JP2747706B2 - 絵柄フィルム歪補正方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は絵柄フィルム歪補正方法、特に三次元曲面を
有する成形物に絵柄、文字等を付与する場合に用いる絵
柄フィルム歪補正方法に関する。

〔従来の技術〕

近年、射出成形と同時に印刷フィルムを型の中に入れ
てインクだけを成形物に転写させる射出同時絵付法が普
及している。

第１図はこのような射出同時絵付法を行う装置の基本
的構成を示す図である。供給ロール１には転写フィルム
２が巻かれている。この転写フィルム２は、シリンダ３
に接続されたヒータ４を通り、雄型５と雌型６との間を
通って巻取りロール７で巻取られる。転写フィルム２に
は、成形品に転写すべき絵柄や文字等が予め印刷されて
いる。この絵柄や文字等を型に位置合わせし、雄型５を
雌型６に押付けるか、あるいは雌型６から吸引を行う
と、転写フィルム２はヒータ４によって加熱されて伸び
やすくなっているため、雌型６の型に沿って変形する。
こうして、雄型５から樹脂を注入すれば、射出成形時に
成形物に転写フィルムの絵柄、文字等が転写される。

第２図は、上述の方法によって成形物８に転写フィル
ム２による転写を行った状態を示した図である。三次元
の成形物の上面に文字が転写された印刷成形品９ができ
るが、この印刷面は実際には第３図のように歪んだもの
となる。これは、転写フィルム２が伸びるためである。

このような歪みを補正するために、従来は、とりあえ
ず第３図に示すような歪んだ絵柄、文字等をもった印刷
成形品９を試作し、この試作品の印刷の歪量を手作業で
測定し、もともとの絵柄、文字等が描かれた版下を修正
するという作業を行っている。修正した版下に基づいて
更に試作品を作成し、歪量を測定して修正を行うという
作業を繰返して最終的に使用する版下を得ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の手作業による歪補正では、手間
と時間がかかるためコストが高くなるとともに、良好な
版下の作成が非常に困難である。たとえば1mmの方眼パ
ターンを用いて300×300mmの大きさの成形品についての
歪み補正を手作業で行った場合、方眼の交点座標の数が
９万点にも及び、人手によってこれを入力することは非
常に困難である。方眼の眼を荒くして交点数を減らすこ
ともできるが、精度が低下するため、高品質な補正を行
うことができない。

そこで本発明は、短時間に高品質な補正を行うことが
でき、しかも立体的な成形品に対しても十分適用するこ
とのできる絵柄フィルム歪補正方法を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、複数の基準点をもった基準パターンが形成
された二次元の絵柄フィルムを成形品に合わせて三次元
立体状に成形したときに、基準パターンが歪むことによ
り成形品表面に得られる歪パターンをｎ枚の投影平面に
投影し、各投影平面ごとに得られるｎ個の投影歪パター
ンをそれぞれ別個にｎ個の第１座標系に入力する段階
と、 成形品に付与した状態の絵柄をｎ枚の各投影平面に投
影し、この投影された各絵柄を被補正絵柄としてそれぞ
れ対応するｎ個の第１座標系に入力し、同一座標系上で
各投影歪パターンに重ねる段階と、 基準パターンを、ｎ個の第２座標系上で定義する段階
と、 基準パターンにおける基準点と投影歪パターンにおけ
る基準点との対応関係に基づいて、第１座標系上の絵柄
の写像をこれに対応する第２座標系上に求める作業を、
ｎ組の座標系対について行う段階と、 ｎ個の第２座標系上に求まったｎ個の写像を接続し
て、１枚の補正絵柄として出力する段階と、 により、絵柄フィルムの歪補正を行うようにしたもの
である。

また本発明は、複数の基準点をもった基準パターンが
形成された二次元の絵柄フィルムを成形品に合わせて三
次元立体状に成形したときに、基準パターンが歪むこと
により成形品表面に得られる歪パターンを、成形品を内
包する円柱投影面あるいは球状投影面に投影し、この投
影面を展開することにより二次元の投影歪パターンを得
て、これを第１座標系に入力する段階と、 成形品に付与した状態の絵柄を前回と同じ投影面に投
影し、この投影面を展開することにより得られる二次元
の被補正絵柄を第１座標系に入力し、同一座標系上で投
影歪パターンに重ねる段階と、 基準パターンを、第２座標系上で定義する段階と、 基準パターンにおける基準点と投影歪パターンにおけ
る基準点との対応関係に基づいて、第１座標系上の絵柄
の写像を第２座標系上に求める段階と、 第２座標系上に求まった写像を補正絵柄として出力す
る段階と、 により、絵柄フィルムの歪補正を行うようにしたもの
である。

〔作 用〕

本発明によれば、まず基準パターンの印刷された絵柄
フィルムが成形品に合わせて成形される。この結果、絵
柄フィルム上のパターンは歪むことになる。この歪パタ
ーンは所定の投影面に投影され、投影歪パターンが得ら
れる。複数の投影平面を用いれば複数の投影歪パターン
が得られる。円柱投影面や球状投影面を用いて投影後に
これらの投影面を展開すれば、単一の投影歪パターンが
得られる。いずれにせよ、得られた投影歪パターンは第
１座標系上において、歪みない正規の絵柄に重ね合わさ
れる。一方、正規の基準パターンが第２座標系上に作成
される。そして両座標系に作成された両パターンのそれ
ぞれ対応する基準点の位置関係に基づいて、第１座標系
上の絵柄の写像が第２座標系上に求められる。複数の投
影歪パターンを用いた場合には、複数の写像が求められ
るが、これらを接続することにより１つの合成写像を得
ることができる。こうして得られた写像が、絵柄フィル
ムに印刷される。絵柄フィルム上の絵柄はそのままでは
歪んでいるが、絵柄フィルムを成形品に合わせて成形す
れば、絵柄フィルムが歪むかわりに付与された絵柄は歪
みのない正規のものとなる。

〔実施例〕

以下、本発明を図示する実施例に基づいて説明する。
本発明の特徴は、成形品の表面に形成された歪パターン
を円柱投影面、球状投影面、あるいは複数の投影平面に
投影する点にあるが、ここでは説明の便宜上、まず単一
の投影平面に投影する方法について§１〜§５で述べ、
続く§６において種々の投影面に投影する方法について
述べることにする。

§１ 装置の基本構成 第４図（ａ）は本発明に係る転写フィルム歪補正装置
の構成を示すブロック図、同図（ｂ）はそのうちの歪補
正処理部の詳細図である。歪パターン画像読取装置11
は、歪パターンを画像として入力するための装置であ
り、CCDカメラやITVなどで構成される。被補正絵柄入力
装置12は、成形品に転写すべき絵柄を入力する装置であ
り、フラットスキャナなどの装置を用いることができ
る。絵柄は版下または原版情報を用いて入力される。な
お、被補正絵柄入力装置12として、CADシステムを利用
することもできる。この場合、絵柄はCADシステムで作
成されたデジタルデータがそのまま入力される。演算処
理装置13は、これらの装置から入力したデータに基づい
て、絵柄の補正を行う装置であり、画像処理部14と歪補
正処理部15とを有する。画像処理部14は、歪パターン画
像読取装置11から入力したパターンに基づいて、各基準
点の位置座標を抽出する機能を有するがその動作につい
ては後に詳述する。歪補正処理部15は、画像処理部14か
ら与えられるデータに基づいて、被補正絵柄入力装置12
から入力した絵柄を補正する機能を有する。歪補正処理
部15には、外部に磁気ディスクや磁気テープなどの記憶
装置16が接続されており、一度入力したデータや演算し
たデータなどを蓄積することができる。記憶装置16は演
算処理装置13の内部に組み込んでもよい。歪補正処理部
15で補正された補正済絵柄は、補正済絵柄出力装置17に
よって出力される。この補正済絵柄出力装置17として
は、プロッタ、ドットインパクトプリンタ、インクジェ
ットプリンタ、熱転写プリンタ、フィルムレコーダなど
の装置を用いることができる。また、フロッピディスク
や磁気テープなどの記憶媒体にデータを一旦出力してお
き、これをオフラインで他の出力装置に伝送することも
できる。この場合、補正済絵柄出力装置17は、各記憶媒
体のドライブ装置となる。なお、歪補正処理部15は、第
４図（ｂ）に示すように、第１座標系18と、第２座標系
19と、写像演算装置20と、を有するが、その動作につい
ては後で詳述する。

§２ 装置の基本動作 ここでは、まず第４図（ａ）に示す装置全体の動作を
説明する。第２図に示したように、転写フィルム２を成
形物８に合わせて成形すると、絵柄には第３図に示すよ
うな歪みが生じる。したがって、たとえば第５図（ａ）
に示すように、転写フィルム２に正方格子パターンを印
刷しておき、成形物８に合わせて実際に成形すると、転
写フィルム２が伸びるため、同図（ｂ）に示すようにこ
のパターンは歪むことになる。実際に成形物を作成せず
に、雌型に吸引して転写フィルム２のみを成形しても同
様である。この転写フィルムの成形の様子は第５図
（ｃ）および（ｄ）の上面図により明瞭に示されてい
る。ここでは、正方格子パターンを用いた例を示すが、
このパターンは要するに複数の基準点をもった基準パタ
ーンであれば、どのようなものを用いてもかまわない。
一般には方眼柄、斜交座標の柄、極座標の柄などのパタ
ーンが好ましい。正方格子パターンの場合には、格子の
各交点、すなわち各正方形の四頂点が基準点となる。な
お、転写フィルムの一部に型との位置合わせ用マークを
つけておき、成形時にこの位置合わせ用マークを型に合
わせるようにすると、後の工程での位置合わせが容易に
なる。

オペレータは歪パターン画像読取装置11によって、第
５図（ｄ）に示すような歪パターンを入力する。後述す
るように、この歪パターン画像読取装置11は、具体的に
はビデオカメラなどの装置であり、読取られた画像デー
タは、画像処理部14において、二値化処理、細線化処理
などの画像処理が施されて、各交点（格子点）の位置が
検出される。一方、オペレータは被補正絵柄入力装置12
によって、印刷すべき絵柄の版下または原版から、その
絵柄を画像データとして入力する。

歪補正処理部15は画像処理部14で処理されたデータ、
被補正絵柄入力装置12で入力されたデータ、および予め
記憶していた歪みのない正方格子パターンに基づいて、
補正済絵柄を生成する。この補正済絵柄は補正済絵柄出
力装置によって外部に出力される。

続いて、画像処理部14および歪補正処理部15の動作に
つて章を改めて詳述する。

§３ 画像処理部の動作 3.1 全体の手順 画像処理部14の動作を第６図の流れ図に示す。まず、
ステップS1において二値化処理が行われる。歪パターン
画像読取装置11から与えられる画像は階調をもった画像
である。たとえば、１つの画素は０〜255の間のいずれ
かの濃度値をもったものである。これを二値化すると、
すべての画素は“0"または“1"のいずれかの値をとるこ
とになる。二値化の方法としては、一般に固定しきい値
による二値化と、浮動しきい値による二値化が知られて
いる。前者は各画素を、固定濃度値（たとえば全画素の
濃度値の平均値）を境に“1"か“0"かに分ける方法であ
る。後者は境となる濃度値を画像内の各部で変化させる
方法であり、画像読取時に照明による明度分布が生じて
いるような場合に有効である。正方格子の歪パターンを
二値化した例を第７図（ａ）に示す。

続いてステップS2において、細線化処理が行われる。
これは、二値化したパターンを線幅が１画素になるよう
に細線化する処理である。このような細線化処理は、た
とえば「画像処理サブルーチン・パッケージSPIDER US
ER′Ｓ MANUAL」（昭和57年、協同システム開発株式会
社刊）の491頁から詳述されている公知の方法なので、
ここでは説明を省略する。第７図（ａ）のパターンを細
線化した例を同図（ｂ）に示す。

最後にステップS3において、交点追跡処理が行われ
る。これは、第７図（ｂ）のように細線化処理されたパ
ターンから、同図（ｃ）のように交点Ｖを決定する処理
である。第７図（ｂ）に示す細線化処理されたパターン
の拡大図を第８図に示す。ここで円で示されているのが
１つの画素である。このように互いに連結した多数の画
素の中で、どの画素が交点（すなわち格子パターンの格
子点）であるかを決定するのが交点追跡処理である。次
に、この交点追跡処理の詳細を第９図および第10図の流
れ図を参照して説明する。

3.2 交点追跡処理 まず、ステップS4において、各画素について連結数の
計算を行う。ここで、ある画素についての連結数とは、
その周囲に別な画素がいくつ存在するかを示す数であ
る。第11図に示すように、ハッチングを施して示す着目
する画素についての連結数Ｃは、同図（ａ）〜（ｅ）の
場合、それぞれ０〜４である。なお、細線化処理が施さ
れているため、周囲の画素は必ず互いに孤立しており、
連結数Ｃ＝４が最大値となる。この連結数によって、着
目すべき点の属性を次のとおり決定することができる。

Ｃ＝０ 孤立点（例：第８図のａ点） Ｃ＝１ 端点 （例：第８図のｂ点） Ｃ＝２ 連続点（例：第８図のｃ点） Ｃ＝３ 分岐点（例：第８図のd1〜d4点） Ｃ＝４ 交点 （例：第８図のｅ点） 次に、ステップS5において、初期追跡開始点の指定を
行う。これは、オペレータが第８図のような表示を見
て、明らかに交点と認識できる点（たとえば点ｅ）を初
期追跡開始点として指定すればよい。オペレータが最初
にこの点を指定すれば、ステップS6以降の手順により他
の交点は自動的に決定される。ステップS6では、追跡開
始点および追跡方向が決定される。追跡開始点はいまの
場合、ステップS5で指定した初期追跡開始点となる。ま
た、追跡方向は、たとえば右方向へと予め定めておけば
よい。以下の手順では、追跡開始点から右方向へ順次交
点が追跡されてゆくことになる。このような交点追跡の
概念図を第12図に示す。たとえば、追跡開始点が点S1で
あったとすると、図の実線矢印の方向に追跡が行われ、
交点S2,S3,S4が決定されてゆく。右方向への追跡が不可
能になったら、今度は点S1から図の破線矢印で示す逆方
向への追跡を行うことになる。このように横方向へ追跡
を行う場合には、右または左方向にのみ追跡が行われ、
上下の縦方向への追跡は行われない。したがって、たと
えば点S5が交点であることが認識されても、現時点では
交点S5への追跡は行われない。実際には次のような手順
で交点追跡が行われる。

まず、ステップS7で交点検出処理が行われる。いま、
第13図（ａ）において、図の矢印方向に追跡が行われて
おり、交点ａに至るまでの各交点が追跡済であるものと
する。ここで、「ある交点が追跡済」ということは、あ
る画素が格子パターンの格子点であることが確認され、
その座標値も確認されており、かつ、格子内での位相的
位置も確認された状態をいう。位相的位置の確認は、た
とえば第13図（ｂ）において、実線で示すような交点の
連結状態が正しく、破線で示すような連結状態は誤りで
あるというような確認である。ステップS7の交点検出処
理は、交点ａに連結した３つの交点b,c,dを検出する処
理である。矢印後方の交点は既に追跡済であるため、交
点ａに隣接する未追跡交点としては３つの交点b,c,dが
残っており、この３つの交点がステップS7で求められる
のである。

次に、ステップS8で追跡成功か否かを判断する。３つ
の交点のうち、位相幾何学的に中央に位置する交点（こ
の場合、交点ｃ）が次に追跡すべき交点となるが、これ
が追跡交点として適当であるか否かが判断されるのであ
る。すなわち、交点ａの次に交点ｃを追跡することが適
当かが判断される。これはたとえば、点ac間の距離が所
定の範囲内にあるか否かを判断すればよい。

交点ｃが適当なものであれば、追跡成功としてステッ
プS9において、この交点ｃを追跡済の交点として記録す
る。具体的には、追跡済の交点座標を記録するマトリッ
クスを用意し、交点ａの座標値の右隣に交点ｃの座標値
を記録することになる。このようにマトリックスを用い
れば、交点の位置と位相関係が同時に記録できる。続い
て、ステップS10で未追跡交点の記録を行う。ここで、
未追跡交点とは、第13図（ａ）の交点b,dである。交点
追跡は右方向に行われているため、現段階では交点b,d
は追跡されないが、せっかく交点として認識されたので
あるから、これらの点は交点であるが、まだ追跡はして
いないという事実を記録しておくのである。

こうして、再びステップS7へ戻り、次の３交点e,f,g
が検出される。以下、この手順を繰り返し、右方へ右方
へと交点追跡がなされる。こうして、第13図（ｃ）に示
すように、ハッチングを施した交点が追跡交点として記
録され、二重丸で示した交点が未追跡交点として記録さ
れる。×印で示した交点はまだ検出されていない。

なお、ステップS8で追跡が成功しなかった場合はステ
ップS11において、いままでに追跡方向の逆転が行われ
たか判断され、逆転がまだであればステップS12におい
て、追跡方向を逆転しステップS7からの追跡が続行され
る。すなわち、第12図の破線矢印に示す方向へ追跡が行
われるのである。追跡が成功せず、かつ、追跡方向も逆
転済である場合には、ステップS13において、未追跡交
点が残っているか否かが判断される。残っていれば、ス
テップS6へ戻り、未追跡交点のうちのいずれか１点を新
たな追跡開始点として、追跡が続行される。すなわち、
第13図（ｅ）において、二重丸で示した交点のいずれか
１点が追跡開始点とされ、まず右方向への追跡が行われ
る。この追跡によって、今まで未追跡交点（二重丸）で
あった交点が、追跡済交点（ハッチング）へと変わって
ゆくことになり、同時に今まで検出されていなかった交
点（×印）が検出され新たな未追跡交点として記録され
る。結局、以後の処理において、交点は未検出交点
（×）から未追跡交点（二重丸）を経て、最終的に追跡
済交点（ハッチング）へと順次変わってゆくことにな
る。こうして、未追跡交点がなくなれば、すべての交点
が追跡済となり、第７図（ｃ）に示すような交点Ｖの位
置座標が求まる。

3.3 交点検出処理 次に、第９図ステップS7の交点検出処理の詳細を第10
図の流れ図を参照して説明する。前述のように、この処
理は第13図（ａ）の交点ａから、交点b,c,dを検出する
処理である。まず、ステップS14において、検出方向を
決定する。第13図（ａ）の例において、交点ｂを検出す
るのであれば、上方向が検出方向となる。そしてステッ
プS15においてその検出方向に１画素分画素を追跡す
る。すなわち、画素ｇが着目される。そして、着目した
画素の属性が、分岐点（ステップS16）か、交点か（ス
テップS17）、端点か（ステップS18）、あるいは連続点
か（ステップS19）、を判断する。（画素を順次追跡し
ているため、孤立点であることはない）この属性の判断
は、前述したように、ステップS4で求めた各画素の連結
数を参照して行うことができる。追跡した画素が連続点
である限り、ステップS15へ戻って１画素分の追跡を続
けてゆく。第13図（ａ）の例では、交点ａから点ｂ（こ
の時点では点ｂが交点であることは認識されていない）
に向かって上方へ１画素ずつ追跡が行われることにな
る。そして、 （１）属性が「交点」である画素が見付かったら（ステ
ップS17）、ステップS21で交点検出と判断する。この場
合は、その画素の座標位置がそのまま交点の座標位置と
なる。たとえば、第８図のｅ点は属性が「交点」であ
り、この座標位置がそのまま交点の座標位置となる。

（２）属性が「分岐点」である画素が見付かったら（ス
テップS16）、ステップS20において、対となる分岐点を
捜し、両者の平均座標を交点の座標位置とする。たとえ
ば第８図のd1点が属性「分岐点」の点として見付かった
ら、これと対となる分岐点d2を捜すことになる。これ
は、たとえば分岐点d1から所定半径以内に存在する別な
分岐点としてd2を捜せばよい。このような一対の分岐点
は元来１つの交点であったと考えられるので、線分d1d2
の中点（両分岐点の平均座標）をもって交点の座標位置
とするのである。分岐点の対d3,d4についても同様であ
る。

（３）属性が「端点」である画素が見付かったら（ステ
ップS18）、ステップS22において、「交点検出できず」
の判断をする。

このようにして、隣接する交点の検出が行われる。前
述のように、交点追跡を行う場合、１つの交点について
隣接する３つの交点の検出が行われる。そこで、ステッ
プS23で全検出方向について終了するまで、ステップS14
からの手順が繰り返され、３つの交点検出がなされる。
なお、このような交点検出は、あくまでも交点が検出さ
れていない場合に必要な処理であって、隣接する交点が
追跡済交点あるいは未追跡交点として既に検出されてい
る場合には不要な処理である。

3.4 交点を求める別な方法 Ｉ さて、上述したように、第７図（ａ）に示すような二
値化された歪パターンの画像を同図（ｂ）のように細線
化し、さらに交点追跡によって同図（ｃ）のように交点
位置が決定されることになるが、この交点位置を求める
より簡便な別な手法をここで述べておく。この手法で
は、細線化や交点追跡といった手順が全く必要ない。第
７図（ａ）に示す二値化画像から直接交点位置（正確に
は、交点位置そのものではなく、交点に準ずる点の位置
である）を求めることができるのである。

第７図（ａ）に示すように、二値化された歪パターン
の画像は、白または黒の画素の集合となっている。上述
した細線化処理は黒い部分の幅を１画素分になるまで狭
める処理であり、交点追跡処理は更に交点となる黒い画
素の位置を決定する処理であるといえる。いずれも、黒
い画素に着目した処理といえる。ここで説明する別な手
法は、逆に白い画素に着目した処理である。第７図
（ａ）に示すパターンの拡大図を同図（ｄ）に示す。こ
こで、白い部分は多数の白い画素で構成され、黒い部分
は多数の黒い画素で構成されている。いま、それぞれ独
立した白い部分ごとにその幾何的な重心Ｗを求めると、
第７図（ｄ）に示すように、各白い部分の中央部に重心
Ｗが求まる。この重心Ｗの位置座標は、単純な算術演算
で求めることができる。この手法の特徴は、この重心Ｗ
を交点Ｖの代わりに用いようという発想にある。第７図
（ｄ）に示されているように、交点Ｖが格子配列をとる
のと同様に、重心Ｗも格子配列をとることになる。交点
からなる格子と重心からなる格子との関係を第７図
（ｅ）に示す。この図の実線で示すような交点からなる
格子があったとすると、重心からなる格子は図の破線で
示すような格子となる。それぞれの格子点の位置はずれ
ているが、いずれも格子としてはほぼ同じ位相情報をも
つ。したがって、もとの格子に歪みがあれば、その格子
の重心を連結して作った格子も同じ歪みをもつのであ
る。結局、第７図（ｄ）における交点Ｖを求める代わり
に、重心Ｗを求め、これを交点として取り扱っても支障
は生じない。この手法は、演算が単純なだけでなく、画
像読取時に混入するノイズの影響を受けにくいというメ
リットがある。

3.5 交点を求める別な手法 II 上述の方法はいずれも細線化処理を行なった後に交点
を求める方法であるが、ここでは細線化処理をせずに交
点を求めるための方法を説明する。第14図（ａ）は、入
力したパターンを細線化する前の段階のパターンの一部
を示す。すなわち、第７図（ａ）に示すパターンの部分
拡大図に相当する。ここで白丸で表わすのは、各画素で
ある。人間はこのパターンを幅Ｗの水平方向の線の一部
であると認識することができるが、コンピュータにこれ
を認識させるためには、所定のアルゴリズムによる解析
を行わねばならない。

そこでまず、直径Ｒの円を定義する。ここで、Ｒ＞Ｗ
となるように設定する。この円で囲まれた領域をスポッ
ト閉領域と呼ぶことにする。このスポット閉領域を、第
14図（ａ）に示すようにパターンの一部に重ね、スポッ
ト閉領域の境界線上あるいはその近房にある画素を境界
画素として抽出するのである。第14図（ｂ）は、同図
（ａ）の拡大図である。ここでハッチングで示された画
素が抽出された境界画素である。この例の場合、境界画
素は、G1とG2との２つのグループに分かれた分布となっ
ている。このように境界画素の分布が２つのグループに
分かれた場合には、現在のスポット閉領域は、パターン
の連続点上にあると判断するのである。すなわち、前述
の実施例における第11図（ｃ）と等価である。結局、こ
の方法の要点は、境界画素の分布におけるグループの数
を前述の実施例の連結数Ｃと等価に扱えばよいのであ
る。第14図（ｂ）の場合、グループ数は２であるから、
連結数Ｃ＝２の場合と等価に扱えばよい。

第14図（ｃ）のスポット閉領域SP3について同様の判
断を行うと、境界画素は１つのグループだけであるの
で、連結数Ｃ＝１の場合と等価になり、第11図（ｂ）に
相当する扱いをすればよい。すなわち、端点と判断され
る。

第14図（ｄ）のスポット閉領域について同様の判断を
行うと、境界画素は４つのグループG1,G2,G3,G4に分か
れるので、連結数Ｃ＝４の場合と等価になり、第11図
（ｅ）に相当する扱いをすればよい。すなわち、交点と
判断される。

第14図（ｅ）のスポット閉領域について同様の判断を
行うと、境界画素は３つのグループG1,G2,G3に分かれる
ので、連結数Ｃ＝３の場合と等価になり、第11図（ｄ）
に相当する扱いをすればよい。すなわち、分岐点と判断
される。

以上のようにして、細線化処理を行わずに交点の認識
が可能になる。なお交点の位置は、第14図（ｄ）におい
て、グループG1の画素の重心位置とグループG2の画素の
重心位置とを結ぶ直線と、グループG3の画素の重心位置
とグループG4の画素の重心位置とを結ぶ直線との交点PX
を求め、これを交点座標とすればよい。

また、交点から次の交点までの追跡は、第14図（ｃ）
に示すように、１つのスポット閉領域SP1についての判
断が終了したら、スポット閉領域をSP2まで移動させて
同様の判断処理を繰り返すようにすればよい。スポット
閉領域の移動方向は、第14図（ｂ）に示すように、グル
ープG1の画素の重心位置g1とグループG2の画素の重心位
置g2とを結ぶ直線ｌの方向になるようにする。移動ピッ
チPtは、Pt＜Ｒとなるようにオペレータが適当な値を指
定してやればよい。ただし、PT＜＜Ｒになると、処理に
時間がかかり過ぎ好ましくない。なお、第14図（ｅ）に
分岐点の例を示したが、細線化処理を行っていないた
め、理論的には分岐点が現れることはない。

§４ 歪み補正処理部の動作 4.1 全体の手順 前述のように歪補正処理部15は、第５図（ｃ）に示す
ような基準パターンデータを予め記憶している。なお、
この基準パターンデータは記憶装置16から読み出すよう
にしてもよい。また歪補正処理部15には、画像処理部14
から第５図（ｄ）に示すような歪パターンデータが与え
られ、被補正絵柄入力装置12から被補正絵柄のデータが
与えられる。この歪補正処理分15内部には、第４図
（ｂ）に示すように２つの座標系が用意されている。

以下、第４図（ｂ）の基本構成図および第15図の流れ
図を参照して、その動作を説明することにする。まず、
歪パターンデータは第１座標系18に与えられ（ステップ
S24）、基準パターンデータは第２座標系19に与えられ
る（ステップS25）。そして、被補正絵柄データは第１
座標系18に与えられる（ステップS26）。この例では、
「Ａ」なる文字を絵柄として扱う場合を示すことにす
る。したがって、第１座標系18上では、歪パターンに歪
んでいない正規の文字（被補正絵柄）「Ａ」が重なるこ
とになる。写像演算装置204は、第１座標系18上の基準
パターンの基準点と、第２座標系19上の歪パターンの基
準点と、の対応関係に基づいて、文字「Ａ」の写像を第
２座標系19上に求める演算を行う（ステップS27）。こ
の写像は、第４図（ｂ）に示すように歪んだ文字「Ａ」
（補正済絵柄）となる。補正済絵柄出力装置17に対して
は、この歪んだ文字「Ａ」の画像データが出力される。
これを受けて、補正済絵柄出力装置17（たとえばプロッ
タ）は歪んだ文字「Ａ」を補正版下として描画する（ス
テップS28）。この補正版下に基づいて、転写フィルム
２に歪んだ文字「Ａ」を印刷し、第２図に示すように前
回と同じ条件で成形、転写を行えば、転写フィルムが前
回と同じ条件で伸びるため、結局、印刷成形品９の上面
には、歪みのない文字「Ａ」が転写されることになる。

4.2 写像演算の実施例 次に、写真演算装置20の行う写像演算の実施例を説明
する。写像演算装置20は、第４図（ｂ）に示すように、
第１座標系18上で絵柄を構成する各点の写像を第２座標
系19上に求める仕事を行う。すなわち、第１座標系18上
の任意の一点Ｐについて、第２座標系19上の写像点Ｑを
求めることができればよい。

従来から、第２座標系19上の正規なパターンを第１座
標系18上の歪んだパターンに変換する関数ｆを求める手
法が知られている。ところが、点Ｐの写像点Ｑを求める
には、関数ｆの逆関数ｇを求める必要があり、数学的に
非常に困難な作業となる。そこで、このような関数を用
いない方法を考える。いま、一点Ｐが基準点（格子点）
の位置にある点であれば、これに対する写像点Ｑは容易
に求まる。すなわち、第４図（ｂ）において、一点P1の
写像点は点Q1となる。正方格子の位相的に対応する格子
点が写像点となるのである。問題は、一点P2のように格
子の内部にある点について、写像点Q2を求める方法であ
る。ここで、一点P2の所属する格子ABCDに対応する第２
座標系上の格子EFGHは、位相的に対応する格子としてす
ぐにみつけることができる。この例の場合、一点P2の所
属する格子は右下の格子であるから、対応する第２座標
系上の格子も右下の格子となる。続いて、格子ABCD内の
一点P2に対応する点Q2を、格子EFGH内に求めればよい。
この点Ｑは、結局、位相的に点Ｐに対応する位置にある
点として求めることになる。このように、位相的に対応
する点を求める手法も、従来からいくつかの方法が知ら
れている。ところが、従来の方法はいずれも絵柄に段差
が生じるという問題ある。すなわち、第16図（ａ）に示
すように、隣接する２つの単位格子にまたがった絵柄に
ついて、これを構成する各点の写像を求めた場合、同図
（ｂ）に示すような写像が得られればよいが、従来の方
法では、同図（ｃ）のように段差が生じてしまうのであ
る。本願発明者は、絵柄に段差の生じない写像を得るこ
とができる具体的手法をいくつか考案したので、以下に
４つの例を説明する。

以下の４つの方法は、いずれにも共通した規則が適用
される。すなわち、隣接した単位格子にまたがった点
（たとえば第16図（ａ）の点Ｐ）についての写像を求め
る際に、このまたがった点をはさむ２つの格子点（第16
図（ａ）の点B,C）の座標値のみによって写像（第16図
（ｂ）の点Ｑ）が決定される。このような条件を満足す
るような方法で写像を求めれば、絵柄に段差が生じると
いう問題を解決することができる。

＜m:n分割法＞ まず、第１の手法を第17図を参照して説明する。い
ま、第17図（ａ）に示すように、格子点ABCD内の一点Ｐ
に対応する写像点Ｑを、同図（ｂ）に示す正方格子EFGH
内に求める場合を考える。はじめに、格子点ABCDを結ん
で四角形ABCDを作る。そして、直線ABとDCとの交点Ｘと
点Ｐとを直線で結び、この直線の四角形ABCD内の部分を
点Ｐが分割する比m:nを求める。更に、直線ADとBCとの
交点Ｙと点Ｐとを直線で結び、この直線の四角形ABCD内
の部分を点Ｐが分割する比q:rを求める。一方、正方格
子EFGHでは、辺EFおよびHGをそれぞれm:nに分割する二
点IJを結ぶ直線と、辺FGおよびEHをそれぞれq:rに分割
する二点KLを結ぶ直線と、を引き、この交点を点Ｑとす
るのである。各点はそれぞれ（x,y）の二次元座標値で
与えられているため、上述の手法は非常に容易な演算に
よって行うことが可能である。なお、第18図に示すよう
に、四角形ABCDの対辺、たとえば辺BCとADが平衡な場合
は交点Ｙが求められなくなるが、この場合は、点Ｐを通
り辺BCまたはACに平行な直線を考えればよい。

＜等分割法＞ 第２の手法を第20図を参照して説明する。まず、第20
図（ａ）に示すように、点Ｐを通り辺ABおよびCDを等し
い比m:nで分割する点ＩおよびＪ（AI:IB＝DJ:JC＝m:n）
を通る直線ｌと、点Ｐを通り辺BCおよび辺ADを等しい比
q:rで分割する点ＫおよびＬ（AK:KD＝BL:LC＝q:r）を通
る直線l2とを引く。このときの比、m:nおよびq:rを用い
て、第20図（ｂ）のように写像点Ｑを求める。すなわ
ち、辺EFおよびHGをそれぞれm:nに分割する二点Ｉ′
Ｊ′を結ぶ直線と、辺FGおよびEHをそれぞれq:rに分割
する二点Ｋ′Ｌ′を結ぶ直線と、の交点を点Ｑとすれば
よい。

m:nを演算で求める方法の一例を以下に示す。いま、
４点ABCDの座標値を、それぞれ（xa,ya），（xb,yb），
（xc,yc），（xd,yd）とし、点Ｐの座標値を（xp,yp）
とする。ここで、点I,Jの座標値を、（xi,yi），（xj,y
j）とすると、 xi＝ｍ・（xb−xa）＋xa （１） xj＝ｍ・（yb−ya）＋ya （２） yi＝ｍ・（xc−xd）＋xd （３） yj＝ｍ・（yc−yd）＋yd （４） 一般に、２点X1（x1,y1）,X2（x2,y2）を通る直線は、 （ｙ−y1）（x2−x1） ＝（ｘ−x1）（y2−y1） （５） で表される。したがって、直線l1の方程式は、 （ｙ−yi）（xj−xi） ＝（ｘ−xi）（yi−yi） （６） となる。この式に式（１）〜（４）を代入し、かつx,y
に点Ｐの座標（xp,yp）を代入すれば、 am²＋bm＋ｃ＝０ （７） なる形のｍについての式が得られる。ここで、ａ〜ｃは
既知の座標値から求まる係数である。この式（７）を解
けば、０≦ｍ≦１なるｍが求まる。

ｎ＝１−ｍ （８） であるから、m:nの比を演算で求めることができる。q:r
も同様に求まる。

＜歪量空間法＞ 続いて第３の手法を説明する。まず、前述の第１の手
法または第２の手法を用いて、m:nおよびq:rの比を求め
る。ここでは、第１の手法でこれらの比を求めた場合に
ついて説明する。第19図において、各点ABCDのｘおよび
ｙ座標値について、正方形EFGH（第４図（ｂ））の対応
する各頂点のｘおよびｙ座標値との差を求める。たとえ
ば、点Ａの座標値が（x,y）であり、点Ｅの座標値が
（ｘ＊,y＊）である場合には、差はΔ1x＝ｘ−ｘ＊、Δ
1y＝ｙ−ｙ＊となる。これを、ABCDの各点について第19
図に示すように求める。そして、差の総合計Δｘおよび
Δｙを次式によって求める。

Δｘ＝Δ1x・n/（ｍ＋ｎ）・r/（ｑ＋ｒ） ＋Δ2x・m/（ｍ＋ｎ）・r/（ｑ＋ｒ） ＋Δ3x・m/（ｍ＋ｎ）・q/（ｑ＋ｒ） ＋Δ4x・n/（ｍ＋ｎ）・q/（ｑ＋ｒ） Δｙ＝Δ1y・n/（ｍ＋ｎ）・r/（ｑ＋ｒ） ＋Δ2y・m/（ｍ＋ｎ）・r/（ｑ＋ｒ） ＋Δ3y・m/（ｍ＋ｎ）・q/（ｑ＋ｒ） ＋Δ4y・n/（ｍ＋ｎ）・q/（ｑ＋ｒ） 点Ｐを差Δｘ、Δｙだけ移動させた座標に、点Ｑが求
まる。

＜三角形ベクトル比分割法＞ 最後に、第４の手法を第21図を参照して説明する。こ
の方法では、第21図（ａ）に示すように、点Ｐが所属す
る四角形を２つの三角形に分割し、点Ｐの所属する方の
三角形を抽出して写像を求めるものである。すなわち、
今までの３つの手法における四角形ABCDおよび正方形EF
GHの代わりに、それぞれ三角形ABC（第21図（ｂ））お
よび直角二等辺三角形DEF（第21図（ｃ））を用い、図
の一点鎖線で示す対となる三角形の部分を無視して取り
扱えばよい。

まず、点Ａから点Ｐにベクトル▲▼を引き、ベク
トル▲▼およびベクトル▲▼をそれぞれ単独ベ
クトルとして、ベクトル▲▼を ▲▼＝ａ▲▼＋ｂ▲▼ で表わして係数ａおよびｂを求める。ここで０≦ａ≦
１、０≦ｂ≦１である。そして、２つの単位ベクトル▲
▼および▲▼によって、 ▲▼＝ａ▲▼＋ｂ▲▼ で表わされるベクトル▲▼を求め、その先端位置と
して点Ｑを求める。

4.3 写像演算についての補足 最後に具体的な写像演算を行う場合に好ましい実施例
を補足的に述べる。

まず、被補正絵柄データが第１座標系にベクトルデー
タで与えられた場合、このベクトルデータを細分化して
から写像を求めるのが好ましい。たとえば、第22図
（ａ）に示すように、被補正絵柄が５点におけるベクト
ルで与えられた場合、この５点の写像を求めて写像点に
新たなベクトルで結んだ場合、点間の細かい情報が失わ
れてしまう。そこでまず、第22図（ｂ）に示すように、
ベクトルデータを細分化し１つのベクトルの長さを微小
化してやった後、同図（ｃ）に示すように、第２座標系
に写像を求めて補正済絵柄とすれば、点間の細かい情報
まで再現される。

被補正絵柄データが第１座標系にラスターデータで与
えられた場合には、第２座標系に得られる補正済絵柄に
画素抜けが生じることがある。この様子を第23図に示
す。ここで、同図（ａ）および（ｂ）は第１座標系に与
えられる被補正絵柄および歪パターンを示し、同図
（ｃ）および（ｄ）は第２座標系に与えられる補正済絵
柄および基準パターンを示す。同図（ａ）に示す被補正
絵柄の写像が、同図（ｃ）に示す補正済絵柄に相当する
が、同図（ｃ）の白丸で示す部分に画素抜けが生じてい
ることがわかる。これは、同図（ａ）の画素１つ１つに
ついて、第２座標系に写像を求めたためである。

このような画素抜けに対処する１つの方法は、周囲の
画素に基づいて補間を行う方法である。たとえば、図の
黒丸で示す画素を“1"、それ以外の画素を“0"と表し、
値“0"の画素のうち周囲８つの画素の値の合計が所定値
以上（たとえば５以上）である場合には、その画素を
“1"に修正するというような作業を行えば、第23図
（ｃ）の白丸で示す画素はすべて黒丸に修正される。

画素抜けに対処する別な方法は、第１座標系へ逆写像
を求め、逆写像の位置にある画素に基づいて補間を行う
方法がある。たとえば、第23図（ｃ）の白丸の画素につ
いて、第１座標系への逆写像を求めると、同図（ａ）の
いずれかの黒丸の画素の位置に写像が求まるはずであ
る。したがって、逆写像の位置に黒丸があれば、もとに
なった第２座標系上の画素も黒丸に修正するような補間
を行えばよい。

なお、このような逆写像を求めるという方法は、画素
抜けの補間に利用できるだけでなく、第２座標系上の補
正済絵柄のラステーデータそのものを求めるのに利用す
ることもできる。この場合は、第１座標系上の各画素に
ついて、第２座標系上に写像を求める作業は不要にな
る。たとえば、第23図（ｃ）に示す例では、10×10の画
素を第２座標系上で定義する。各画素が“0"か“1"かは
まだ未定である。そして、すべての画素１つ１つについ
て、第１座標系上に逆写像を求め、この逆写像位置の画
素の値に基づいて、第２座標系上で定義した各画素の値
を“0"にするか“1"にするか決定するのである。

§５ 位置合わせの方法 5.1 位置合わせの必要性 ここで、§１〜§４で述べた全体の手順を簡単に振り
返ってみる。まず、第24図（ａ）に示すように、正方格
子パターンが印刷された転写フィルムを用意し、これを
成形物に合わせて成形すると、同図（ｂ）に示すよう
に、転写フィルムの一部分が歪み、同図（ｃ）に示すよ
うな歪パターンが得られる。このような歪パターンを歪
補正装置に入力する。具体的にはCCDカメラなどで歪パ
ターンを画像として読取り、交点追跡などの手法によっ
て同図（ｃ）に示すような歪パターンをデジタルデータ
として取込むことは前述のとおりである。続いて、同図
（ｄ）に示すように、この歪パターンに被補正絵柄を重
ね合わせる。そして、この同図（ｄ）に示す絵柄の写像
として、同図（ｅ）に示す補正済絵柄を得る。このよう
にして得られた補正済絵柄を転写フィルムに印刷し、こ
れを成形品に合わせて成形すると、成形品上には歪みの
ない絵柄が得られる。

以上の手順において、以下のとおり４回の位置合わせ
が必要である。

（１） 第24図（ａ）に示す転写フィルムを転写成形す
るときに、成形品との間で行う位置合わせ。

（２） 第24図（ｄ）に示すように、被補正絵柄を歪パ
ターンに重ねる場合の両者の位置合わせ。

（３） 第24図（ｅ）に示すような補正済絵柄を転写フ
ィルムに印刷する場合の印刷位置を決める位置合わせ。

（４） 第24図（ｅ）に示すような補正済絵柄が印刷さ
れた転写フィルムを転写成形するときに、成形品との間
で行う位置合わせ。

ここで述べる実施例によれば、これらの位置合わせを
有効に行うことができる。

5.2 位置合わせの原理 まず、第25図を参照して、本発明による位置合わせの
原理を説明する。はじめに、同図（ａ）の左側に示すよ
うに、供給ロール１に巻かれた転写フィルム２に、正方
格子の基準パターンの他に、２つの参照点α1,β１から
なる第１の位置合わせパターンと参照線α，βからなる
第２の位置合わせパターンを形成しておく。参照線βは
転写フィルム２の送り方向に平行な直線になるように
し、参照線αはこれに垂直な直線になるようにする。こ
のとき、転写フィルム上で定義した座標系における参照
点α1,β１の座標値（α1_x,α1_y），（β1_x,β1_y）と参
照線α，βの座標値（α_ｘ），（β_ｙ）とを記録してお
くようにする。一方、第25図（ａ）の右側に示すよう
に、雌型６にも参照線α′，β′を記しておく。こうし
て転写フィルム２上の参照線α，βを雌型６上の参照線
α′，β′に位置わせし、同図（ｂ）のような成形を行
う。すなわち、前述の位置合わせ（１）を第２の位置合
わせパターンである参照線α，βに基づいて行うことに
なる。参照線αはフィルムの送り方向、βはこれに垂直
な方向の位置合わせに用いる。

第25図（ｂ）のように成形が行われると、転写フィル
ムが伸びて基準パターンが歪むために、参照点α1,β１
の位置関係も歪むことになる。したがって、画像入力さ
れた歪パターンには、同図（ｃ）に示すように、歪んだ
位置に参照点α2,β２が形成されている。続いて、同図
（ｄ）に示すように、この歪パターンに被補正絵柄が重
ね合わされる。このときの位置合わせ（前述の位置合わ
せ（２））には、参照点を利用せずに、成形品の輪郭線
を利用するのが便利である。第25図（ｂ）に示すような
成形品に合わせて成形された転写フィルム上の歪パター
ンは、CCDカメラなどの画像入力装置によって入力され
るが、このとき、成形品の輪郭線も一緒に画像入力され
ることになる。そこで、この輪郭線に基づいて被補正絵
柄の割付け位置が決定される。

続いて、画像変換によって、第25図（ｅ）に示すよう
な補正済絵柄を写像として得るが、このとき、参照点α
2,β２に対しても絵柄同様の画像変換を行うようにし
て、写像α3,β３を得るようにする。そして、補正済絵
柄を転写フィルムに印刷することになるが、このときに
前述の位置合わせ（３）を行うことになる。この位置合
わせは、参照点α3,β３を用いて行う。すなわち、同図
（ａ）に示す参照点α1,β１の転写フィルムに対する相
対位置と、これから印刷しようとする転写フィルムに対
する参照点α3,β３の相対位置とが同じになるような位
置合わせをして、補正済絵柄の転写フィルムへの印刷を
行うようにする。これは、転写フィルム上に常に同一の
座標系をとるようにして、α1_x＝α3_x、α1_y＝α3_y、β
1_x＝β3_x、β1_y＝β3_yとなるような位置合わせをすれば
よい。

理論的には、α1,β１の２点は、α3,β３の２点に完
全に重なるはずである。この理由は次のように考えれば
理解できる。すなわち、点α1,β１を成形品に合わせて
歪ませると、点α2,β２が得られた。また、点α3,β３
を成形品に合わせて歪ませると、点α2,β２が得られる
はずである。なぜなら、そうなるような写像を求めたか
らである。結局、点α1,β１も、点α3,β３も、いずれ
も同じ成形品に基づいて歪ませると、点α2,β２になる
のである。したがって、点α1,β１と、点α3,β３と
は、本来等価な点ということになる。しかしながら、実
際には画像入力時の誤差や写像を求めるときの誤差など
によって、完全に一致する点とはならない。このため、
具体的な位置合わせ処理としては、点α１とα３とを完
全に重ねるようにした上で、直線α１β１と直線α３β
３とが完全に重なるような向きに位置合わせを行うよう
にする。なお、補正済絵柄を転写フィルムに印刷する際
には、第25図（ｅ）に示すように、参照線α，βも一緒
に印刷するようにする。これは参照点α3,β３と参照線
α，βとの位置関係が、参照点α1,β１と参照線α，β
との位置関係に等しくなるような位置に印刷すれば良
い。

最後に、上述のようにして印刷された転写フィルムを
用いて成形転写を行うときに、前述の位置合わせ（４）
を行うことになるが、この位置合わせは参照線α，βを
雌型の参照線α′，β′に合わせることによって行う。
このような位置合わせを行えば、転写フィルムの伸び方
が、基準パターンを歪ませたときの伸び方と全く等価に
なり、確実な歪補正が可能になる。

以上のように、第１の位置合わせパターンとして参照
点α1,β１を、第２の位置合わせパターンとして参照線
α，βを、それぞれ形成しておけば、各工程における位
置合わせを容易に行うことができる。なお、第２の位置
合わせパターンとしては少なくとも２つの参照点から成
るパターンを用いればよいが実用上は２本の参照線を用
いるのが好ましい。

5.3 具体的な位置合わせパターン 前述の例では、位置合わせパターンとして、２つの参
照点α1,β１を用いて位置合わせの原理を示した。ここ
では、より実用的な具体的位置合わせパターンの好まし
い実施例を述べることにする。

平面は２点で決定されるため、本来、このような位置
合わせパターンは少なくとも２点の参照点を含んだパタ
ーンであれば、どのようなパターンであってもかまわな
い。しかしながら、本発明による歪補正を行う場合に
は、基準パターンの認識作業の妨げにならないような位
置合わせパターンを用いる必要がある。第26図（ａ）に
このようなパターンの一例を示す。ここで、鉤型をした
マークα11およびβ11が位置合わせパターンである。こ
の位置合わせパターンの特徴は、基準パターンである正
方格子の格子線に交差しないような位置に設けられてい
る点である。このようにすると、§３で述べた交点追跡
の処理において、マークα11,β11は孤立点として認識
されるため、交点追跡処理に悪影響を及ぼすことはな
い。

第26図（ｂ）に示す実施例は、正方格子パターンの交
点にマークα12,β12を形成した例である。このような
位置合わせパターンと基準パターンとが重なると、交点
追跡処理に悪影響を及ぼすことになる。そこで、このよ
うな場合には、マークα12,β12の印刷色が正方格子パ
ターンの印刷色と異なるようにしておくとよい。適当な
フィルターを通して画像入力を行えば、位置合わせパタ
ーンと基準パターンとを別個に入力することが可能にな
る。

第26図（ｃ）に示す実施例は、正方格子パターンの一
部分をそのまま位置合わせパターンとして利用した実施
例である。正方格子パターンの縦線A1〜A4はそれぞれ一
点鎖線〜四点鎖線で構成されており、構成B1〜B4もそれ
ぞれ一点鎖線〜四点鎖線で構成されている。したがっ
て、ある特定の線が何本目の線であるかということが、
点線部分の点の数を数えることによって容易に把握で
き、位置合わせのマークとして非常に便利である。ま
た、縦線と横線との交点に着目すると、縦線A1〜A4は実
線部分に交点が位置するのに対し、横線B1〜B4は点線部
分に交点が位置する。したがって、成形に基づく歪みに
よって縦横の関係が不明になったとしても、もともと縦
線だったのか横線だったのかという判断を容易に行い得
る。この例ではすべての線を位置合わせパターンとして
利用できるようにしているが、たとえば10本おきの線ご
とに位置合わせパターンにするようにしてもよい。この
場合、たとえば縦線A1とA2との間には、実線からなる普
通の縦線を９本入れることになる。

このように第26図（ｃ）に示すパターンは、１つのパ
ターンで基準パターンと位置合わせパターンとを兼ねる
ことができ、非常に実用的である。しかしながら、実線
のかわりに鎖線を用いているため、このままでは交点追
跡処理に支障が生じる。鎖線については、§３で述べた
交点追跡処理をうまく行うことができないのである。こ
の問題を解決するために次のようなことを行うとよい。
まず、第26図（ｄ）に示すような基準パターンを赤イン
クで転写フィルムに印刷しておき、これに重ねて同図
（ｃ）に示すような位置合わせパターンを黒インクで印
刷しておくのである。このような重ね刷りを行うと、同
図（ｃ）に示すような位置合わせパターンが黒インクで
描かれ、その点線部の点と点との間が赤インクで連結さ
れたパターンが得られる。この様子を第27図（ａ）に示
す。この図は、三点鎖線の部分拡大図であり、斜線ハッ
チングを施した部分Bkが黒インクで描かれた部分、ドッ
トハッチングを施した部分Rdが赤インクで描かれた部分
を示す。このような二色で印刷されたパターンから黒イ
ンクの部分Bkのみを抽出すれば、第26図（ｃ）に示すよ
うな位置合わせパターンとして利用でき、黒インクの部
分Bkと赤インクの部分Rdとの両方を抽出すれば、同図
（ｄ）に示すような基準パターンとして利用できる。具
体的には、次のようにすればよい。まず、位置合わせパ
ターンとして利用する場合には、赤いフィルターを通し
てモノクロカメラで画像入力する。すると、第27図
（ｂ）に示すように、赤インクの部分Rdは背景部分と同
化して黒インクの部分Bkのみが抽出されることになる。
また、基準パターンとして利用する場合には、フィルタ
ーを通さずにモノクロカメラで画像入力する。このと
き、赤インクの部分Rdの明度よりやや高い値に明暗の二
値化を行うためのしきい値を設定すれば、部分Bk,Rdと
もに「暗」として二値化され、第27図（ｃ）に示すよう
に実線のパターンが得られることになる。

以上、具体的な位置合わせパターンの例を示したが、
少なくとも２点が位置合わせパターンとして認識でき、
しかも、交点追跡処理に支障を与えないようなパターン
であれば、どのようなパターンを位置合わせパターンと
して利用してもかまわない。上述の例のように一点鎖
線、二点鎖線のような区別をする方法もあれば、線の太
さを変えて区別する方法も考えられよう。また、「交点
追跡処理に支障を与えない」という条件は、少なくとも
交点追跡が必要となる部分についてのみ満たされていれ
ばよい。すなわち、交点追跡は絵柄の写像を求めるため
に必要なのであるから、絵柄が割付けられることのない
パターンの外周部分の領域では、交点追跡を行う必要が
ないのであるから、交点追跡に支障を及ぼすような位置
合わせパターンを形成してもかまわないのである。

§６ 種々の投影面を用いる実施例 6.0 単一の投影平面では不適当な成形品 ここで、§２で述べた歪パターンの入力方法をもう一
度振り返ってみる。第28図（ａ）に示すように転写フィ
ルム２を成形物８に合わせて実際に成形すると、フィル
ムの伸びにより成形物８の表面上のパターンは歪むこと
になる。これを同図（ｂ）に示すように、CCDカメラ11a
などの画像入力手段によって入力することにより、同図
（ｃ）に示すような歪パターンが二次元平面上に得られ
ることになる。ところで、成形物８は実際には三次元立
体であるから、その表面上のパターンは三次元立体面に
形成されたパターンである。したがって、同図（ｃ）に
示す歪ターンは、実際には、同図（ｂ）において成形物
表面に形成されたパターンを投影平面Ｔに投影した投影
パターンであるということができる。このように、§２
で説明した歪パターンの入力方法によって得られる画像
は、カメラの撮像面に平行な平面に投影された投影歪パ
ターンということになる。

第28図（ａ）に示すような比較的厚みの小さな成形物
８であれば、側面の面積も小さく、この側面に絵柄を割
付ける割合も少ないので、この部分の絵柄を歪補正する
必要性も小さい。このため同図（ｂ）に示すように、成
形物上面に平行な投影平面に投影した歪パターンを用い
た歪補正を行うだけで実用的には問題は生じない。とこ
ろが、同図（ｄ）に示すように、厚みの大きな成形物81
のようなものの場合、側面B,Cの面積も大きく、これら
側面に絵柄を割付ける割合も多いので、この部分の絵柄
を歪補正する必要性が大きくなる。このため、単一の投
影平面に投影した歪パターンだけでは不十分である。た
とえば、同図（ｄ）において、成形物81表面上のパター
ンを投影平面Ｔに投影した場合、成形物81の面Ａ上のパ
ターンは忠実に再現されることになるが、面B,C上のパ
ターンは正方格子間隔が密になり、後の画像処理過程で
格子線の区別が困難になり、この結果この部分の絵柄を
歪補正することができなくなるため、投影平面Ｔに投影
するのは不適当である。特に、投影平面Ｔに対して垂直
な面上のパターンは全く投影されないことになる。この
ように、単一の投影平面に投影するだけでは不適当な成
形品についての取扱いを以下に述べることにする。

6.1 複数の投影平面を用いる実施例 第29図に、複数の投影平面を用いて歪パターンの入力
を行う実施例を示す。いま、同図（ａ）に示すような成
形物81の表面に歪パターン（図示省略）が形成されてい
るものとする。この場合、CCDカメラによる画像入力
は、図の矢印で示す５つの芳香AA,BB,CC,DD,EEから行う
ことにする。たとえば、方向BBから画像入力を行えば、
投影平面T_Bへの投影像が得られ、この投影像は面Ｂのパ
ターンを最もよく表しているものになる。結局、５つの
投影平面T_A〜T_E（図ではT_Bのみ示す）を用いて５つの投
影像が得られることになる。このように複数の投影平面
に投影した画像を得るには、CCDカメラに方を移動させ
てもよいし、成形物81の方を移動させてもよい。移動手
段としては、手作業で行ってもよいが、モータを用いた
移動系を用意すると便利である。なお、各投影平面は必
ずしも直交する関係にある必要はなく、たとえば第29図
（ｂ）の投影平面T_B2のように、面Ｂに平行な投影平面
をとって、方向BB2から画像入力することも可能であ
る。

結局、第４図（ａ）に示す装置において、歪パターン
画像読取装置11によって５つの投影歪パターンが別個に
入力されることになる。この５つの投影歪パターンは、
画像処理部14でそれぞれ別個に処理され、歪補正処理部
15内の第１座標系に入力される。この場合も、５つの別
個な第１座標系が準備され、それぞれの第１座標系に各
投影歪パターンが独立して入力されることになる。この
場合は、CADに対して所定の投影平面を定義し、各投影
平面上の投影像データをCADで演算して求め、これを被
補正絵柄のデータとすることになる。

結局、被補正絵柄入力装置12からは、５つの被補正絵
柄が別個に入力されることになり、それぞれが５つの第
１座標系のうちの対応する座標系に入力され、投影歪パ
ターンに重ねられる。歪補正処理部15では、５つの第１
座標系のそれぞれに対応した５つの第２座標系が用意さ
れ、５つの被補正絵柄に対する５つの写像がそれぞれ独
立して求められる。

最後に、５つの写像を相互に接続して１枚の合成写像
を得る。このように、絵柄の接続を第１座標系上で行わ
ずに第２座標系上で行うという点は非常に重要である。
５つの第１座標系上の絵柄は、それぞれ異なる投影面に
ついて得られたものであるため、うまく接続することが
できないが、第２座標系はいずれも正方格子パターンの
定義に基づいた統一座標系であるため、写像の接続をう
まく行うことができるのである。この写像の接続は、§
５で述べた位置合わせマークを利用するとよい。たとえ
ば、第26図（ｃ）に示すように、正方格子パターンに等
間隔な鎖線を入れておいた場合には、この鎖線に基づい
て次のような位置合わせを行って写像の接続が可能であ
る。いま、成形物81に第30図（ａ）に示すような絵柄を
付した場合に、同図（ｂ）に示すような、写像S_A,S_Bが
得られたとする。このとき、同図（ａ）の成形物81の表
面に形成された鎖線L1,L2,L3を絵柄と同様に扱ってこれ
らの写像を求めるようにすれば、同図（ｂ）の写像S_A,S
_Bにもこの鎖線L1,L2,L3が描かれることになる。そこ
で、この鎖線L1,L2,L3が平行かつ等間隔になるように位
置合わせをして写像S_A,S_Bを接続すればよい。こうして
５枚の写像を接続することにより、１つの合成写像が得
られることになる。補正済絵柄出力装置17は、このよう
な合成写像を出力する。

以上、複数の投影平面を用いる実施例を一例について
説明したが、投影平面はいかなる採り方を行ってもかま
わない。要するに、歪パターン画像読取装置11によって
画像入力するときの投影平面と、被補正絵柄入力装置12
によって画像入力するときの投影平面とが一致していれ
ばよいのである。

また、上述の実施例では、１つの投影平面上の投影画
像を１画像として一度に取込んでいるが、これを複数の
部分画像に分割して取込むことも可能である。この場
合、分割して取組んだ画像を第１座標系に入力する前に
接続してもよいし、接続せずにそれぞれ別個に歪補正処
理を行い、補正済絵柄を得てからこれらを接続すること
も可能である。

6.2 円柱投影面を用いる実施例 前述の実施例で説明した方法は、第31図（ａ）に示す
ような成形物82に対しては不適当である。たとえば、方
向AAから画像入力すると同図（ｂ）のような投影像が得
られ、方向BBから画像入力すると同図（ｃ）のような投
影像が得られるが、ハッチングを施した部分が重複入力
されてしまうため無駄が多く、また、ドットを施した部
分では正方格子の線が密になり、正確な歪補正絵柄が得
られなくなる。このため、同図（ｂ）に示す投影像に基
づいて得られた補正済絵柄と、同図（ｃ）に示す投影像
に基づいて得られた補正済絵柄とを接続する場合に、重
複部に不一致が生じて問題となる。以下に述べる方は、
成形物82のような回転体を基礎とした立体成形物に対し
て有効な方法である。

まず第32図（ａ）に示すように、成形物82を内包する
ような円柱投影面T_Cを定義する。このとき、成形物82が
回転体を基礎とした立体である場合は、同図（ｂ）に示
すように回転体の中心軸を円柱投影面の中心軸ｌに一致
させるのが好ましい。この状態で、成形物82表面上のパ
ターンを、中心軸ｌから垂直外方に向かって円柱投影面
T_C上に投影する。具体的な投影方法としては、第32図
（ａ）に示すように、中心軸ｌに平行に複数の受光素子
を配したラインセンサ111を用い、成形物82を軸ｌを中
心に回転させればよい。逆にセンサを回転させてもよ
い。円柱投影面T_C上の任意の投影点Ｐは、図に示すよう
に、中心軸ｌに沿った距離x1と、回転角度θ１とによっ
て定まる。したがって、ラインセンサ111による投影点
Ｐに対する出力は、距離x1に相当する位置にある受光素
子からの、成形物82が回転角度θ１だけ回転した時点で
の出力となる。

結局、任意の投影点Ｐはｘとθとの関数で表され、円
柱投影面T_Cはｘθ平面に展開することができる。したが
って、成形物82の表面に形成された歪パターンは、第33
図に示すようにｘθ平面上の投影歪パターンとして入力
されることになる。

一方、被補正絵柄の入力も全く同様にしてなされる。
すなわち、成形物82の表面上に実際に実現したい絵柄を
直接描き、これを同じ投影方法で入力する（CADで作成
した画像データを入力してもよい）。たとえば、第34図
に示すように、成形物82の表面に絵柄を描き、第32図
（ａ）と同じ方法で絵柄の投影像を入力すれば、第35図
に示すような絵柄の投影像が被補正絵柄として得られ
る。

こうして、第33図に示すような投影歪パターンと、第
35図に示すような被補正絵柄とが、第１座標系上で重ね
合わされる。これに対して、第36図（ａ）に示す基準パ
ターンが第２座標系上で定義され、§４で説明した方法
によって、この第２座標系上に同図（ｂ）に示すような
写像が得られることになる。

この方法では、１つの投影面しか用いないため、前述
の実施例のように複数の投影像を後で接続するような必
要はないという利点がある。なお、上述の例ではライン
センサ111を投影画像の入力手段として用いたが、代わ
りにエリアセンサやCCDカメラを用いてもよい。ただ
し、この場合は受光素子の配列が二次元になるため、中
心軸ｌから垂直外方に向かう投影像にする補正が必要に
なる。

6.3 球状投影面を用いる実施例 前述の実施例で説明した円柱投影面を用いる方法は、
第34図に示すような成形物82の面Ｃに絵柄を付す場合は
有効であるが、面A,Bに絵柄を付す場合には、これらの
面が投影されないため不適当である。以下に述べる方法
は、このような場合にも有効な方法である。

まず第37図に示すように、成形物を中心点Ｏに置き、
これを内包するような球状投影面T_Sを定義する。この状
態で、成形物の表面上のパターンを、中心点Ｏから外方
に向かって球状投影面T_S上に投影する。具体的な投影方
法としては、第37図に示すように、中点Ｏを向いた単一
の受光素子をもったセンサ112を用いればよい。球状投
影面T_S上の任意の投影点Ｐは、図に示すように、緯度γ
１と、経度θ１とによって定まる。したがって、センサ
112の緯度を変化させ、かつ、成形物を経度が変わる方
向に回転させれば、球状投影面T_S上のすべての投影点を
センサ112によって読取ることができる。

結局、任意の投影点Ｐはγとθとの関数で表され、球
状投影面T_Sはγθ平面に展開することができる。したが
って、成形物の表面に形成された歪パターンは、第38図
に示すようにγθ平面上の投影歪パターンとして入力さ
れることになる。被補正絵柄の入力も全く同様にしてな
される。以下の処理については、円柱投影面を用いた実
施例と同様である。

§７ 産業上への利用可能性 以上、本発明を射出同時絵付法に適用した例について
説明したが、本発明は転写フィルムやラミネート用フィ
ルムの歪補正一般に広く利用することができる。たとえ
ば、成形手段を用いる缶や、樹脂を用いた成形品（たと
えば、インモールド成形品やシュリンク・フィルム）を
製造する工程において、成形前に絵柄を印刷する際に、
素材の伸縮によって絵柄の歪みが生じるが、このような
場合にも、本発明によって得られた補正済絵柄を印刷し
ておけば成形後の歪みのない絵柄を得ることができる。

上述の実施例では転写フィルムの歪補正を例にとって
説明した。このような転写フィルムは最終的には成形品
から剥離されるものであるが、最終的に成形品に接着さ
れたまま製品の一部となるようなラミネート用フィルム
についても全く同様に適用できる。

〔発明の効果〕

以上のとおり本発明によれば、基準パターンの印刷さ
れた絵柄フィルムを成形品に合わせて成形し、成形品表
面の歪パターンを所定の投影面に投影した投影歪パター
ンを得て、この投影歪パターンに歪みのない正規の絵柄
の投影像を第１座標系上で重ね合わせ、基準パターンが
作成された第２座標系上に第１座標系上の絵柄の写像を
求め、この写像を補正した絵柄の版下として用いるよう
にしたため、版下の補正を容易に、かつ、正確に行うこ
とができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は射出同時絵付法を行う一般的な装置の基本構成
図、第２図は射出同時絵付法の説明図、第３図は射出同
時絵付法を行った結果歪んだ転写フィルムを示す図であ
る。第４図（ａ）は本発明に係る転写フィルム歪補正装
置の基本構成を示すブロック図、第４図（ｂ）は同図
（ａ）に示す装置のうちの歪補正処理部の詳細説明図、
第５図は転写フィルムが成形によって変形することを示
す図、第６図は第４図に示す装置における画像処理部の
処理手順を示す流れ図である。第７図（ａ）〜（ｃ）は
第６図の流れ図に沿った処理結果を示す図であり、同図
（ａ）は二値化処理後のパターン、同図（ｂ）は細線化
処理後のパターン、同図（ｃ）は交点追跡処理後のパタ
ーンをそれぞれ示す。第７図（ｄ）は同図（ａ）の拡大
図、同図（ｅ）は重心を交点に代用することができるこ
とを示す概念図である。第８図は第７図（ｂ）に示す細
線化処理後のパターンの拡大図、第９図は第６図の中の
交点追跡処理の詳細な手順を示す流れ図、第10図は第９
図の中の交点検出処理の詳細な手順を示す流れ図であ
る。第11図は第９図に示す連結数計算の原理を示す図、
第12図は第９図に示す交点追跡処理の概念図、第13図は
第９図に示す交点追跡処理の説明図である。第14図は細
線化処理をせずに交点を求める方法の説明図である。第
15図は第４図に示す装置における歪補正処理部の処理手
順を示す流れ図、第16図は写像演算によって絵柄に生じ
る段差を説明する図、第17図および第18図は本発明によ
るm:n分割法の説明図、第19図は本発明による歪量空間
法の説明図、第20図は本発明による等分割法の説明図、
第21図は本発明による三角形ベクトル比分割法の説明
図、第22図はベクトルデータで表される絵柄についてベ
クトルの細分化を行った後に写像を求める方法の説明
図、第23図はラスターデータで表される絵柄について、
写像の画素抜け補間を行う方法の説明図、第24図は本発
明に係る歪補正処理の手順の概説図、第25図は本発明に
係る歪補正処理の手順に位置合わせの手順を組み合わせ
た概説図、第26図は本発明に係る位置合わせパターンの
具体例を示す図、第27図は位置合わせパターンと基準パ
ターンとを兼ねるパターンの読取り方法を示す図、第28
図は単一の投影平面を用いて歪パターンの入力を行う方
法の説明図、第29図は複数の投影平面を用いて歪パター
ンの入力を行う本発明の一実施例に係る方法の説明図、
第30図は第29図の方法で入力した場合における写像の接
続方法を説明する図、第31図は第29図の方法の問題点を
示す図、第32図は円柱投影面を用いて画像入力を行う本
発明の一実施例に係る方法の説明図、第33図は第32図の
方法で入力した投影歪パターンを示す図、第34図は第32
図の方法で入力する対象となる絵柄を示す図、第35図は
第32図の方法で入力した被補正絵柄を示す図、第36図は
第32図の方法で入力した投影歪パターンおよび被補正絵
柄に基づいて行う写像変換の説明図、第37図は球状投影
面を用いて画像入力を行う本発明の一実施例に係る方法
の説明図、第38図は第37図の方法で入力した画像の展開
状態を示す図である。 １……供給ロール、２……転写フィルム、３……シリン
ダ、４……ヒータ、５……雄型、６……雌型、７……巻
取りロール、８……成形物、９……印刷成形品、11……
歪パターン画像読取装置、12……被補正絵柄入力装置、
13……演算処理装置、14……画像処理部、15……歪補正
処理部、16……記憶装置、17……補正済絵柄出力装置、
18……第１座標系、19……第２座標系、20……写像演算
装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−134281（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−242480（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−242481（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−90275（ＪＰ，Ａ) 特公 平７−61740（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の基準点をもった基準パターンが形成
   された二次元の絵柄フィルムを成形品に合わせて三次元
   立体状に成形したときに、前記基準パターンが歪むこと
   により前記成形品表面に得られる歪パターンをｎ枚の投
   影平面に投影し、各投影平面ごとに得られるｎ個の投影
   歪パターンをそれぞれ別個にｎ個の第１座標系に入力す
   る段階と、 前記成形品に付与した状態の絵柄を前記ｎ枚の各投影平
   面に投影し、この投影された各絵柄を被補正絵柄として
   それぞれ対応する前記ｎ個の第１座標系に入力し、同一
   座標系上で前記各投影歪パターンに重ねる段階と、 前記基準パターンを、ｎ個の第２座標系上で定義する段
   階と、 前記基準パターンにおける基準点と前記投影歪パターン
   における基準点との対応関係に基づいて、前記第１座標
   系上の絵柄の写像をこれに対応する前記第２座標系上に
   求める作業を、ｎ組の座標系対について行う段階と、 前記ｎ個の第２座標系上に求まったｎ個の写像を接続し
   て、１枚の補正絵柄として出力する段階と、 を備えることを特徴とする絵柄フィルム歪補正方法。
2. 【請求項２】複数の基準点をもった基準パターンが形成
   された二次元の絵柄フィルムを成形品に合わせて三次元
   立体状に成形したときに、前記基準パターンが歪むこと
   により前記成形品表面に得られる歪パターンを、前記成
   形品を内包する円柱投影面に投影し、この円柱投影面を
   展開することにより二次元の投影歪パターンを得て、こ
   れを第１座標系に入力する段階と、 前記成形品に付与した状態の絵柄を前記円柱投影面に投
   影し、この円柱投影面を展開することにより得られる二
   次元の被補正絵柄を前記第１座標系に入力し、同一座標
   系上で前記投影歪パターンに重ねる段階と、 前記基準パターンを、第２座標系上で定義する段階と、 前記基準パターンにおける基準点と前記投影歪パターン
   における基準点との対応関係に基づいて、前記第１座標
   系上の絵柄の写像を前記第２座標系上に求める段階と、 前記第２座標系上に求まった写像を補正絵柄として出力
   する段階と、 を備えることを特徴とする絵柄フィルム歪補正方法。
3. 【請求項３】複数の基準点をもった基準パターンが形成
   された二次元の絵柄フィルムを成形品に合わせて三次元
   立体状に成形したときに、前記基準パターンが歪むこと
   により前記成形品表面に得られる歪パターンを、前記成
   形品を内包する球状投影面に投影し、この球状投影面を
   展開することにより二次元の投影歪パターンを得て、こ
   れを第１座標系に入力する段階と、 前記成形品に付与した状態の絵柄を前記球状投影面に投
   影し、この球状投影面を展開することにより得られる二
   次元の被補正絵柄を前記第１座標系に入力し、同一座標
   系上で前記投影歪パターンに重ねる段階と、 前記基準パターンを、第２座標系上で定義する段階と、 前記基準パターンにおける基準点と前記投影歪パターン
   における基準点との対応関係に基づいて、前記第１座標
   系上の絵柄の写像を前記第２座標系上に求める段階と、 前記第２座標系上に求まった写像を補正絵柄として出力
   する段階と、 を備えることを特徴とする絵柄フィルム歪補正方法。