JP2019160255A - 情報処理装置、情報処理方法、プログラム及び立体造形システム - Google Patents

Abstract

【課題】複製対象の対象物の光沢感を形成するための形成条件を決定する。【解決手段】情報処理装置は、複製の対象となる対象物を表した画像データを取得し、前記画像データから白色部位を検出し、前記対象物が制作されてからの経過年数を示した経過年数情報を取得し、前記白色部位の検出結果と前記経過年数情報とに基づいて、前記対象物の表面の光沢感を形成するための形成条件を決定する。【選択図】図１１

Description

本発明は、情報処理装置、情報処理方法、プログラム及び立体造形システムに関する。

紫外線等の光を照射することで硬化する光硬化型のインクを用いて、平面部に凹凸等を形成する立体造形技術が存在する。係る立体造形技術を用いることで、立体物の複製品を造形することが可能である。例えば、立体造形技術を用いて油絵の絵画を複製することで、絵画に表された色彩を再現できるとともに、絵画の表面に形成された絵具の凹凸形状を再現することができる。

従来、色彩の再現方法に関しては、従来、絵画等の美術品の画像を光学的に読み取り、その美術品の制作者や制作年代から変色前又は変色後の色を推測する技術が提案されている（特許文献１参照）。

ところで、立体造形技術を用いて複製品を造形する際には、色彩や凹凸形状だけでなく、表面の光沢感（光沢／非光沢）も再現することが重量である。例えば、油絵の絵画では、表面にニスが塗布される場合があり、ニスの塗布状態（ニスの有無等）によって光沢感が異なる。そのため、より正確な複製品を造形する場合には、色彩や凹凸形状の再現だけでなく、表面の光沢感も再現することが要求される。

上記の立体造形技術では、色彩を表す層の上に透明インクで層を形成することが可能となっており、ニスの塗布状態に応じた形成条件を設定することで、複製元の絵画と同様の光沢感を再現することができる。

しかしながら、作品的又は古典的に価値の高い絵画は、美術館等の施設で管理されることが一般的であるため、ニスの塗布状態を容易に確認することはできない。そのため、このような絵画を複製する場合には、オリジナルの絵画を撮影した画像を用いて複製品を造形することになるが、画像から目視によってニスの塗布状態を判別するのは困難であり、光沢感の形成条件を適切に設定できない可能性がある。なお、従来の技術では、ニスの塗布状態については何ら考慮されていないため、上記の問題を解決することはできない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複製対象の対象物の光沢感を形成するための形成条件を決定することができる情報処理装置、情報処理方法、プログラム及び立体造形システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一形態は、複製の対象となる対象物を表した画像データを取得する画像データ取得部と、前記画像データから白色部位を検出する白色部位検出部と、前記対象物が制作されてからの経過年数を示した経過年数情報を取得する情報取得部と、前記白色部位の検出結果と前記経過年数情報とに基づいて、前記対象物の表面の光沢感を形成するための形成条件を決定する条件決定部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、複製対象の対象物の光沢感を形成するための形成条件を決定することが可能となる。

図１は、一実施形態に係る立体造形システムの外観図である。 図２は、一実施形態に係る立体造形装置の平面図である。 図３は、一実施形態に係る立体造形装置の側面図である。 図４は、一実施形態に係る立体造形装置の正面図である。 図５は、立体造形装置の制御に関わるハードウェア構成図である。 図６は、一実施形態に係るコンピュータのハードウェア構成図である。 図７は、立体造形装置によって形成される積層造形の断面を模式的に示した図である。 図８は、図７で説明したクリア層の形成方法を説明するための図である。 図９は、図７で説明したクリア層の形成方法を説明するための図である。 図１０は、立体造形装置で使用する造形データの作成方法を説明するための図である。 図１１は、一実施形態に係るコンピュータの機能構成図である。 図１２は、一実施形態に係る色データの例を示す図である。 図１３は、一実施形態に係るコンピュータで実行される造形データ生成処理を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、情報処理装置、情報処理方法、プログラム及び立体造形システムの実施形態を詳細に説明する。以下の実施形態によって本発明が限定されるものではなく、以下の実施形態における構成要素には当業者が容易に想到できるもの、実質的に同一のもの、及びいわゆる均等の範囲のものが含まれる。以下の実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換、変更、及び組み合わせを行うことができる。

＜立体造形システム＞
本発明の一実施形態に係る立体造形システムについて図面を用いて説明する。図１は一実施形態に係る立体造形システムの外観図である。立体造形システム１は、立体造形装置５０、及びコンピュータ１０を備える。

コンピュータ１０は、例えば、ＰＣ(Personal Computer)、又はタブレット等の汎用の情報処理装置、若しくは立体造形装置５０専用の情報処理装置である。コンピュータ１０は、立体造形装置５０に内蔵されていても良い。コンピュータ１０は立体造形装置５０とケーブルで接続されても良い。また、コンピュータ１０はインターネットやイントラネット等のネットワークを介して立体造形装置と通信するサーバ装置であっても良い。コンピュータ１０は、上記の接続又は通信により、再現する造形物のデータを立体造形装置５０へ送信する。

立体造形装置５０は、インクジェット方式の造形装置である。立体造形装置５０は、再現する造形物のデータに基づいて造形ステージ５９５上の媒体Ｐに液体の造形剤Ｉを吐出する造形ユニット５７０を備えている。更に、造形ユニット５７０は、媒体Ｐに吐出された造形剤Ｉに光を照射して硬化して、造形層Ｌを形成する硬化手段５７２を有する。更に、立体造形装置５０は、造形剤Ｉを造形層Ｌ上に吐出して硬化する処理を繰り返すことで立体の造形物を得る。

造形剤Ｉは、立体造形装置５０によって吐出可能であり、かつ形状安定性が得られ、硬化手段５７２の照射する光によって硬化する材料が用いられる。例えば、硬化手段５７２がＵＶ(Ultra Violet)照射装置である場合、造形剤ＩとしてはＵＶ硬化インクが用いられる。

媒体Ｐとしては、吐出された造形剤Ｉが定着する任意の材料が用いられる。媒体Ｐは、例えば、記録紙等の紙、キャンバス等の布、或いはシート等のプラスチックである。

＜立体造形装置＞
図２は、一実施形態に係る立体造形装置の平面図である。図３は、一実施形態に係る立体造形装置の側面図である。図４は、一実施形態に係る立体造形装置の正面図である。内部構造を表すため、図２において立体造形装置５０の筐体の上面が、図３において筐体の側面が、図４において筐体の正面が記載されていない。

立体造形装置５０の筐体の両側の側面５９０には、ガイド部材５９１が保持されている。ガイド部材５９１には、キャリッジ５９３が移動可能に保持されている。キャリッジ５９３は、モータによってプーリ及びベルトを介して図２、４の矢印Ｘ方向（以下、単に「Ｘ方向」という。Ｙ、Ｚについても同様とする。）に往復搬送される。なお、Ｘ方向を、主走査方向と表す。

キャリッジ５９３には、造形ユニット５７０がモータによって図３、４のＺ方向に移動可能に保持されている。造形ユニット５７０には、６種の造形剤のそれぞれを吐出する６つの液体吐出ヘッド５７１ａ、５７１ｂ、５７１ｃ、５７１ｄ、５７１ｅ、５７１ｆがＸ方向に順に配置されている。以下、液体吐出ヘッドを単に「ヘッド」と表す。また、ヘッド５７１ａ、５７１ｂ、５７１ｃ、５７１ｄ、５７１ｅ、５７１ｆのうち任意のヘッドをヘッド５７１と表す。ヘッド５７１は６つに限られず、造形剤Ｉの数に応じて１以上の任意の数、配置される。

立体造形装置５０には、タンク装着部５６０が設けられている。タンク装着部５６０には、第１の造形剤、第２の造形剤、第３の造形剤、第４の造形剤、第５の造形剤、第６の造形剤の各々を収容した複数のタンク５６１が装着されている。各造形剤は、６つの供給チューブ５６２を介して各ヘッド５７１に供給される。各ヘッド５７１は、ノズル又はノズル列を有しており、タンク５６１から供給された造形剤を吐出する。一実施形態において、ヘッド５７１ａ、５７１ｂ、５７１ｃ、５７１ｄ、５７１ｅ、５７１ｆは、ノズルから、それぞれ第１の造形剤、第２の造形剤、第３の造形剤、第４の造形剤、第５の造形剤、第６の造形剤を吐出する。

造形ユニット５７０における、６つのヘッド５７１の両側にはそれぞれ硬化手段５７２が配置されている。硬化手段５７２は、ヘッド５７１から媒体Ｐへ吐出された造形剤を硬化する。硬化手段５７２としては、造形剤Ｉを硬化させることが可能であれば特に限定されないが、紫外線（ＵＶ）照射ランプ、電子線照射ランプ等のランプが挙げられる。ランプの種類としては、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライド等が挙げられる。超高圧水銀灯は点光源であるが、光学系と組み合わせて光利用効率を高くしたＵＶランプは、短波長領域の照射が可能である。メタルハライドは、波長領域が広いため有効である。メタルハライドには、造形剤に含まれる光開始剤の吸収スペクトルに応じてＰｂ、Ｓｎ、Ｆｅなどの金属のハロゲン化物が用いられる。硬化手段５７２には、紫外線等の照射により発生するオゾンを除去する機構が具備されていることが好ましい。なお、硬化手段５７２の数は２つに限られず、例えば、造形ユニット５７０を往復させて造形するか等に応じて、任意の数設けられる。また、２つの硬化手段５７２のうち１つだけ稼働させても良い。

立体造形装置５０においてＸ方向の一方側には、ヘッド５７１の維持回復を行うメンテナンス機構５８０が配置されている。メンテナンス機構５８０は、キャップ５８２、及びワイパ５８３を有する。キャップ５８２は、ヘッド５７１のノズル面（ノズルが形成された面）に密着する。この状態で、メンテナンス機構５８０がノズル内の造形剤Ｉを吸引することで、ノズルに詰まった高粘度化した造形剤Ｉが排出される。その後、ノズルのメニスカス形成のため、ノズル面をワイパ５８３でワイピング（払拭）する。また、メンテナンス機構５８０は、造形剤Ｉの吐出が行われない場合に、ヘッド５７１のノズル面をキャップ５８２で覆い、造形剤Ｉが乾燥することを防止する。

造形ステージ５９５は、２つのガイド部材５９２に移動可能に保持されたスライダ部を有する。これにより、造形ステージ５９５は、モータによってプーリ及びベルトを介してＸ方向と直交するＹ方向（副走査方向）に往復搬送される。

＜造形液＞
本実施形態において、上記の第１の造形剤はキープレートとしてのブラックのＵＶ硬化インク（Ｋ）、第２の造形剤はシアンのＵＶ硬化インク（Ｃ）、第３の造形剤はマゼンタのＵＶ硬化インク（Ｍ）、第４の造形剤はイエローのＵＶ硬化インク（Ｙ）、第５の造形剤はクリアのＵＶ硬化インク（ＣＬ）、第６の造形剤はホワイトのＵＶ硬化インク（Ｗ）である。なお、造形剤は６つに限られず、画像再現上、必要な色の種類に応じて１以上の任意の数であれば良い。なお、造形剤の数が７以上である場合、立体造形装置５０に追加のヘッド５７１を設けても良く、造形剤の数が５以下である場合、いずれかのヘッド５７１を稼働させないか、設けなくても良い。

＜制御部＞
次に、図５を用いて立体造形装置５０の制御に関するハードウェア構成について説明する。図５は立体造形装置５０のハードウェア構成図である。

立体造形装置５０は、立体造形装置５０の処理、及び動作を制御するための制御部５００を有する。制御部５００は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)５０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）５０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）５０３、ＮＶＲＡＭ（Non-Volatile Random Access Memory）５０４、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）５０５、Ｉ／Ｆ（Interface）５０６、Ｉ／Ｏ（Input/Output）５０７を有する。

ＣＰＵ５０１は、立体造形装置５０の処理、及び動作の全体を制御する。ＲＯＭ５０２は、ＣＰＵ５０１に立体造形動作を制御するためのプログラム、その他の固定データを格納する。ＲＡＭ５０３は、再現する造形物のデータ等を一時格納する。ＣＰＵ５０１、ＲＯＭ５０２、及びＲＡＭ５０３によって、上記プログラムに従った処理を実行する主制御部５００Ａが構築される。

ＮＶＲＡＭ５０４は、立体造形装置５０の電源が遮断されている間もデータを保持する。ＡＳＩＣ５０５は、造形物のデータに対する各種信号処理等を行う画像処理やその他、立体造形装置５０全体を制御するための入出力信号を処理する。

Ｉ／Ｆ５０６は、外部のコンピュータ１０に接続され、コンピュータ１０との間でデータ及び信号を送受信する。コンピュータ１０から送られてくるデータには、再現する造形物のデータが含まれる。Ｉ／Ｆ５０６は外部のコンピュータ１０に直接接続されるのではなくインターネットやイントラネット等のネットワークに接続されても良い。

Ｉ／Ｏ５０７は、各種のセンサ５２５に接続され、センサ５２５から検知信号を入力する。

また、制御部５００には、立体造形装置５０に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル５２４が接続されている。

更に、制御部５００は、ＣＰＵ５０１又はＡＳＩＣ５０５の命令によって動作するヘッド駆動部５１１、モータ駆動部５１２、及びメンテナンス駆動部５１３を有する。

ヘッド駆動部５１１は、造形ユニット５７０のヘッド５７１へ画像信号と駆動電圧を出力することにより、ヘッド５７１による造形剤Ｉの吐出を制御する。この場合、ヘッド駆動部５１１は、例えば、ヘッド５７１内で造形剤Ｉを貯留するサブタンクの負圧を形成する機構、及び押圧を制御する機構へ駆動電圧を出力する。なお、ヘッド５７１にも、基板が搭載されており、この基板で画像信号等により駆動電圧をマスクすることで駆動信号を生成しても良い。

モータ駆動部５１２は、造形ユニット５７０のキャリッジ５９３をＸ方向（主走査方向）に移動させるＸ方向走査機構５９６のモータへ駆動信号を出力することにより、モータを駆動する。また、モータ駆動部５１２は、造形ステージ５９５をＹ方向（副走査方向）に移動させるＹ方向走査機構５９７のモータへ駆動電圧を出力することにより、該モータを駆動する。更に、モータ駆動部５１２は、造形ユニット５７０をＺ方向に移動させるＺ方向走査機構５９８のモータへ駆動電圧を出力することにより、該モータを駆動する。

メンテナンス駆動部５１３は、メンテナンス機構５８０へ駆動信号を出力することにより、メンテナンス機構５８０を駆動する。上記各部は、アドレスバスやデータバス等により相互に電気的に接続されている。

＜情報処理装置＞
次に、図６を用いて本実施形態の情報処理装置であるコンピュータ１０の制御に関するハードウェア構成について説明する。図６は、一実施形態に係るコンピュータ１０のハードウェア構成図である。

コンピュータ１０は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、記憶部１０４、表示部１０５、操作部１０６、Ｉ／Ｆ１０７を有する。上記各部は、アドレスバスやデータバス等により相互に電気的に接続されている。

ＣＰＵ１０１は、コンピュータ１０の処理、及び動作の全体を制御する。ＲＯＭ１０２は、ＣＰＵ１０１が実行するためのプログラム、その他の固定データを格納する。ＲＡＭ１０３は、コンピュータ１０の主記憶装置であり、ＣＰＵ１０１のワークスペースとして機能する。記憶部１０４は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の補助記憶装置であり、コンピュータ１０のオペレーティングシステム、ＣＰＵ１０１が実行するためのプログラム、その他の固定データを格納する。

表示部１０５は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示デバイスによって構成され、ＣＰＵ１０１からの表示信号に基づいて各種情報を表示する。操作部１０６は、キーボードやマウス等の入力デバイスによって構成され、ユーザ操作を受け付ける。

Ｉ／Ｆ１０７は、立体造形装置５０等の外部装置に接続され、外部装置との間でデータ及び信号を送受信する。Ｉ／Ｆ１０７は立体造形装置５０に直接接続されるのではなくインターネットやイントラネット等のネットワークに接続されても良い。

本実施形態のコンピュータ１０は、複製の対象となる対象物を表した後述する造形データを立体造形装置５０に入力することで、対象物を模した造形物を立体造形装置５０に造形させる。以下では、複製対象の対象物を油絵の絵画とした例について説明する。

＜積層造形＞
次に、図７を用いて立体造形装置５０によって形成される積層造形について説明する。図７は、立体造形装置５０によって形成される積層造形の断面を模式的に示した図である。

図７に示すように、積層造形は、土台Ｌ１の上に形成される。土台Ｌ１は、例えば、記録紙等の紙、キャンバス等の布、樹脂板等の平板であり、図１に示した媒体Ｐに対応する。なお、土台Ｌ１は、ＵＶ硬化インクと密着性が良く、変形等しない剛性を有するものであることが好ましい。

立体造形装置５０は、ヘッド５７１からＵＶ硬化インクＫ１を吐出する平面印刷を繰り返し行うことで、土台Ｌ１上に積層造形（積層構造）を形成する。立体造形装置５０は、吐出するＵＶ硬化インクＫ１の滴量にもよるが、一層当たり数μｍ〜３０μｍ程度の厚みを保った層を形成する。

積層構造は、土台Ｌ１を最下層として含めると、造形層Ｌ２、白色下地層Ｌ３、着色層Ｌ４、クリア層Ｌ５（最表層）の５段階の層に分けられる。造形層Ｌ２は、繰り返しの平面印刷によって形成された凹凸形状そのものを表す層であり、最も厚い層となる。立体造形装置５０は、平面印刷を繰り返し行うことで、立体データの凹凸形状に合わせた造形層Ｌ２を形成する。立体造形装置５０は、造形層Ｌ２の積層数を調整することで、油絵の絵画に特徴的なインクの盛り上がりを再現する。なお、造形層Ｌ２は、基本的に表に露出しないため、白色や透明等、何色のＵＶ硬化インクＫ１を使用しても良い。また、造形層Ｌ２を白色のＵＶ硬化インクＫ１で形成する場合、造形層Ｌ２は白色下地層Ｌ３を兼ねても良い。

白色下地層Ｌ３は、造形層Ｌ２の色味の影響を無くすために形成される層である。具体的には、白色下地層Ｌ３は、着色層Ｌ４の発色に影響しない白色のＵＶ硬化インクＫ１で形成される。これにより、着色層Ｌ４の発色を際立たせることができる。なお、造形層Ｌ２の色味を消すため、白色下地層Ｌ３は必要に応じて何層重ねても良い。

着色層Ｌ４は、絵画の色彩を表現するための層である。着色層Ｌ４は、２次元のフルカラー印刷と同様に、ＣＭＹＫの４原色に様々な特色（ライトシアン、ライトマゼンダ、グレー、オレンジ、グリーン、バイオレット等）を混色させたＵＶ硬化インクＫ１を用いて、オリジナルと同様の発色となるよう形成される。なお、着色層Ｌ４は、単層に限らず多層としても良い。多層とすることで、厚み方向にも様々なブレンドが可能になるため、上記した特色だけでなく、白や透明のＵＶ硬化インクを使った様々な表現が可能となる。

クリア層Ｌ５は、光沢感を表現するための層である。透明のＵＶ硬化インクＫ１を用いてクリア層Ｌ５を形成することで、複製した造形物の表面に光沢感を与えることができる。また、クリア層Ｌ５の形成条件を変えることで、造形物表面の光沢感を変えることができる。

＜クリア層＞
次に、図８、図９を用いてクリア層Ｌ５の形成方法について説明する。図８、図９は、図７で説明したクリア層Ｌ５の形成方法を説明するための図である。

図８及び図９において、層Ｌ１４は、上述した土台Ｌ１、造形層Ｌ２、白色下地層Ｌ３、及び着色層Ｌ４を簡略化して表したものである。ＵＶ硬化インクＫ１は、一般的な平面印刷用インクジェットインク（水性、油性）と比べて、高い粘度を有している。ヘッド５７１からＵＶ硬化インクＫ１を吐出する際には、加温により一旦粘度下げてから吐出されるが、飛翔中の空冷や被記録物（層Ｌ１４）との接触により熱を奪われ、着滴後は高い粘度と表面張力によって層Ｌ１４上で広がらず、ドーム状に盛り上がった形状でとどまる。

例えば、図８（ａ）に示すように、記録解像度ぎりぎりのドーム径となる小滴（例えば、２〜３ピクセル）でヘッド５７１からＵＶ硬化インクＫ１を吐出すると、隣接する着滴（ＵＶ硬化インクＫ１）同士は癒着せず、図８（ｂ）に示すように、表面に凹凸を残したまま硬化することになる。硬貨後のＵＶ硬化インクＫ１はクリア層Ｌ５を形成する。クリア層Ｌ５の表面に細かい凹凸が存在すると、入射した光が表面で乱反射するため、光沢感の低い表面状態となる。

これに対して、図９（ａ）に示すように、記録解像度に対して十分に大きい滴（例えば、１０ピクセル以上）でヘッド５７１からＵＶ硬化インクＫ１を吐出すると、隣接した打滴位置をも包含する大きなドームとなる。このため、隣接する着滴（ＵＶ硬化インクＫ１）同士が癒着しやすく、厚く均一な癒着合一面を形成しやすくなる。この癒着合一は時間とともに進行するため、着滴同士がなじむ時間（レべリング時間）を長くとることで、図９（ｂ）に示すように、平滑なクリア層Ｌ５を形成することができる。平滑なクリア層Ｌ５は、正反射成分が大きくなり、高い光沢感を得られる。

＜造形データの作成＞
次に、図１０を用いて、立体造形装置５０で使用する造形データの作成方法について説明する。図１０は、立体造形装置５０で使用する造形データの作成方法を説明するための図である。

立体造形装置５０で造形物を造形する際には、造形元（複製元）の対象物（油絵の絵画）を表した造形データが必要となる。造形データは、対象物の色彩を示す色データと、対象物の凹凸形状を示す立体データとで構成される。

図１０（ａ）は、色データの一例を示す図である。色データは、造形物を平面的に撮影又はスキャニングした画像データの各位置（画素位置）に、色値をマッピングしたものである。色値は、ＲＧＢやＣＩＥＬＡＢ（ＣＩＥ １９７６ Ｌ＊ａ＊ｂ＊）等の色空間において、色を規定するデータ値であり、例えば、ＲＧＢ値やＬ＊ａ＊ｂ＊値等で表される。図１０（ａ）では、位置Ｐ１の色値を、８ｂｉｔのＲＧＢ値を用いて表した例を示している。なお、色データの代わりに、対象物を撮像又はスキャンしたカラーの画像データを用いても良い。

図１０（ｂ）は、立体データの一例を示す図である。立体データは、画像データ各位置に、基準面（絵画のキャンバス表面）からの高さを示す高さ情報をマッピングしたものである。立体データは、例えば、３Ｄスキャナやレーザー測長機等の専用の計測器を用いて造形物表面の凹凸状態を実測する第１の方法と、２次元の色データから表面の凹凸状態を推定する第２の方法との、何れかを用いて取得することができる。なお、図１０（ｂ）では、図１０（ａ）に示した位置Ｐ１（ｘ、ｙ）の高さ情報（ｚ）を示している。

また、対象物を複製する際には、上記した色彩や凹凸形状だけでなく、その対象物表面の光沢感（光沢／非光沢）も再現することが重量である。例えば、油絵の絵画では、表面にニスが塗布される場合があり、ニスの塗布状態（ニスの有無等）によって光沢感が異なる。ニスの塗布は、表現上の工夫というよりも、保存性を目的として行われることが一般的である。絵画の表面にニスを塗布することで、カビの発生や乾燥による絵具のひび割れを防止できるため、作品的又は古典的価値の高い絵画ほどニスが塗布されているものが多い。

ニスの塗布状態（ニスの有無、厚く塗られているのか、薄く塗られているのか等）は、例えば、偏向光源と偏向フィルタとを組み合わせた専用の光沢測定器を使用することで測定することができる。この場合、光沢測定器で得られた測定結果を基に、光沢感を形成するための形成条件、つまりクリア層Ｌ５の形成条件を適切に設定することで、複製元の絵画の表面の光沢感を再現することができる。

しかしながら、作品的又は古典的に価値の高い絵画は、美術館等の施設で管理されることが一般的であるため、ニスの塗布状態を容易に確認することはできない。また、立体データについても上記した第１の方法を用いて取得することは困難である。そのため、このような絵画を複製する場合には、オリジナルの絵画を撮影した画像（画像データ）を用いて複製品を造形することになるが、画像データから目視によってニスの塗布状態を判別するのは困難であり、光沢感の形成条件を適切に設定できない可能性がある。

そこで、本実施形態の立体造形システム１（コンピュータ１０）では、オリジナルの実測値を取得できない場合であっても、光沢感の形成条件を適切に設定することが可能な構成を有している。以下、係る構成について説明する。

＜情報処理装置の機能構成＞
図１１は、一実施形態に係るコンピュータ１０の機能構成図である。図１１に示すように、コンピュータ１０は、造形データ生成部１１１と、白色部位検出部１１２と、情報取得部１１３と、条件決定部１１４とを備える。これらの機能部は、例えば、コンピュータ１０のＣＰＵ１０１によって実現される、より詳細には、コンピュータ１０のＣＰＵ１０１が、ＲＯＭ１０２又は記憶部１０４に記憶されたプログラム読み出して実行することで実現される。

造形データ生成部１１１は、複製元の対象物（絵画）を表した画像データに対し所定の画像処理を施すことで、造形データ（色データ、立体データ）を生成する。ここで、画像データは、例えばデジタルカメラやスキャナ装置等で取得されるものであって、複製元の絵画を表した画像データである。

具体的には、造形データ生成部１１１は、画像データの各位置（画素位置）に、その色値をマッピングすることで色データを生成する。また、造形データ生成部１１１は、画像データの各位置（画素位置）に、当該位置の色調や明暗状態等に基づき推定した高さ情報をマッピングすることで立体データを生成する。なお、３Ｄスキャナ等の計測機を用いて対象物の凹凸状態を測定可能な場合には、造形データ生成部１１１は、計測器の測定結果に基づき立体データを生成しても良い。また、画像データが奥行き情報（高さ情報）を含んだ距離画像である場合には、造形データ生成部１１１は、奥行き情報に基づき立体データを生成しても良い。

白色部位検出部１１２は、造形データ生成部１１１で生成された色データから高白色部位を検出し、その検出結果を条件決定部１１４に出力する。以下、白色部位検出部１１２の動作を図１２を用いて説明する。

図１２は、一実施形態に係る色データの例を示す図である。図１２（ａ）は、非光沢の絵画を撮影した画像データから得られた色データを示しており、図１２（ｂ）は、光沢を有する絵画を撮影した画像データから得られた色データを示している。

デジタルカメラ等で撮像された画像データの場合、理想的な白色はＲ＝２５５、Ｇ＝２５５、Ｂ＝２５５（８ビットのＲＧＢ値の場合）となる。ところが、非光沢の絵画を撮影した画像データでは、どんなに白い部位を探してもＲ、Ｇ、Ｂの各色は２４０以下程度となり、上限値の２５５に至ることはない。これは、絵画を撮影する際、自動で行われるホワイトバランス調整によって、周囲の光源に合わせて理想白色（Ｒ＝２５５、Ｇ＝２５５、Ｂ＝２５５）が設定されるためである。これにより、絵画の表面で光の拡散／吸収が行われる非光沢の絵画では、最終的にデジタルカメラに入ってくる反射光も弱くなり、最白色部といえども理想白色に至らない「すこし暗い白」として撮影されることになる。そのため、非光沢の絵画を撮影した画像データから得られる色データには、図１２（ａ）に示すように白色（Ｒ＝２５５、Ｇ＝２５５、Ｂ＝２５５）の部位（白色部位）は存在しない。

これに対して、ニスが厚く塗布された高い光沢性を有する絵画を撮影した場合、図１２（ｂ）に示すような、光源の全反射による白色部位Ｗ１が画像上の何れかに出現する。白色部位Ｗ１は、元々の絵画が何色で描かれていたかに関わらず、最高レベルの白色として撮像される。すなわち、色データ上に白色部位が存在する場合には、オリジナルの絵画の表面にニスが厚く塗布されていると推定できる。

そこで、白色部位検出部１１２は、色データから白色部位を検出し、その検出結果を条件決定部１１４に出力する。これにより、条件決定部１１４は、白色部位検出部１１２の検出結果に基づき、複製対象の絵画にニスが厚く塗布されているか否かを判断することができる。

なお、本実施形態では、白色領域は、画像データ（色データ）の色を規定する色空間において白色（理想白色）の色値（例えば、Ｒ＝２５５、Ｇ＝２５５、Ｂ＝２５５）を有する部位であるとするが、白色近傍の色値（Ｒ、Ｇ、Ｂの値が２４１〜２５４）を有する部位を白色領域に含めても良い。この場合、近傍値として許容する範囲は、非光沢の絵画を撮影した画像データから得られる最白色の色値よりも高い値であるとする。また、色値を表す指標は８ビットのＲＧＢに限らず、１６ビットや３２ビット、Ｌ＊ａ＊ｂ＊値等の他の色空間の指標を用いて表しても良い。

ところで、白色部位検出部１１２において白色部位が検出されない場合、複製元の絵画にニスが「厚く」塗布されていないことは判別できるが、ニスが「薄く」塗布されているのか、或いはニス自体が塗布されていないのかまでを判別することは困難である。そこで、情報取得部１１３は、ニスの塗布状態の更なる判別を行うため、複製元の絵画が制作されてからの経過年数を示した経過年数情報を取得する。

具体的には、情報取得部１１３は操作部１０６等を介して入力された経過年数を経過年数情報として取得する。なお、情報取得部１１３は、経過年数を入力するためのユーザインタフェースを表示部１０５に表示させることで、ユーザに入力を促す構成としても良い。また、この場合、情報取得部１１３は、白色部位検出部１１２で白色部位が検出されなかったことを条件に、ユーザインタフェースを表示させる構成としても良い。

ここで、経過年数を判別材料としたのは以下の理由によるものである。一般的に、油絵の絵画を構成するキャンバス、油絵具（インク）、ニス（保護ニス）の寿命は、キャンバスが１００年、インクが３００〜５００年、保護ニスが１０年と言われている。保護ニスを塗布していない絵画では、カビの発生や、表面乾燥による亀裂等が発生しやすく、古い絵画ほど劣化が酷くなる。長い年月の間、品質状態を保たれてきた絵画は、相応の保護処理、すなわち保護ニスが塗布されていると考えられる。そこで、経過年数を指標に保護ニスが塗布されているか否かを推定することができる。例えば絵画が制作されてからの経過年数が所定値以上（例えば１０年以上）であれば、保護ニスが塗布されていると推定できる。そして、この推定結果に、白色部位検出部１１２の検出結果を加味することで、ニスが「薄く」塗布されているのか、ニスが塗布されていないのかを判別することができる。

なお、制作されてからの経過年数が不明の場合には、「情報なし」としても良い。また、絵画が制作されてからの経過年数の代わりに、絵画が入手されてからの経過年数（例えば、美術館等の施設に収容されてからの経過年数）を取得する構成としても良い。入手後の経過年数についても上記と同様の傾向があると考えられるため、制作後の経過年数ｔｐ同様判別材料とすることができる。

条件決定部１１４は、白色部位検出部１１２による検出結果と、情報取得部１１３で取得された経年情報とに基づいて、ニスの塗布状態を判別する。そして、条件決定部１１４は、判別したニスの塗布状態に基づいて、複製対象の対象物表面の光沢感を再現するクリア層Ｌ５の形成条件を決定する。

具体的には、条件決定部１１４は、表１に示した判別テーブルを参照して、白色部位の検出結果及び経年情報の条件に該当するニスの塗布状態を判別する。ここで、表１は、白色部位の有無及び経過年数の条件と、ニスの塗布状態との関係を示すテーブルデータである。

例えば、白色部位検出部１１２の検出結果が白色部位の「有り」を示す場合、条件決定部１１４は、表１の判別テーブルに基づき、ニスが厚く塗布されていると判断する。また、例えば、白色部位検出部１１２の検出結果が白色部位の「無し」を示し、情報取得部１１３で取得された経年情報が１０年以上の値を示す場合、条件決定部１１４は、表１の判別テーブルに基づき、ニスが薄く塗布されていると判断する。また、例えば、白色部位検出部１１２の検出結果が白色部位の「無し」を示し、情報取得部１１３で取得された経年情報が１０年未満の値を示す場合、条件決定部１１４は、表１の判別テーブルに基づき、ニスが塗布されていないと判断する。

そして、条件決定部１１４は、表１の判別テーブルに基づき判別（判断）したニスの塗布状態に基づいて、クリア層Ｌ５の形成に係る条件を決定する。例えば、条件決定部１１４は、ニスが厚く塗布されていると判断した場合、クリア層Ｌ５を形成するＵＶ硬化インクの吐出量が、記録解像度に対して十分に大きい滴（図９の状態）となるよう、クリア層Ｌ５の形成条件を決定する。また、例えば、条件決定部１１４は、ニスが薄く塗布されていると判断した場合には、クリア層Ｌ５を形成するＵＶ硬化インクの吐出量が、記録解像度ぎりぎりの小滴（図８の状態）となるよう、クリア層Ｌ５の形成条件を決定する。また、例えば、条件決定部１１４は、ニスが塗布されていないと判断した場合には、クリア層Ｌ５を形成しないことを、クリア層Ｌ５の形成条件として決定する。

条件決定部１１４によって決定された形成条件は、ＣＰＵ１０１の制御のもと、造形データとともに立体造形装置５０に送信される。立体造形装置５０の制御部５００は、造形データ及び形成条件を受信すると、造形ユニット５７０等を制御することで、造形データに応じた造形物が造形する。そして、立体造形装置５０の制御部５００は、受信した形成条件に基づいて造形物の表面にクリア層Ｌ５を形成することで、複製元となった対象物（絵画）の色彩、凹凸形状、光沢感を再現する。

なお、造形層Ｌ２〜着色層Ｌ４については、立体造形装置５０が有する制御部５００（主制御部５００Ａ）の制御により形成されるものとするが、これらの層の形成条件についてもコンピュータ１０から送信する構成としても良い。また、光沢測定器により絵画表面の光沢度を実測可能な場合には、条件決定部１１４は、実測された光沢度（光沢情報）に基づいてニス塗りの状態を判別し、クリア層Ｌ５の形成条件を決定するものとする。

＜情報処理装置の動作説明＞
次に、図１３を参照して、コンピュータ１０の動作について説明する。図１３は、一実施形態に係るコンピュータ１０で実行される造形データ生成処理を示すフローチャートである。なお、本処理では、複写対象の対象物（油絵の絵画）を表す２次元の画像データから、造形データを生成する例について説明する。

まず、デジタルカメラ又はスキャナ装置で取得された、複製対象の対象物（絵画）を表す画像データがＩ／Ｆ１０７等を介してコンピュータ１０に入力される（ステップＳ１１）。造形データ生成部１１１は、入力された画像データから、色データ及び立体データを生成する（ステップＳ１２、ステップＳ１３）。

白色部位検出部１１２は、ステップＳ１２で生成された色データから、白色部位を検出する（ステップＳ１４）。また、情報取得部１１３は、操作部１０６等を介して、複製対象の対象物が制作又は入手されてからの経過年数を示した経過年数情報を取得する（ステップＳ１５）。なお、ステップＳ１４で白色部位が検出された場合には、ステップＳ１５をスキップし、ステップＳ１６に移行する構成としても良い。

続いて、条件決定部１１４は、白色部位の検出結果及び経過年数情報の条件と、表１の判別テーブルとに基づいて、複製対象の対象物のニスの塗布状態を判別する。白色部位検出部１１２の検出結果が白色部位の存在を示す場合（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、条件決定部１１４は、ニスが厚く塗布されていると判断し（ステップＳ１７）、ステップＳ２１に移行する。

また、ステップＳ１６において、白色部位検出部１１２の検出結果が、白色部位が存在しないことを示す場合（ステップＳ１６；Ｎｏ）、条件決定部１１４は、経過年数情報が示す経過年数が所定値（例えば１０年）以上か否かを判定する（ステップＳ１８）。ここで、経過年数が所定値以上の場合（ステップＳ１８；Ｙｅｓ）、条件決定部１１４は、ニスが薄く塗布されていると判断し（ステップＳ１９）、ステップＳ２１に移行する。また、経過年数が所定値未満の場合には（ステップＳ１８；Ｎｏ）、条件決定部１１４は、ニスが塗布されていないと判断し（ステップＳ２０）、ステップＳ２１に移行する。

続いて、条件決定部１１４は、ステップＳ１７、Ｓ１９又はＳ２０の判断結果に基づいて、クリア層Ｌ５の形成条件を決定する（ステップＳ２１）。そして、コンピュータ１０のＣＰＵ１０１は、ステップＳ１２、Ｓ１３で生成された造形データ（色データ及び立体データ）と、ステップＳ２１で決定された形成条件とを立体造形装置５０に出力し（ステップＳ２２）、本処理を終了する。

上記のように、立体造形システム１（コンピュータ１０）によれば、複製対象の対象物を撮像した画像データから検出した白色部位の検出結果と、対象物が制作されてからの経過年数とに基づいて、対象物表面のニスの塗布状態を判別する。そして、立体造形システム１（コンピュータ１０）は、判別したニスの塗布状態に基づいて、クリア層Ｌ５の形成条件を決定する。これにより、立体造形システム１（コンピュータ１０）では、ニスの塗布状態に適した形成条件を決定することができるため、複製対象の対象物（絵画）の光沢感を再現することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図するものではない。この新規な実施形態はその他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更、及び組み合わせを行うことができる。この実施形態及びその変形は発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、上記実施形態では、コンピュータ１０を情報処理装置としたが、これに限らず、立体造形装置５０の制御部５００（主制御部５００Ａ）を情報処理装置とする構成としても良い。この場合、立体造形装置５０が情報処理装置として機能し、造形データ生成部１１１、白色部位検出部１１２、情報取得部１１３、及び条件決定部１１４の機能構成が、制御部５００（主制御部５００Ａ）によって実現される。

１ 立体造形システム
１０ コンピュータ
５０ 立体造形装置
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ 記憶部
１０５ 表示部
１０６ 操作部
１０７ Ｉ／Ｆ
１１１ 造形データ生成部
１１２ 白色部位検出部
１１３ 情報取得部
１１４ 条件決定部

特開２００７−１４２９５３号公報

Claims (6)

1. 複製の対象となる対象物を表した画像データを取得する画像データ取得部と、
   前記画像データから白色部位を検出する白色部位検出部と、
   前記対象物が制作されてからの経過年数を示した経過年数情報を取得する情報取得部と、
   前記白色部位の検出結果と前記経過年数情報とに基づいて、前記対象物の表面の光沢感を形成するための形成条件を決定する条件決定部と、
   を備える情報処理装置。
2. 前記白色部位検出部は、前記画像データの色を規定する色空間において白色又は白色近傍の色値を有する部位を、前記白色部位として検出する請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記情報取得部は、前記対象物が制作されてからの経過年数に代えて、前記対象物が入手されてからの経過年数を示した前記経過年数情報を取得する請求項１又は２に記載の情報処理装置。
4. 情報処理装置で実行される情報処理方法であって、
   複製の対象となる対象物を表した画像データを取得する工程と、
   前記画像データから白色部位を検出する工程と、
   前記対象物が制作されてからの経過年数を示した経過年数情報を取得する工程と、
   前記白色部位の検出結果と前記経過年数情報とに基づいて、前記対象物の表面の光沢感を形成するための形成条件を決定する工程と、
   を含む情報処理方法。
5. 複製の対象となる対象物を表した画像データを取得する機能と、
   前記画像データから白色部位を検出する機能と、
   前記対象物が制作されてからの経過年数を示した経過年数情報を取得する機能と、
   前記白色部位の検出結果と前記経過年数情報とに基づいて、前記対象物の表面の光沢感を形成するための形成条件を決定する機能と、
   を情報処理装置のコンピュータに実行させるためのプログラム。
6. 複製の対象となる対象物を表した画像データを取得する画像データ取得部と、
   前記画像データから白色部位を検出する白色部位検出部と、
   前記対象物が制作されてからの経過年数を示した経過年数情報を取得する情報取得部と、
   前記画像データに基づいて前記対象物の表面の色彩及び凹凸形状を模した造形物を造形する造形部と、
   前記白色部位の検出結果と前記経過年数情報とに基づいて、前記対象物の表面の光沢感を形成するための形成条件を決定する条件決定部と、
   を有し、
   前記造形部は、前記条件決定部が決定した前記形成条件に基づいて、前記造形物の表面に前記光沢感を形成するための処理を施す立体造形システム。