JP4123774B2

JP4123774B2 - テクスチャマッピング装置

Info

Publication number: JP4123774B2
Application number: JP2001390411A
Authority: JP
Inventors: 浩一藤原; 浩次藤原
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2021-12-21
Also published as: US20030117411A1; JP2003196673A; US6970174B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のテクスチャ画像をつなぎ合わせるようにして３次元モデルの表面にマッピングするテクスチャマッピング方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータグラフィックスにおいて、３次元物体を表示する方法として、３次元形状データで表された物体の表面に色彩と模様とを含む２次元カラー画像、すなわちテクスチャを貼り付けるテクスチャマッピングがある。例えば、３次元モデルの全周にテクスチャマッピングを行うためには、異なる方向から撮影された複数のテクスチャ画像をつなぎ合わせるようにしてマッピングする必要がある。隣接するテクスチャ画像は、重複部分を有するように予め撮影される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
光切断法などを利用した３次元形状入力機器によって物体のモデリングを行う場合、３次元形状データには機器の仕様による程度の差こそあれ必ず誤差が含まれる。また、３次元物体を表現する方法として、シルエット法の一種であるＶＩ（Volume Intersection ）で作成したポリゴンメッシュを元に３角ベジェによるスプライン曲面モデルを生成し、その曲面をシルエットを通る視線にフィッティングする方法（ Steve Sullivan and Jean Ponce, “Automatic Model Construction and Pose Estimation From Photographs Using Triangular Splines, ” IEEE Trans. PAMI, 20(10), pp.1091-1097, 1998.）がある。そして、曲面のフィッティングにおいて、曲面が実際の物体どおりの形状を表現することができない場合がある。このように誤差を含む３次元形状データに対して、物体を撮影したテクスチャ画像をマッピングすると、誤差の影響として、３次元形状データを２次元画像（テクスチャ画像）上に投影した像の境界（輪郭）と、テクスチャ画像内の被写体と背景との境界とにずれが生じる。その結果、背景色を含んだテクスチャマッピングが行われてしまうという問題があった。
【０００４】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、隣接する２枚のテクスチャ画像のつなぎ目での背景色の混ざり込みをなくし、自然な３次元モデルを生成することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、各テクスチャ画像について、マッピングすべき物体情報領域であるテクスチャ部分とその他の領域である背景部分との境界を抽出し、それにより得られた境界情報に基づいて、１画素または複数画素からなる区画ごとに重み（評価値）を設定し、その重みを適用して画素ごとにマッピング値を算出する。テクスチャ画像は実在する物体（被写体）の撮影画像である。テクスチャ部分とは、撮影画像に映り込んだ被写体である。重みの設定においては、境界から遠ざかるにつれて重みを大きくする。複数のテクスチャ画像をつなぎ合わせるとき、重複部分について重み付け平均によってマッピング値を算出する。つまり、あるマッピング位置に対応する第１のテクスチャ画像の画素と第２のテクスチャ画像の画素のうち、境界から遠い方の画素の情報を他方よりも重要視する。
【０００６】
本発明に係るテクスチャマッピング装置は、例えばパーソナルコンピュータまたはワークステーションを用いて実現される。本発明に係る方法を実行するためのプログラムは、半導体メモリ、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、または光磁気ディスクといった記録媒体に格納される。記録媒体に格納されたプログラムは、主メモリ上に適時ローディングされ、プロセッサによって実行される。記録媒体がネットワークなどの通信回線で結ばれたサーバに設けられている場合には、通信回線を介してサーバからプログラムが読み取られまたはダウンロードされる。プログラムは、種々のＯＳ、プラットホーム、システム環境、またはネットワーク環境の下で動作するように供給可能である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施に係るコンピュータの概略構成図である。
コンピュータ１０は、本体１１、ディスプレイ１２、キーボード１３、およびマウス１４を有したデータ処理システムである。コンピュータ１０には、ＣＤ−ＲＯＭ１７または他の媒体１８に記録されているプログラムがインストールされている。このプログラムは、コンピュータ１０をテクスチャマッピング装置として機能させる。
【０００８】
テクスチャマッピング装置は、図２に示す４つのブロック１０１，１０２，１０４からなり、マッピング位置が部分的に重複する複数のテクスチャ画像をつなぎ合わせるようにして３次元モデルの表面にマッピングする。ブロック１０１は、各テクスチャ画像について、テクスチャ部分と背景部分との境界を抽出する切出し処理を行う。ブロック１０２は、テクスチャ部分を細分化した区画ごとに、境界の抽出で得られた境界情報を用いて、境界からの距離に応じた重み付けをする評価処理を行う。ブロック１０３は、複数のテクスチャ画像の重複部分について重み付け平均によってマッピング値を算出するブレンド処理を行う。ブロック１０４は、複数のテクスチャ画像のうちのテクスチャ部分を３次元モデルの表面にマッピングする。
【０００９】
図３は３次元モデルおよびテクスチャ画像の一例を示す図、図４は境界抽出の概念図である。
図３において、３次元モデル５０および３つのテクスチャ画像６１，６２，６３は仮想３次元空間に配置されている。３次元モデル５０は、実在する物体（例では鳥の置物）の形状を３次元入力装置によってデータ化したものであり、多数のポリゴンで表現されている。テクスチャ画像６１〜６３は、上記物体の撮影画像であり、撮影時のモデルとカメラとの位置関係に対応するように３次元モデル５０に対して仮想的に配置されている。テクスチャ画像６１の撮影範囲は、テクスチャ画像６２、６３の双方と部分的に重複している。
【００１０】
３次元モデル５０へのテクスチャマッピングに際して、テクスチャ画像６１〜６３のそれぞれについて、テクスチャ部分と背景部分との境界が抽出される。図４では、テクスチャ画像６１をテクスチャ部分７１Ａと背景部分７１Ｂとに領域分けした切出し画像７１が生成されている。切出し画像７１は、テクスチャ部分７１Ａと背景部分７１Ｂとの境界７１０の画素位置を表す。このような領域分けは、クロマキー処理に代表される画像処理で実現することができる。また、オペレータがマウスでテクスチャ部分７１Ａの輪郭をなぞる手動の領域分けを行ってもよい。
【００１１】
図５はテクスチャマッピング装置の動作の概略を示すフローチャート、図６はテキスチャの重み付けに係る評価関数の一例を示すグラフである。
まず、マッピングに用いる全てのテクスチャ画像に対して、テクスチャ部分（被写体）の切出しを行う（＃１）。この処理によって、テクスチャ部分と背景部分との境界線を表す境界情報を得る。
【００１２】
次に、それぞれのテクスチャ画像において、境界情報を用いて各画素に対する評価値を算出する。すなわち画素の重み付けをする（＃２）。評価値の算出方法は次のとおりである。
【００１３】
１つの画素に注目し、その画素からテクスチャ部分と背景部分との境界までの最短距離を算出する。算出した距離に基づき、図６に示す評価関数を適用して評価値を算出する。番号ｉのテクスチャ画像におけるｊ番目の画素（注目画素）の評価値ｅ_ijは次式で表される。
【００１４】
ｅ_ij＝ｆ（ｄ）
ｆ（ｄ）：評価関数
ｄ：注目画素から境界までの最短距離
図６の評価関数によれば、境界付近にある画素に対応したモデル上のポリゴンついては評価値は小さくなり、境界から離れるにつれて評価値は大きくなる。一定距離以上離れたポリゴンについては、評価値はある一定の値（最大評価値）となる。また、注目画素が被写体外部（背景部分）に存在する場合は、評価値は０となる。この場合は、注目画素から境界までの距離を算出する必要はない。
【００１５】
最後に重み付け平均によるテクスチャマッピングを行う（＃３）。３次元モデルの各ポリゴンをテクスチャ画像に投影し、ポリゴンに対してカラーを割り当てる。複数枚のテクスチャ画像に対して投影可能な部分については、ポリゴンが投影された領域に存在する画素に割り当てられた評価値を重みとし、重み付け平均によりテクスチャブレンディングを行う。ブレンドした結果をポリゴンに割り当ててテクスチャマッピングを行う。これにより物体色と背景色との混合がなくなり、自然なマッピング結果が得られる。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１ないし請求項５の発明によれば、隣接する２枚のテクスチャ画像のつなぎ目での背景色の混ざり込みをなくし、自然なテクスチャ付き３次元モデルを生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に係るコンピュータの概略構成図である。
【図２】テクスチャマッピング装置の機能構成を示す図である。
【図３】３次元モデルおよびテクスチャ画像の一例を示す図である。
【図４】境界抽出の概念図である。
【図５】テクスチャマッピング装置の動作の概略を示すフローチャートである。
【図６】テキスチャの重み付けに係る評価関数の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
６１，６２，６３テクスチャ画像
５０３次元モデル
７１Ａテクスチャ部分
７１Ｂ背景部分
７１０境界
１０テクスチャマッピング装置
１０１ブロック（テクスチャ切出し手段）
１０２ブロック（テクスチャ評価手段）
１０３ブロック（テクスチャブレンド手段）

Claims

物体の３次元モデルの表面に前記物体を部分的に重複するように異なる方向から背景と共に撮影した撮影画像である複数のテクスチャ画像をつなぎ合わせるようにしてマッピングするためのテクスチャマッピング装置であって、
各テクスチャ画像について、前記物体の映り込んだテクスチャ部分と残りの部分である背景部分との境界を抽出するテクスチャ切出し手段と、
前記テクスチャ部分を細分化した区画ごとに、前記境界の抽出で得られた境界情報を用い、予め定められた距離と重みとの関係を適用して、境界からの距離に相関する重み付けを行うテクスチャ評価手段と、
仮想３次元空間に前記３次元モデルおよび前記複数のテクスチャ画像を撮影時の位置関係に対応するように配置して前記３次元モデルを前記複数のテクスチャ画像に投影し、前記３次元モデルのうちの前記複数のテクスチャ画像に対して投影可能な部分について前記テクスチャ評価手段による重み付けの重み付け平均によってマッピング値を算出してつなぎ目での背景色の混ざり込みを軽減するテクスチャブレンド手段と、を備えた
ことを特徴とするテクスチャマッピング装置。
前記テクスチャ評価手段は、境界から一定距離以上離れるまで境界から遠ざかるにつれて重みを大きくし、一定距離以上離れると重みを一定とする重み付けを行う
請求項１に記載のテクスチャマッピング装置。
物体の３次元モデルの表面に前記物体を部分的に重複するように異なる方向から背景と共に撮影した撮影画像である複数のテクスチャ画像をつなぎ合わせるようにしてマッピングするためのコンピュータプログラムであって、
コンピュータを、
各テクスチャ画像について、前記物体の映り込んだテクスチャ部分と残りの部分である背景部分との境界を抽出するテクスチャ切出し手段、
前記テクスチャ部分を細分化した区画ごとに、前記境界の抽出で得られた境界情報を用い、予め定められた距離と重みとの関係を適用して、境界からの距離に相関する重み付けを行うテクスチャ評価手段、
および仮想３次元空間に前記３次元モデルおよび前記複数のテクスチャ画像を撮影時の位置関係に対応するように配置して前記３次元モデルを前記複数のテクスチャ画像に投影し、前記３次元モデルのうちの前記複数のテクスチャ画像に対して投影可能な部分について前記テクスチャ評価手段による重み付けの重み付け平均によってマッピング値を算出してつなぎ目での背景色の混ざり込みを軽減するテクスチャブレンド手段として機能させる
ことを特徴とするコンピュータプログラム。
前記テクスチャ評価手段は、境界から一定距離以上離れるまで境界から遠ざかるにつれて重みを大きくし、一定距離以上離れると重みを一定とする重み付けを行うものである
請求項３に記載のコンピュータプログラム。
請求項３または４に記載のコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。