された状態から自由落下させた毛髪の動きをバンチ２１０ごとに物理演算する（Ｓ５０４）。

サブシステム１２０のデータ変換部１２１は、物理演算の結果が反映された物理演算用データを毛髪データ記述ファイル５００に変換し（Ｓ５０５）、出力部１２５は、当該毛髪データ記述ファイル５００をメインシステム１１０に送信する（Ｓ５０６）。

メインシステム１１０は、毛髪ポリゴンを生成する（Ｓ１０６）。

図１８は、図１２のステップＳ１０５のサブルーチンフローチャートである。

メインシステム１１０の入力部１１３は、サブシステム１２０から受信した毛髪データ記述ファイル５００を読み込む（Ｓ６０１）。

メインシステム１１０のポリゴン生成部１１１は、毛髪データ記述ファイル５００に対し、グループ２２０ごとに、グループ２２０に含まれるすべてのバンチ２１０について平均化処理を実行することによりグループ２２０ごとに面状の毛髪ポリゴンを生成する（Ｓ６０２）。

メインシステム１１０は、前髪の選択を行う（Ｓ１０６）。

図１９は、図１２のステップＳ１０６のサブルーチンフローチャートである。

メインシステム１１０の入力部１１３に、ユーザーによる前髪の選択指示が入力されると（Ｓ７０１）、表示部１１２は、前髪を構成するグループ２２０のポリゴンに、選択された前髪のテクスチャを適用し、適用後の前髪が配置された頭部モデル２００を表示する（Ｓ７０２）。

メインシステム１１０は、ユーザーにより、選択された前髪の最終的な適用を決定する指示が入力部１１３に入力された場合は（Ｓ７０３：ＹＥＳ）、毛髪データ記述ファイル５００に、選択された前髪を適用する（Ｓ７０４）。

メインシステム１１０は、入力部１１３にヘアースタイルを決定するというユーザーによる指示が入力された場合は（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、選択された前髪が反映された毛髪データ記述ファイル５００をＨＤＤに記憶させることで登録する。

メインシステム１１０は、入力部１１３にヘアースタイルを決定しないというユーザーによる指示が入力された場合は（Ｓ１０７：ＮＯ）、ステップＳ１０３〜Ｓ１０７を繰り返す。

物理演算の実施例について説明する。
１．実施条件
オープンソースの物理演算エンジンであるバレット（Ｂｕｌｌｅｔ）を用い、頭部モデルを剛体、一つのバンチを一つの布として、毛根を頭部モデルに固定して、空気抵抗がある状態での毛髪の重力による自然落下の物理演算を行った。物理演算に用いた物理パラメータと値は表１に示すものとした。毛髪の本数は２０８本とした。

２．物理演算の手順
（１）サブシステムで、頭部モデルおよび毛髪データ記述ファイルを読み込む。
（２）頭部モデルのポリゴンを剛体として設定する。
（３）すべてのバンチを布として設定する。
（４）ＣＰＵによる物理演算を開始する。
（５）定期的に物理演算された毛髪が配置された頭部モデルを表示し、毛髪の動きが小さくなってきたら、目視によって物理演算を終了する。
（６）物理演算を終了させたときの毛髪の各ノードを毛髪データ記述ファイルに反映させる。
３．結果
図２０は、物理演算前の毛髪が配置された頭部モデルと物理演算終了時の毛髪が配置された頭部モデルとを示す図である。図２０のＡは、物理演算前の毛髪が配置された頭部モデルであり、図２０のＢは、物理演算終了時の毛髪が配置された頭部モデルである。

図２０に示されるように、間引きされた２０８本の毛髪の本数としても、自然なヘアースタイルのシミュレーションが実現できた。

本実施形態は以下の効果を奏する。

三次元画像の頭部モデルに配置した毛髪を、複数の毛髪を含む面状のパネルごとに調整し、調整された状態から自然落下された毛髪の動きを複数の毛髪を含む面状のバンチごとに演算し、演算された毛髪を複数のバンチを含む面状のグループの重なりとして表示する。これにより、頭部モデルに配置された毛髪の長さおよびカット方法を部分ごとに調整することによるヘアースタイルの微妙なシミュレーションを、演算量を低減しつつ実現することができる。さらに、調整時の部分ごとの毛髪の長さおよびカット方法を実際の毛髪のカット作業に利用できるため、美容師の力量によるカット後のヘアースタイルのバラツキを抑制することができる。

さらに、頭部モデルを剛体、毛髪を柔軟体として、頭部モデルに固定された毛髪の自然落下による動きをバンチごとに演算する。これにより、より自然なヘアースタイルのシミュレーション結果を得ることができる。

さらに、頭部モデルの表面の区分されたブロックごとに毛髪を配置し、ブロックごとに毛髪を調整するための第１ユーザーインターフェースを表示し、第１ユーザーインターフェースを介してユーザーによる指示が入力されるたびに、ユーザーによる指示に基づく調整後の毛髪をグループの重なりとして表示する。これにより、ユーザーごとに最適なブロック分けを行うことにより、美容師がカット作業のイメージを得やすくし、美容師の力量によるカット後のヘアースタイルのバラツキをより効果的に抑止することができる。また、ヘアースタイルをより迅速に調整することができる。

さらに、パネルを、頭部モデルの顔の長さ方向に対し並行な方向に頭皮において並んだ複数の毛髪が関連付けられてなるクラスタとし、グループを、頭部モデルの顔の幅方向に対し並行な方向に頭皮において並んだ複数のバンチが関連付けられてなるクラスタとする。これにより、美容師が通常行う単位で毛髪のカットの調整ができるため、より自然かつ微妙なヘアースタイルのシミュレーションを実現できるとともに、より少ない毛髪の数による自然なヘアースタイルのシミュレーションを短いシミュレーション時間で実現できる。

さらに、毛髪を５００本以下かつ１００本以上に間引いて頭髪モデルに配置する。これにより、最適化された本数の毛髪とすることで、シミュレーション時間の短縮と、自然なヘアースタイルのシミュレーションとを両立することができる。

さらに、ブロックをインターナルブロックおよびエクスターナルブロックにより構成する。これにより、美容師が通常行うブロック分けによるブロックごとの毛髪の調整ができるため、より効果的かつ微妙なヘアースタイルのシミュレーションが可能となる。さらに、ブロックごとの毛髪の調整量を実際の毛髪のカットに利用できるため、美容師の力量によるカット後のヘアースタイルのバラツキをさらに効果的に抑止することができる。

さらに、いずれかのエクスターナルブロックに配置された前髪のテクスチャを選択するための第２ユーザーインターフェースを表示し、選択内容をシミュレーションに反映する。これにより、前髪の微妙なニュアンスまで表現するシミュレーションを行うことができる。

さらに、頭部モデルを、三次元カメラにより撮影されたユーザーの頭部の画像を用いて生成する。これにより、より簡単に、ユーザーごとの頭部の特徴が考慮された自然なシミュレーションを実現することができる。

本発明に係る調髪シミュレーションシステム、調髪シミュレーション方法、調髪シミュレーションプログラム、および調髪シミュレーションプログラムを記録した記録媒体は上述した実施形態に限定されない。

例えば、上述した実施形態において調髪シミュレーションプログラムまたは物理演算プログラムにより実行される機能の一部または全部を回路等のハードウェアにより実現してもよい。

また、上述した実施形態においては、ブロックごとにパネル単位で毛髪の調整を行っているが、ブロック分けせずにパネル単位で毛髪の調整を行うようにしてもよい。

また、上述した実施形態においては、ステップＳ１０５の毛髪ポリゴンの生成をステップＳ１０４の物理演算後に実行しているが、ステップＳ１０３の毛髪の調整後に、物理演算前の毛髪について毛髪ポリゴンが生成されてもよい。

１００ 調髪シミュレーションシステム、
１１０ メインシステム、
１２０ サブシステム、
２００ 頭部モデル、
２１０ バンチ、
２２０ グループ、
２３０ パネル、
３００、６１０ スライダー、
４００ タッチパネル、
６００ 後頭部変形用ＵＩ。

Claims (24)

1. 三次元画像の頭部モデルに配置された毛髪を、ユーザーによる指示に基づいて、複数の毛髪が面状の一のクラスタとして関連付けられてなるパネルごとに調整する調整手段と、
   前記調整手段により調整された状態から自然落下させた毛髪の動きを、複数の毛髪が面状の他のクラスタとして関連付けられてなるバンチごとに演算する演算手段と、
   前記演算手段により演算された毛髪を、複数の前記バンチが面状のクラスタとして関連付けられてなるグループの重なりとして、前記頭部モデルとともに表示する表示手段と、
   を有する調髪シミュレーションシステム。
2. 前記演算手段は、前記頭部モデルを剛体、毛髪を柔軟体として、前記頭部モデルに固定された毛髪の自然落下による動きを前記バンチごとに演算する、請求項１に記載の調髪シミュレーションシステム。
3. 前記頭部モデルには、前記頭部モデルの表面の区分されたブロックごとに毛髪が配置され、
   前記調整手段は、前記パネルごとの毛髪の長さおよびカット方法を、前記ブロックに配置された毛髪ごとに調整するための第１ユーザーインターフェースを表示し、前記第１ユーザーインターフェースを介して入力されたユーザーによる指示に基づいて、各ブロックに配置された毛髪の長さおよびカット方法を、それぞれ前記パネルごとに調整し、
   前記表示手段は、前記第１ユーザーインターフェースを介してユーザーによる指示が入力されるたびに、ユーザーによる指示に基づく調整後の毛髪を前記グループの重なりとして、前記頭部モデルとともにさらに表示する、請求項１または２に記載の調髪シミュレーションシステム。
4. 前記パネルは、前記頭部モデルの顔の長さ方向に対し並行な方向に頭皮において並んだ複数の毛髪が関連付けられてなるクラスタであり、前記グループは、前記頭部モデルの顔の幅方向に対し並行な方向に頭皮において並んだ複数のバンチが関連付けられてなるクラスタである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の調髪シミュレーションシステム。
5. 前記頭髪モデルには、毛髪が５００本以下かつ１００本以上に間引いて配置された、請求項１〜４のいずれか一項に記載の調髪シミュレーションシステム。
6. 前記ブロックは、インターナルブロックおよびエクスターナルブロックを含む、請求項３に記載の調髪シミュレーションシステム。
7. いずれかのエクスターナルブロックに配置された前髪のテクスチャを選択するための第２ユーザーインターフェースをさらに有し、
   前記表示部は、前記第２ユーザーインターフェースを介して選択された前髪のテクスチャで、前記エクスターナルブロックに配置された前髪を、前記グループの重なりとして表示する、請求項６に記載の調髪シミュレーションシステム。
8. 前記頭部モデルは、三次元カメラにより撮影されたユーザーの頭部の画像を用いて生成される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の調髪シミュレーションシステム。
9. 三次元画像の頭部モデルに毛髪を配置する段階（ａ）と、
   前記段階（ａ）において頭部モデルに配置された毛髪を、複数の毛髪が面状の一のクラスタとして関連付けられてなるパネルごとに調整する段階（ｂ）と、
   前記段階（ｂ）において調整された状態から自然落下させた毛髪の動きを、複数の毛髪が面状の他のクラスタとして関連付けられてなるバンチごとに演算する段階（ｃ）と、
   前記段階（ｃ）において演算された毛髪を、複数の前記バンチが面状のクラスタとして関連付けられてなるグループの重なりとして、前記頭部モデルとともに表示する段階（ｄ）と、
   を有する調髪シミュレーション方法。
10. 前記段階（ｃ）は、前記頭部モデルを剛体、毛髪を柔軟体として、前記頭部モデルに固定された毛髪の自然落下による動きを前記バンチごとに演算する、請求項９に記載の調髪シミュレーション方法。
11. 前記段階（ａ）は、前記頭部モデルの表面の区分されたブロックごとに毛髪を配置し、
    前記段階（ｂ）は、前記パネルごとの毛髪の長さおよびカット方法を、前記ブロックに配置された毛髪ごとに調整するための第１ユーザーインターフェースを表示し、前記第１ユーザーインターフェースを介してユーザーにより入力された指示に基づいて、各ブロックに配置された毛髪の長さおよびカット方法を、それぞれ前記パネルごとに調整し、
    前記段階（ｂ）で前記第１ユーザーインターフェースを介してユーザーによる指示が入力されるたびに、ユーザーによる指示に基づく調整後の毛髪を前記グループの重なりとして、前記頭部モデルとともに表示する段階（ｅ）をさらに有する請求項９または１０に記載の調髪シミュレーション方法。
12. 前記パネルは、前記頭部モデルの顔の長さ方向に対し並行な方向に頭皮において並んだ複数の毛髪が関連付けられてなるクラスタであり、前記グループは、前記頭部モデルの顔の幅方向に対し並行な方向に頭皮において並んだ複数のバンチが関連付けられてなるクラスタである、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の調髪シミュレーション方法。
13. 前記段階（ａ）は、前記三次元の頭髪モデルに毛髪を５００本以下かつ１００本以上に間引いて配置することを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一項に記載の調髪シミュレーション方法。
14. 前記ブロックは、インターナルブロックおよびエクスターナルブロックを含む、請求項１１に記載の調髪シミュレーション方法。
15. いずれかのエクスターナルブロックに配置された前髪のテクスチャを選択するための第２ユーザーインターフェースを表示する段階（ｆ）をさらに有し、
    前記段階（ｄ）は、前記段階（ｆ）で前記第２ユーザーインターフェースを介して選択された前髪のテクスチャで、前記エクスターナルブロックに配置された毛髪を、前記グループの重なりとして表示する、請求項１４に記載の調髪シミュレーション方法。
16. 前記頭部モデルは、三次元カメラにより撮影されたユーザーの頭部の画像を用いて生成される、請求項９〜１５のいずれか一項に記載の調髪シミュレーション方法。
17. 三次元画像の頭部モデルに配置された毛髪を、ユーザーによる指示に基づいて、複数の毛髪を含むことで面状のクラスタとして関連付けられたパネルごとに調整する手順（ａ）と、
    前記手順（ａ）において調整された状態から自然落下させた毛髪の動きを、複数の毛髪を含むことで面状のクラスタとして関連付けられたバンチごとに演算させる手順（ｂ）と、
    前記手順（ｂ）において演算された毛髪を、複数の前記バンチを含むことで面状のクラスタとして関連付けられたグループの重なりとして、前記頭部モデルとともに表示する手順（ｃ）と、
    を有する手順を調髪シミュレーションシステムに実行させるための調髪シミュレーションプログラム。
18. 前記手順（ｂ）は、前記頭部モデルを剛体、毛髪を柔軟体として、前記頭部モデルに固定された毛髪の自然落下による動きを前記バンチごとに演算させることを特徴とする請求項１７に記載の調髪シミュレーションプログラム。
19. 前記頭部モデルには、前記頭部モデルの表面の区分されたブロックごとに毛髪が配置され、
    前記手順（ａ）は、前記パネルごとの毛髪の長さおよびカット方法を、前記ブロックに配置された毛髪ごとに調整するための第１ユーザーインターフェースを表示し、前記第１ユーザーインターフェースを介して入力されたユーザーによる指示に基づいて、各ブロックに配置された毛髪の長さおよびカット方法を、それぞれ前記パネルごとに調整し、
    前記手順は、前記手順（ａ）で前記第１ユーザーインターフェースを介してユーザーによる指示が入力されるたびに、ユーザーによる指示に基づく調整後の毛髪を前記グループの重なりとして、前記頭部モデルとともに表示する手順（ｄ）をさらに有する請求項１７または１８に記載の調髪シミュレーションプログラム。
20. 前記パネルは、前記頭部モデルの顔の長さ方向に対し並行な方向に頭皮において並んだ複数の毛髪が関連付けられてなるクラスタであり、前記グループは、前記頭部モデルの顔の幅方向に対し並行な方向に頭皮において並んだ複数のバンチが関連付けられてなるクラスタである、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の調髪シミュレーションプログラム。
21. 前記頭髪モデルには、毛髪が５００本以下かつ１００本以上に間引いて配置された、請求項１７〜２０のいずれか一項に記載の調髪シミュレーションプログラム。
22. 前記ブロックは、インターナルブロックおよびエクスターナルブロックを含む、請求項１９に記載の調髪シミュレーション方法。
23. 前記手順は、いずれかのエクスターナルブロックに配置された前髪のテクスチャを選択するための第２ユーザーインターフェースを表示する手順（ｅ）をさらに有し、
    前記手順（ｃ）は、前記手順（ｅ）で、第２ユーザーインターフェースを介して選択された前髪のテクスチャで、前記エクスターナルブロックに配置された毛髪を、前記グループの重なりとして表示する、請求項２２に記載の調髪シミュレーションプログラム。
24. 請求項１７〜２３のいずれか一項に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。