JP2017208703A

JP2017208703A - 情報処理装置およびその制御方法、プログラム

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Publication number: JP2017208703A
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Inventors: 鈴木　隆広; Takahiro Suzuki; 隆広鈴木; 利幸石井; Toshiyuki Ishii
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Abstract

【課題】物体の質感をより正確に再現可能なとする画像形成技術を提供する。
【解決手段】物体の画像を記録媒体上に形成する記録層の信号値を生成する情報処理装置は、物体の表面に関して鏡面反射方向の反射光成分である鏡面反射光の特性を入力する第１の入力手段と、物体の内部で散乱や吸収を受けた反射光成分である内部拡散反射光の特性を入力する第２の入力手段と、物体の表面で拡散した反射光成分である表皮拡散反射光の特性を入力する第３の入力手段と、内部拡散反射光の特性に基づいて、記録媒体上に形成する第１の記録層のための第１の信号値を導出する第１の導出手段と、鏡面反射光の特性と表皮拡散反射光の特性とに基づいて、記録媒体上に形成する第１の記録層とは異なる第２の記録層のための第２の信号値を導出する第２の導出手段と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、物体の反射特性情報に基づく画像形成技術に関するものである。

物体の反射特性を表現する方法として、双方向反射率分布関数（ＢＲＤＦ：Bidirectional Reflectance Distribution Function）がある。ＢＲＤＦは、物体の角度毎の反射特性を記述したものであり、ＢＲＤＦを再現することで、光源・視点に応じた物体の見え（質感）を再現することができる。ＢＲＤＦはそのまま取り扱うとデータ量が膨大となるため、反射モデルと呼ばれるモデルを定義し、当該モデルのパラメータによってＢＲＤＦを近似・表現する方法が用いられることが多い。

反射モデルとしては、物体表面での入射光に対する正反射方向の反射光の特性を示す鏡面反射特性と、正反射方向以外の方向に反射される反射光の特性を示す拡散反射特性の２つに分けて表現するモデルが一般的である。そして、非特許文献１には、対象素材の鏡面特性及び拡散特性を入力し、プリント物を生成する技術が提案されている。

Yauxiang Lan, Yue Dong, Fabio Pellacini, Xin Tong, "Bi-Scale Appearance Fabrication", ACM Transactions on Graphics (TOG) - SIGGRAPH 2013 Conference Proceedings TOG Homepage archive, Volume 32 Issue 4, July 2013

物体の質感を再現するためには、上述した鏡面反射特性と拡散反射特性を正確に取得し再現すればよい。しかしながら、拡散反射には内部拡散反射光と表皮拡散反射光という性質の異なる２つの反射光成分が含まれ、拡散反射特性は観察光源によって非線形に変化する。内部拡散反射光は、物体内部での散乱、吸収を受けた光が表面から再び出てくる光であり、表皮拡散反射光は、物体表面の微細凹凸のために四方に拡散反射する光である。そのため、例えば、ある測定光源下における拡散反射特性を再現したとしても、他の観察光源下における拡散反射光は再現できないことになる。

本発明はこのような問題を鑑みてなされたものであり、物体の質感をより正確に再現可能なとする画像形成技術を提供することを目的とする。

上述の問題点を解決するため、本発明に係る情報処理装置は以下の構成を備える。すなわち、物体の画像を記録媒体上に形成する記録層の信号値を生成する情報処理装置において、前記物体の表面に関して鏡面反射方向の反射光成分である鏡面反射光の特性を入力する第１の入力手段と、前記物体の内部で散乱や吸収を受けた反射光成分である内部拡散反射光の特性を入力する第２の入力手段と、前記物体の表面で拡散した反射光成分である表皮拡散反射光の特性を入力する第３の入力手段と、前記内部拡散反射光の特性に基づいて、前記記録媒体上に形成する第１の記録層のための第１の信号値を導出する第１の導出手段と、前記鏡面反射光の特性と前記表皮拡散反射光の特性とに基づいて、前記記録媒体上に形成する前記第１の記録層とは異なる第２の記録層のための第２の信号値を導出する第２の導出手段と、を有する。

本発明によれば、物体の質感をより正確に再現可能なとする画像形成技術を提供することができる。

入射光に対する物体からの反射光を説明する模式図である。第１実施形態における画像形成処理の概要を説明する図である。第１実施形態に係る画像処理装置のハードウェア構成図である。第１実施形態に係る画像処理装置の機能構成を示すブロック図である。第１実施形態に係る画像処理装置が実行する処理のフローチャートである。ＵＩ表示部２０２に表示されるユーザインタフェースの例を示す図である。特性ファイルの例を示す図である。形成部２０９の構成例を示す図である。算出部２０６が実行する色材量算出処理のフローチャートである。色出力特性の例を示す図である。算出部２０７が実行するクリアインク量算出処理のフローチャートである。インクの吐出回数と高さ（厚さ）の対応関係を示す図である。クリアインクにより形成される法線を説明する図である。測定部による反射光の測定方法を説明する図である。計測により得られる測定データの例を示す図である。３種類の反射光成分と測定値との対応関係を説明する図である。第２実施形態における算出部２０７が実行するクリアインク量算出処理のフローチャートである。形成部２０９が形成する画像表面の基本構造体を説明する図である。基本構造体の面積率制御の概念を説明する図である。第３実施形態で利用する特性ファイルを説明する図である。非等方性の表皮拡散特性を制御する基本構造体を説明する図である。平滑層の例を示す図である。

以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。なお、以下の実施の形態はあくまで例示であり、本発明の範囲を限定する趣旨のものではない。

（第１実施形態）
本発明に係る情報処理装置の第１実施形態として、３つの反射特性（鏡面特性、内部拡散特性、表皮拡散特性）を格納したプロファイルを画像形成に利用する形態について説明する。

＜反射光の成分＞
図１は、入射光に対する物体からの反射光を説明する模式図である。図示されるように反射光には、正反射方向の反射光である鏡面反射光と、正反射方向以外の方向の反射光である拡散反射光と、が含まれる。また、拡散反射光には、物体内部での散乱、吸収を受けた光が表面から再び出てくる内部拡散反射光と、物体表面の微細凹凸のために四方に拡散反射する表皮拡散反射光と、が含まれる。

内部拡散反射光は物体の色吸収率により変化し、表皮拡散反射光は物体の表面形状と物体の素材の屈折率によって変化する特性を持つ。そのため、観察光源の幾何条件や光量が変化した際にはそれぞれ異なる変化量となる。

図２は、第１実施形態における画像形成処理の概要を説明する図である。物体の反射特性として、鏡面特性、内部拡散特性、表皮拡散特性の３種を取得する。そして、内部拡散特性に基づき第１の記録層である色材層の色信号値（位置毎の色材量）を算出する。また、鏡面特性と表皮拡散特性に基づいて第２の記録層である形状層の色信号値（位置毎のクリアインク量）を算出する。最後に、算出された色信号値に基づいて、形成部にて色材層と形状層を形成する。これにより、物体の反射特性をより正確に再現することが可能となる。

＜装置構成＞
図４は、第１実施形態に係る画像処理装置の機能構成を示すブロック図である。画像処理装置２０１は、ユーザインタフェース（ＵＩ）表示部２０２、入力部２０３〜２０５、算出部２０６〜２０７、出力特性保持部２０８、形成部２０９を有する。

ＵＩ表示部２０２は、ユーザからの指示入力を受けるためのユーザインタフェース画面を表示する機能部である。入力部２０３〜２０５は、それぞれ、物体の内部拡散特性、表皮拡散特性、鏡面特性を取得する機能部である。例えば、ＵＩ画面を介したユーザの指示入力に基づき各特性を取得する。

算出部２０６は、内部拡散特性に基づき、色材層の色信号値（位置毎の色材インク量）を導出する機能部である。算出部２０７は、表皮拡散特性及び鏡面特性に基づき、形状層の色信号値（位置毎のクリアインク量）を導出する機能部である。出力特性保持部２０８は、形成部２０９の出力特性データを保持する。形成部２０９は、指定された色信号値に基づき画像を形成する機能部である。ここでは、算出部２０６〜２０７により算出された色材層及び形状層の色信号値に基づき画像を形成する。

図３は、画像処理装置２０１のハードウェア構成図である。画像処理装置２０１は、ＣＰＵ１０１、メインメモリ１０２、ＨＤＤ１０３、汎用インタフェース（Ｉ／Ｆ）１０４、モニタ１０５、メインバス１０６、指示入力部１０７、画像形成部１０８を備える。

汎用Ｉ／Ｆ１０４は、例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）である。また、イーサネット（登録商標）などの通信インタフェースを利用してもよい。指示入力部１０７は、ユーザからの操作を受け付けるキーボードやマウス等の機器である。また、指示入力部１０７をモニタ１０５と一体化したタッチパネルディスプレイとして構成してもよい。

以下の説明においては、図４に示す画像処理装置２０１の各機能部をＣＰＵ１０１がソフトウェアプログラムを実行することによって実現する形態について説明する。ただし、画像処理装置２０１の各機能部の一部又は全部を、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）やＦＰＧＡなどのハードウェアにより処理するよう構成してもよい。ここで、ＦＰＧＡは、field programmable gate arrayの略である。

ＣＰＵ１０１は、指示入力部１０７に対するユーザの指示により、ＨＤＤ１０３に格納されている画像処理アプリケーションを起動する。そして、画像処理アプリケーションをメインメモリ１０２に展開すると共にモニタ１０５にユーザインタフェース画面を表示する。続いて、ＨＤＤ１０３に格納されている各種データが、ＣＰＵ１０１からの指令に基づきメインメモリ１０２に転送される。メインメモリ１０２に転送された各種データは、ＣＰＵ１０１からの指令により所定の演算処理が行われる。演算処理の結果は、例えばモニタ１０５上に表示され、あるいは、画像形成部１０８に出力される。

＜装置の動作＞
図５は、第１実施形態に係る画像処理装置２０１が実行する処理のフローチャートである。

ステップＳ１において、ＵＩ表示部２０２は、画像処理を行うために必要な情報をユーザから受け付けるためのユーザインタフェース画面を表示する。

図６は、ＵＩ表示部２０２に表示されるユーザインタフェース画面の例を示す図である。ユーザ入力部３０１は、画像処理装置２０１でプリント出力する対象物体の反射特性ファイルを指示入力する。上述したように、第１実施形態においては、反射特性は、内部拡散特性、表皮拡散特性、鏡面特性の３種の特性を含む。

図７は、特性ファイルの例を示す図である。ここでは、３種の特性が個別のファイルとして保存されており、ユーザがこれらのファイルをユーザ入力部３０１を介して指定する例について説明する。ただし、３種の特性を１つのファイルとして管理するよう構成してもよい。なお、３種の特性（内部拡散特性、表皮拡散特性、鏡面特性）の取得方法については、後述する。

表示部３０２は、ユーザによって指示入力された物体の反射特性を可視化し、表示する。出力ボタン３０３は、画像形成処理を実行するためのボタンである。終了ボタン３０４は、画像形成に関する処理を終了しユーザインタフェースを閉じるためのボタンである。ユーザにより、ユーザ入力部３０１に指示入力がなされ、出力ボタン３０３の押下が指示されると、Ｓ２に進む。

ステップＳ２において、入力部２０３は、ユーザにより指示入力された反射特性ファイル名に従い、対象物体の内部拡散特性（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）を取得する。図７（ａ）に示すように、内部拡散特性ファイルには、対象物体の位置毎の内部拡散特性（ＣＩＥ三刺激値ＸＹＺ）と、その画素数、画素サイズ、測定光源の種類等の付加情報が保持されている。入力部２０３では、これらの情報を全て取得する。

ステップＳ３において、入力部２０４は、ユーザにより指示入力されたファイル名に従い、対象物体の表皮拡散特性（Ｘｌ，Ｙｌ，Ｚｌ）を取得する。取得する表皮拡散特性は、反射角度毎に複数取得しても良いが、ここでは、表皮拡散特性がおおよそ等方的であるとし、所定の角度（例えば４５°，０°）の表皮拡散特性がファイルに記載されているとする。

ステップＳ４において、入力部２０５は、ユーザにより指示入力されたファイル名に従い、対象物体の鏡面特性（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）を取得する。

ステップＳ５において、算出部２０６は、Ｓ２で取得した対象物体の内部拡散特性に基づき、色材層の色信号値（ＣＭＹＫ色材量）を算出する。算出部２０６の具体的な処理については、後述する。ステップＳ６において、算出部２０７は、Ｓ３で取得した対象物体の表皮拡散特性、及びＳ４で取得した鏡面特性に基づき、形状層の色信号値（クリア色材量）を算出する。算出部２０７の具体的な処理については、後述する。ステップＳ７において、形成部２０９は、Ｓ４及びＳ５で算出された色材量に基づきプリント物を形成する。

図８は、形成部２０９の構成例を示す図である。ここでは、インクジェット方式の画像形成部について説明を行うが、その他の記録方式でも構わない。

ヘッドカートリッジ８０１は、複数の吐出口からなる記録ヘッドと、この記録ヘッドへインクを供給するインクタンクを有する。また、ヘッドカートリッジ８０１には、記録ヘッドの各吐出口を駆動する信号などを受信するためのコネクタが設けられている。インクタンクは、透明層の形成用のクリアインク、散乱特性の制御用のホワイトインク、色制御用のＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の各色インクの計６種が独立に設けられている。

ヘッドカートリッジ８０１は、キャリッジ８０２に位置決めして交換可能に搭載されており、キャリッジ８０２には、コネクタを介してヘッドカートリッジ８０１に駆動信号等を伝達するためのコネクタホルダが設けられている。キャリッジ８０２は、ガイドシャフト８０３に沿って往復移動可能となっている。具体的には、キャリッジ８０２は、主走査モータ８０４を駆動源としてモータプーリ８０５、従動プーリ８０６およびタイミングベルト８０７等の駆動機構を介して駆動され、その位置及び移動が制御される。尚、このキャリッジ８０２のガイドシャフト８０３に沿った移動を「主走査」といい、移動方向を「主走査方向」という。

プリント用透過フィルム等の記録媒体８０８は、オートシートフィーダ（ＡＳＦ）８１０に載置されている。画像形成時、給紙モータ８１１の駆動によってギアを介してピックアップローラ８１２が回転し、ＡＳＦ８１０から記録媒体８０８が一枚ずつ分離され、給紙される。更に、記録媒体８０８は、搬送ローラ８０９の回転によりキャリッジ８０２上のヘッドカートリッジ８０１の吐出口面と対向する記録開始位置に搬送される。搬送ローラ８０９は、ラインフィード（ＬＦ）モータ８１３を駆動源としてギアを介して駆動される。記録媒体８０８が給紙されたか否かの判定と給紙時位置の確定は、記録媒体８０８がペーパエンドセンサ８１４を通過した時点で行われる。キャリッジ８０２に搭載されたヘッドカートリッジ８０１において、吐出口面は、キャリッジ８０２から下方へ突出して記録媒体８０８と平行になるように保持されている。

制御部８２０は、画像形成部２０６の各パーツの動作を制御する。説明を簡易にするため、以下の説明においては、画像形成部２０６は、所定の解像度でインクを吐出するか否かの制御を行う二値プリンタであるものとして説明する。もちろん、吐出するインク滴のサイズを変調可能な方式を用いても構わない。

以下、画像の形成動作について説明する。まず、記録媒体８０８が所定の記録開始位置に搬送されると、キャリッジ８０２がガイドシャフト８０３に沿って記録媒体８０８上を移動し、その移動の際に記録ヘッドの吐出口よりインクが吐出される。キャリッジ８０２がガイドシャフト８０３の一端まで移動すると、搬送ローラ８０９が所定量だけ記録媒体８０８をキャリッジ８０２の走査方向に垂直な方向に搬送する。この記録媒体８０８の搬送を「紙送り」または「副走査」といい、この搬送方向を「紙送り方向」または「副走査方向」という。記録媒体８０８の所定量の搬送が終了すると、再度キャリッジ８０２はガイドシャフト８０３に沿って移動する。このように、記録ヘッドのキャリッジ８０２による走査と紙送りとを繰り返すことにより記録媒体上に表面下散乱制御層および画像が形成される。

なお、ＵＶ硬化型のインクを使用する場合は、各インクの吐出後、紫外線を照射すれば良い。なお、記録媒体は、記録ヘッドによる画像形成に対応できるものであればよい。

＜算出部２０６の動作（Ｓ５）＞
図９は、算出部２０６が実行する色材量算出処理のフローチャートである。

ステップＳ５１において、算出部２０６は、出力特性保持部２０８に保持されている形成部２０９の色出力特性を取得する。色出力特性は、例えば、形成部２０９に具備されている各色材の量を変化させ出力した際に得られるＣＩＥＬＡＢ値をルックアップテーブル（ＬＵＴ：Look Up Table）の形式で記録したデータである。Ｓ５１で取得されるＬＵＴに記載される色出力特性の例を図１０に示す。

ステップＳ５２において、算出部２０６は、物体の内部拡散特性を取得する。ステップＳ５３において、算出部２０６は、Ｓ５２で取得した物体の位置毎の内部拡散特性の内、処理対象とする画素ｊを設定する。

ステップＳ５４において、算出部２０６は、処理対象画素ｊの内部拡散特性（Ｘｉ_ｊ、Ｙｉ_ｊ、Ｚｉ_ｊ）をＣＩＥＬＡＢ値（Ｌ＊，ａ＊，ｂ＊）に変換する。変換は、以下の式（１）を用いる。

ここで、Ｘ_ｎ，Ｙ_ｎ，Ｚ_ｎは、白色点のＣＩＥ三刺激値ＸＹＺである。ここでは、内部拡散特性の付加情報として取得した測定光源の値を使用することを想定する。

ステップＳ５５において、算出部２０６は、Ｓ５１で取得した形成部２０９の出力特性を参照しながら、対象画素の内部拡散特性（ＣＩＥＬＡＢ値）を再現する色材量を逆引き補間により算出する。ＬＵＴからの逆引き補間の方法については、例えば、四面体補間や立方体補間等の公知の方法を用いれば良いため、説明は省略する。

ステップＳ５６において、算出部２０６は、全ての画素について処理が終了したか否かを判定する。全画素の処理が終了していない場合は、Ｓ５７に進み、算出部２０６は、処理対象画素を更新し、Ｓ５４に戻る。全画素の処理が終了している場合は、Ｓ５８に進み、算出部２０６は、得られた位置毎の色材量をメモリに保存し、処理を終了する。

＜算出部２０７の動作（Ｓ６）＞
図１１は、算出部２０７が実行するクリアインク量算出処理のフローチャートである。

ステップＳ６０１において、算出部２０７は、物体の表皮拡散特性と鏡面特性を取得する。ステップＳ６０２において、算出部２０７は、出力特性保持部２０８に保持されている形成部２０９のクリアインクの形状出力特性を取得する。形状出力特性は、例えば、形成部２０９に具備されているクリアインクの量を変化させ出力した際に得られる高さデータである。

図１２は、インクの吐出回数と高さ（厚さ）の対応関係を示す図である。尚、ここでは、形成部２０９は、ＵＶ硬化型のクリアインクの吐出機能及び紫外線の照射機能を有しており、クリアインクの吐出と紫外線の照射を繰り返すことにより、高さ構造体を形成することを想定する。

ステップＳ６０３において、算出部２０７は、Ｓ６０１で取得した物体の位置毎の表皮拡散特性と鏡面特性の内、処理対象とする画素ｊを設定する。ステップＳ６０４において、算出部２０７は、処理対象画素ｊに対するクリアインク量の初期値を設定する。ここでは、取得した表皮拡散特性・鏡面特性の画素サイズは７５μｍであり、形成部２０９のクリアインクのドットサイズ（水平方向）は１５μｍであるとして説明する。この場合、処理対象画素ｊ内を、５ｘ５の領域に分割してクリアインクを打つ事が出来る。よって、５ｘ５の分割領域に対してそれぞれクリアインク量の初期値を設定する。

ステップＳ６０５において、算出部２０７は、クリアインクにより構成される法線分布を算出する。図１３は、クリアインクにより形成される法線を説明する図である。具体的には、分割領域毎のクリアインク量と法線の関係を例示的に示している。ただし、説明を簡単にするため２次元の図としている。

図１３（ａ）に示すように、分割領域毎にクリアインク量が設定されており、Ｓ６０３で取得した形状出力特性によりそれぞれの領域の高さを算出する事が出来る。この時、隣接領域と成す微細面Ｐ_ｋを考え、当該微細面Ｐ_ｋの法線Ｎ_ｋを算出する。

図１３（ｂ）は、画素ｊにおける微細面Ｐ_ｋを説明する図である。隣接する２領域との３点で構成される面法線をそれぞれ算出するため、ここでは図１３（ｂ）の実線で示す３２個の三角形である微細面Ｐ_ｋに対する法線群Ｎ_ｋを算出する（ｋ＝３２）。尚、３点の座標からの面法線の算出は自明であるため、説明は省略する。

ステップＳ６０６において、算出部２０７は、Ｓ６０５で算出した法線群Ｎ_ｋに基づき、設定されているクリアインク量により得られる表皮拡散特性と鏡面特性を算出する。具体的には、図１３（ａ）の太線矢印で示す印字面全体の法線Ｎｂと各微細面の法線Ｎ_ｋとの成す立体角をθ_ｋとして、以下の式（２）により表皮拡散特性と鏡面特性を算出する。

ここで、（Ｘｌ_ｃｌ，Ｙｌ_ｃｌ，Ｚｌ_ｃｌ）は、設定されたクリアインク量により得られる表皮拡散特性である。（Ｘｓ_ｃｌ，Ｙｓ_ｃｌ，Ｚｓ_ｃｌ）は、設定されたクリアインク量により得られる鏡面特性である。（Ｘ_ｎ，Ｙ_ｎ，Ｚ_ｎ）は、対象物体を測定した測定光源のＸＹＺ値である。

また、θ_Ｔは法線方向（立体角）の閾値である。Ｐ（θ_ｋ≦θ_Ｔ）は、θ_ｋ≦θ_Ｔとなる確率である。Ｒ（θ_ｋ）はクリアインク表面の反射率である。

反射率Ｒ（θ_ｋ）は光の入射角度、及びクリアインクの屈折率に依存して変化する値であり、フレネルの式から算出する事が出来る。なお、式（２）の右辺は、鏡面反射方向、拡散反射方向に反射する光の強度を単位立体角で除算している。

ステップＳ６０７において、算出部２０７は、Ｓ６０６で算出したクリアインクにより得られる表皮拡散特性・鏡面特性を、Ｓ６０１で取得した物体の表皮拡散特性・鏡面特性と比較する評価値Ｅを算出する。例えば、以下の式（３）を用いる。

ここで、（Ｘｌ_ｊ，Ｙｌ_ｊ，Ｚｌ_ｊ）は画素ｊにおける対象物体の表皮拡散特性である。（Ｘｓ_ｊ，Ｙｓ_ｊ，Ｚｓ_ｊ）は画素ｊにおける対象物体の鏡面特性である。

ステップＳ６０８において、算出部２０７は、算出した評価値Ｅが所定の閾値以内であるか否かを判定する。閾値より大きい場合はＳ６０９に進み、位置毎のクリアインク量を更新し、Ｓ６０５に戻る。閾値以内であった場合はＳ６１０に進む。なお、Ｓ６０５〜Ｓ６０９までの処理は、例えば、ニュートン法、再急降下法等の最適化手法を用いることが好ましい。

ステップＳ６１０において、算出部２０７は、全ての画素について処理が終了したか否かを判定する。全画素の処理が終了していない場合は、Ｓ６１１に進み、処理対象画素を更新し、Ｓ６０４に戻る。全画素の処理が終了している場合は、Ｓ６１２に進み、算出部２０７は、得られた位置毎のクリアインク量をメモリに保存し、処理を終了する。

＜内部拡散特性・表皮拡散特性・鏡面特性の計測方法＞
以下では、本実施例における入力である３種の反射特性（内部拡散特性・表皮拡散特性・鏡面特性）の計測方法について説明する。図１４は、測定部による反射光の測定方法を説明する図である。また、図１５は、測定ファイルを例示する図である。

測定ファイルにおいて、入射仰角（θ_ｉ）、受光仰角（θ_ｒ）は、試料面（物体）への光の入射方向、及び、受光部での受光方向を表す。それぞれ、図１４（ａ）に示すように定義される。なお、ここでは、光源の入射仰角を４５°に固定し、受光部の受光仰角を−６０°〜６０°まで５°刻みで変化させている。また、入射方位角（φ_ｉ）、受光方位角（φ_ｒ）毎の反射光をさらに計測してもよいし、別の角度条件、刻み幅で測定した測定値を測定ファイルに記述してもよい。

ＸＹＺ（平行）及びＸ’Ｙ’Ｚ’（直交）は、上述の角度条件下にて、反射光を測定した際のＸＹＺ三刺激値が記述される。特に、ＸＹＺ（平行）は、図１４（ｂ）に示すように光源側と受光側で偏光フィルタの向きが平行となる場合の測定値が記述される。一方、Ｘ’Ｙ’Ｚ’（直交）は、図１４（ｃ）に示すように光源側と受光側で偏光フィルタの向きが直交となる場合の測定値が記述される。

ＸＹＺ（平行）は、光源がうつりこむ正反射方向の角度の測定値は鏡面反射光の特性を表し、それ以外の角度における測定値は拡散反射光の特性を表す。Ｘ’Ｙ’Ｚ’（直交）は、内部拡散反射光の特性を表す。なお、反射光に加えて、反射光の半値幅や反射光が拡散反射光と同等の強度となる角度情報を取得し、鏡面反射光の特性として併せて保持してもよい。

図１６は、３種類の反射光成分と測定値との対応関係を説明する図である。具体的には、横軸を角度、縦軸を反射輝度とし、角度を変えて物体を測定した際の輝度を模式的に表した図である。測定ファイルに記述されるＸＹＺ（平行）の測定値は、図１６の黒丸に相当し、Ｘ’Ｙ’Ｚ’（直交）の測定値は図７の白丸に相当する。

そこで、正反射方向の角度における反射光のＸＹＺ（平行）から、正反射方向以外の角度におけるＸＹＺ（平行）を減算することで鏡面反射光の特性を算出する。また、正反射方向以外の角度におけるＸＹＺ（平行）から、Ｘ’Ｙ’Ｚ’（直交）を減算することで表皮拡散反射を算出する。このようにして、３種の特性を計算により分離することが出来る。

以上説明したとおり第１実施形態によれば、３つの反射特性（鏡面反射光、内部拡散反射光、表皮拡散反射光）を画像形成に利用する。具体的には、物体の内部拡散特性に基づいて色材層の色材量を算出し、鏡面特性・表皮拡散特性に基づき形状層の色材量を算出する。これにより、物体の反射特性をより正確に再現可能な印刷物を作成することが可能となる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、形成部２０９で形成可能な複数の基本構造体（凹凸構造体）の面積率を、物体の鏡面特性と表皮拡散特性の比率に基づいて制御する形態について説明する。なお、画像処理装置の構成は、第１実施形態と同様であるため説明は省略する。第１実施形態との差異は、主に算出部２０７の処理（Ｓ６）にある。よって、以下ではＳ６の処理について説明し、他の処理については説明を省略する。

＜算出部２０７（Ｓ６）の動作＞
図１７は、第２実施形態における算出部２０７が実行するクリアインク量算出処理のフローチャートである。

ステップＳ７０１において、算出部２０７は、物体の表皮拡散特性と鏡面特性を取得する。ステップＳ７０２において、算出部２０７は、出力特性保持部２０８に保持されている形成部２０９で形成可能な基本構造体を取得する。

図１８は、形成部２０９が形成する画像表面の基本構造体を説明する図である。図１８（ａ）は表皮拡散を制御するための基本構造体である。例えば、法線方向が全方向に均一且つランダムに分布する構造体である。この基本構造体に光が入射した場合、いわゆる完全拡散反射板のように、全方向に概ね均等に反射光が拡散する。

一方で、図１８（ｂ）は比較的平滑な基本構造体であり、法線方向が印刷面の法線方向のみに分布する構造体である。この構造体に光が入射した場合、印刷面の鏡面反射方向に強い光を反射する。

上述のＳ７０２では、このような形成部２０９で形成可能な複数の基本構造体を取得する。なお、以下の説明では、図１８に記載の２つの基本構造体を取得することを想定する。

ステップＳ７０３において、算出部２０７は、Ｓ７０１で取得した物体の位置毎の表皮拡散特性と鏡面特性の内、処理対象とする画素ｊを設定する。ステップＳ７０４において、算出部２０７は、画素ｊにおける表皮拡散特性と鏡面特性の比率を算出する。

ステップＳ７０５において、算出部２０７は、Ｓ７０４で算出した比率に一致するように、基本構造体の配置を決定する。すなわち、Ｓ７０４で算出した比率と上述の２種類の基本構造体の面積比とが一致するように配置を決定する。図１９は、基本構造体の面積率制御の概念を説明する図である。

ステップＳ７０６において、算出部２０７は、Ｓ７０５で決定した基本構造体の配置に基づき、位置毎のクリアインク量を算出する。基本構造体とクリアインク量の関係は、予め対応関係が決まっているため、基本構造体の配置が決定すると自動的に位置毎のクリアインク量を算出する事が出来る。

ステップＳ７０７において、算出部２０７は、全ての画素について処理が終了したか否かを判定する。全画素の処理が終了していない場合は、Ｓ７０８に進み、算出部２０７は、処理対象画素を更新し、Ｓ７０４に戻る。全画素の処理が終了している場合は、Ｓ７０９に進み、算出部２０７は、得られた位置毎のクリアインク量をメモリに保存し、処理を終了する。

以上説明したとおり第２実施形態によれば、形成部が形成する複数の種類の基本構造体の面積率を、物体の鏡面特性と表皮拡散特性の比率に基づいて制御する。これにより、より簡易に物体の反射特性を近似する印刷物を形成する事が出来る。

（第３実施形態）
第３実施形態では、物体の表皮拡散特性が角度依存性を有する際の処理について説明する。なお、画像処理装置の構成、及び処理のフローチャートは、第２実施形態とほぼ同様である。第２実施形態との差異は、主に算出部２０７の処理（Ｓ６）にある。よって、以下ではＳ６の処理について説明し、他の処理については説明を省略する。

図２０は、第３実施形態で利用する特性ファイルを説明する図である。図２０（ａ）は、非等方的な表皮拡散特性を例示的に示す図である。図２０（ｂ）は、特性ファイルの例を示す図である。上述したように、第３実施形態においては、物体の表皮拡散特性は非等方的な特性を持つ。このような場合、ユーザインタフェースのユーザ入力部３０１を介して画像処理装置２０１に入力する表皮拡散特性は、複数の角度における表皮拡散特性となる。例えば、図２０（ｂ）に示す特性ファイルでは、２つの角度（０°及び３０°）における特性を記述している。

そして、入力された２つの角度の表皮拡散特性と別途入力した鏡面特性とに基づき、算出部２０７で形状層のクリアインク量を算出する。すなわち、第２実施形態においては図では図１８に示す２つの基本構造体を用いたが、第３実施形態では、例えば図２３に示すような３つの基本構造体を用いる。

図２３は、非等方性の表皮拡散特性を制御する基本構造体を説明する図である。すなわち、表皮拡散制御用の基本構造体を角度に応じて複数用意する。角度毎の表皮拡散特性に対応した形成部２０９で形成可能な基本構造体を準備し、それらを面積率で制御する。なお、面積率は、入力された２つの角度の表皮拡散特性及び１つの鏡面特性の３つの比率により算出する事が出来る。

以上説明したとおり第３実施形態によれば、形成部が形成する複数の種類の基本構造体の面積率を、物体の鏡面特性と表皮拡散特性の比率に基づいて制御する。特に、表皮拡散制御用の基本構造体を表皮拡散の角度に応じて複数利用する。これにより、物体の表皮拡散特性が角度依存性を有する場合であっても、当該物体の反射特性をより正確に再現可能な印刷物を作成することが可能となる。

（変形例）
上述の実施形態においては、入力する３種の反射特性（内部拡散特性、表皮拡散特性、鏡面特性）をＣＩＥ三刺激値ＸＹＺにより表現したが、他の基準に基づき表現してもよい。例えば、分光反射率や光源を基準としたＣＩＥＬＡＢ値、デバイスと関連付いたＲＧＢデータ等、他の色を表す数値であっても良い。また、輝度を表す１次元のデータであっても良い。

また、上述の実施形態においては、入力する鏡面特性を反射強度のみとして説明したが、写像性を表すパラメータを含めるようにしても良い。例えば、鏡面反射の強度の半値となる角度範囲等をパラメータとして持たせる。この場合、図１８（ｂ）で説明した鏡面特性制御用の基本構造体は、法線の振れ幅を変えたものを複数準備し、入力された写像性パラメータに基づいて基本構造体を切り替えるようにすると良い。

また、上述の実施形態においては、形成部２０９が具備するクリアインクを１種類として説明していたが、屈折率の異なる複数のクリアインクを持たせるようにしても良い。この場合、入力された鏡面特性や表皮拡散特性の強度に従い、使用するクリアインクを切り替えるようにする。

更に、上述の実施形態においては、色材層の上に形状層を形成するように説明したが、図２４のように、色材層と形状層の間に面を平滑にする平滑層を形成するようにしても良い。平滑層を形成することにより、例えば、ＵＶインク等を使用して色材層を形成し印字面に凹凸が発生する場合においても、形状層で所望の形状形成を実現することが可能となる。

また、上述の第１実施形態においては、最適化の評価値の算出式を式（３）のようにＸＹＺ空間におけるユークリッド距離の和として説明したが、評価値は式（３）に限定されない。例えば、所定の光源を基準にＣＩＥＬＡＢ値に変換し、ΔＥやΔＥ９４、ΔＥ２０００のようなＣＩＥ色差式を使うようにすると、より人間の視覚に合った評価が可能となる。また、鏡面特性の差と表皮拡散特性の差に重みを付けるような評価式であっても良い。

また、上述の第１実施形態においては、各クリアインクのドットにより形成される平面を図１３（ｂ）のように同一方向に定義したが、平面の定義はこれに限定されない。さらに言えば、平面の定義も含めて評価値を算出し、最適化するようにしても良い。

また、図６のユーザ入力部３０１においては、対象物体の鏡面特性、内部拡散特性、表皮拡散特性をそれぞれ個別のファイル名で指定するよう説明したが、指定方法はこれに限定されない。例えば、予め同一のファイル名で拡張子を特性ごとに変えて保存しておき、当該ファイル名を１つ指定するようにしても良いし、それぞれの特性ファイルを同一フォルダに保存しておき、当該フォルダ名を指定するようにしても良い。また、３つの特性を同一ファイル内に記載し、それを指定するようにしても良い。

（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

２０１画像処理装置；２０２ＵＩ表示部；２０３〜２０５入力部；２０６，２０７算出部；２０８出力特性保持部；２０９形成部

Claims

物体の画像を記録媒体上に形成する記録層の信号値を生成する情報処理装置であって、
前記物体の表面に関して鏡面反射方向の反射光成分である鏡面反射光の特性を入力する第１の入力手段と、
前記物体の内部で散乱や吸収を受けた反射光成分である内部拡散反射光の特性を入力する第２の入力手段と、
前記物体の表面で拡散した反射光成分である表皮拡散反射光の特性を入力する第３の入力手段と、
前記内部拡散反射光の特性に基づいて、前記記録媒体上に形成する第１の記録層のための第１の信号値を導出する第１の導出手段と、
前記鏡面反射光の特性と前記表皮拡散反射光の特性とに基づいて、前記記録媒体上に形成する前記第１の記録層とは異なる第２の記録層のための第２の信号値を導出する第２の導出手段と、
を有することを特徴とする情報処理装置。
前記第１の信号値を用いて前記記録媒体上に前記第１の記録層を形成し、前記第２の信号値を用いて前記記録媒体上に第２の記録層を形成する、画像形成手段を更に有する
ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
前記第１の記録層は色材インクにより形成される色材層であり、
前記第２の記録層はクリアインクにより形成される形状層である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の情報処理装置。
前記画像形成手段は、前記第１の記録層を形成した後、表面が平滑な平滑層を形成し、該平滑層を形成した後、前記第２の記録層を形成する
ことを特徴とする請求項２に記載の情報処理装置。
前記第１の導出手段は、前記第１の記録層を形成する画像形成手段の色出力特性を更に用いて前記第１の信号値を導出する
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の情報処理装置。
前記第２の導出手段は、信号値と該信号値により形成される構造体の高さとの関係を示す形状出力特性を更に用いて前記第２の信号値を導出する
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の情報処理装置。
前記第２の導出手段は、前記第２の記録層の表面における法線分布による反射特性が、前記鏡面反射光の特性及び前記表皮拡散反射光の特性に近づくように、前記第２の信号値を導出する
ことを特徴とする請求項６に記載の情報処理装置。
前記第２の導出手段は、前記表皮拡散反射光と前記鏡面反射光との比率に一致するように、ランダムな法線分布を有する第１の基本構造体と平滑な構造を有する第２の基本構造体との面積比を決定し、前記第２の信号値を導出する
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の情報処理装置。
物体の画像を記録媒体上に形成する記録層の信号値を生成する情報処理装置の制御方法であって、
前記物体の表面に関して鏡面反射方向の反射光成分である鏡面反射光の特性を入力する第１の入力工程と、
前記物体の内部で散乱や吸収を受けた反射光成分である内部拡散反射光の特性を入力する第２の入力工程と、
前記物体の表面で拡散した反射光成分である表皮拡散反射光の特性を入力する第３の入力工程と、
前記内部拡散反射光の特性に基づいて、前記記録媒体上に形成する第１の記録層のための第１の信号値を導出する第１の導出工程と、
前記鏡面反射光の特性と前記表皮拡散反射光の特性とに基づいて、前記記録媒体上に形成する前記第１の記録層とは異なる第２の記録層のための第２の信号値を導出する第２の導出工程と、
を含むことを特徴とする制御方法。
コンピュータを、請求項１乃至８の何れか１項に記載の情報処理装置の各手段として機能させるためのプログラム。