JP4249340B2

JP4249340B2 - データ三次元化装置およびエンボス形状シミュレーション装置

Info

Publication number: JP4249340B2
Application number: JP19098799A
Authority: JP
Inventors: 智孝野田
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1999-07-05
Filing date: 1999-07-05
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2019-07-05
Also published as: JP2001022955A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、多値画像データのように二次元平面に存在する多値データをポリゴンを用いて高速に三次元化する方法および装置に関すると共に、エンボス版作成の元となる複数の二値画像データを三次元化して立体表現することにより、エンボス形状のシミュレーションを行うことが可能なエンボス形状表示方法、エンボス形状シミュレーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、建材製品の表面装飾用には、凹凸を有する化粧シートが広く利用されている。このような化粧シートが有する凹凸はシート基材にエンボス版を用いてエンボス加工することにより行われている。エンボス加工により複数の段差を持つシートを作成する場合を考えてみる。図６（ａ）、（ｂ）に複数の段差を持つエンボスシートの一例を示す。図６（ａ）は複数の段差を持つエンボスシートの平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の破線Ａにおける断面図である。図６（ａ）において、最も外側の部分はエンボス加工されていない領域を示し、内側の薄く網掛けした部分は浅い段差、最も内側の濃く網掛けした部分は深い段差を示している。
【０００３】
シートに対してエンボス加工を行うエンボス版は、二値画像を用いて刷版を行うことにより１段ごとに段差が形成される。このため、複数の段差を持つエンボス版を作成するためには、段差数分の刷版処理が必要となる。そのため、図６（ａ）、（ｂ）に示すような複数の段差を有するエンボスシートを加工するためのエンボス版を作成する場合、図６（ｃ）、（ｄ）に示すような２つの２値画像を用いて２回刷版を行うことにより、必要なエンボス版を作成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにエンボス加工を行う場合、エンボスシートまたはエンボス版が実際にどのような形状になるかは、実際にエンボス加工あるいは刷版を行わなければ確認することができない。エンボス版作成の元になる二値画像を三次元表現して表示するにしても、それぞれでは複数の段差を表現することができない。また、エンボス版作成に使用される二値画像とは別に、複数段差を有するエンボス版を表現する多値画像を作成しておき、三次元表現して表示することも可能であるが、各画素ごとに値を三次元表現に変換するため、非常に処理負荷を要する。
本発明は、上記のような点に鑑み、多値画像データのように二次元平面に定義された多値データを、ポリゴンを用いて高速に三次元化する装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明では、多値画像を入力し、入力された多値画像の領域を所定の領域に分割し、分割された領域内の全画素の値が同一であるかどうかを調べ、領域内の全画素の値が同一である場合にその領域をその全画素の値に基づいてポリゴン化し、全画素の値が同一でない場合にその領域をさらに分割し、分割した領域に対して全画素の値が同一であるかどうかを調べる処理、ポリゴン化する処理、領域をさらに分割する処理を画像領域全体がポリゴン化されるまで再帰的に行い、ポリゴン化された各平面の側辺を一辺とし、前記画像領域と垂直な面をポリゴン化することを特徴とする。請求項１に記載の発明では、多値画像を所定の領域に分割し、領域内の全画素の値が同一であるものから順にポリゴン化することにより、三次元化を行うようにしたので、各画素値ごとに画像領域と垂直方向の座標値を決定して三次元化する手法に比べ、高速に三次元化を行うことが可能になる。
【０００６】
請求項２に記載の発明では、複数の二値画像から多値画像を生成して当該多値画像を入力し、入力された多値画像の領域を所定の領域に分割し、分割された領域内の全画素の値が同一であるかどうかを調べ、全画素の値が同一である場合に当該領域をその全画素の値に基づいてポリゴン化し、全画素の値が同一でない場合にその領域をさらに分割し、分割した領域に対して全画素の値が同一であるかどうかを調べる処理、ポリゴン化する処理、領域をさらに分割する処理を画像領域全体がポリゴン化されるまで再帰的に行い、ポリゴン化された各平面の側辺を一辺とし、前記画像領域と垂直な面をポリゴン化し、ポリゴン化により得られる三次元データを二次元平面に投影して二次元投影データを生成し、生成された二次元投影データを表示することを特徴とする。請求項２に記載の発明では、複数の二値画像から多値画像を生成して、この多値画像に対して、請求項１に記載された三次元化の手法を適用することにより三次元データを生成し、この三次元データを投影した二次元投影データを表示するようにしたので、複数の二値画像の画素値に基づいて、これらの合成画像の立体表現が容易になる。そのため、二値画像としてエンボス版の元画像を用いれば、エンボス形状のシミュレーションが可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は本発明によるデータ三次元化方法の一実施形態を示すフローチャートである。まず、パラメータの入力を行う（ステップＳ１）。パラメータとしては、三次元化する多値画像データを特定するためのＩＤ、ポリゴンの色、二次元平面に投影する際の視点位置等がある。
【０００８】
次に、ステップＳ１で指定された多値画像データに対して、画素値が同一の領域を画像領域に平行なポリゴンに置き換えることによりポリゴン化する（ステップＳ２）。ステップＳ２で生成される画像領域に平行なポリゴンを、以下、平面ポリゴンと呼ぶことにする。ステップＳ２におけるポリゴン化処理を図２を用いて説明する。
【０００９】
図２（ａ）は、処理対象となる多値画像を示しており、この多値画像は０、１、２の３段階の値をとるものとする。図２（ａ）において、網掛けされていない領域は画素値が０、薄く編み掛けされた画像領域内右下の領域は画素値が１、濃く編み掛けされた画像領域内左上の領域は画素値が２であるものとする。まず、図２（ｂ）に示すように画像領域全体を複数の正方形領域に分割する。最初に分割する領域の数は、あらかじめ設定しておくことが可能である。ここでは、４×４の１６領域に分割しているが、もちろん最初に２×２の４領域に分割することも可能である。また、図２の例では処理対象となる多値画像が正方形であるが、処理対象が長方形である場合は、最初に、縦と横の辺の長さの最大公約数となる大きさの正方形に分割する。図２（ｂ）のように領域の分割を行ったら、続いて、分割された各正方形領域内において全画素の値が同一であるかどうかを調べる。全画素の値が同一である正方形領域は、そのままポリゴン化される。図２（ｃ）にポリゴン化されず、残った画像領域のみを示す。続いて、この残った画像領域の各正方形領域を４つに分けてさらに小さい正方形領域に分割する。この状態を図２（ｄ）に示す。ここで、再び各正方形領域内において全画素の値が同一であるかどうかを調べ、全画素の値が同一である正方形領域は、そのままポリゴン化される。この時点でもポリゴン化されずに残った画像領域を図２（ｅ）に示す。この後、さらに、分割とポリゴン化を繰り返し、全画像領域がポリゴン化されたらステップＳ２の処理を終了する。
【００１０】
ステップＳ２の処理をフローチャートで示すと図３のようになる。図２（ａ）に示すような多値画像データは、ステップＳ１１において、図２（ｂ）に示すように領域分割される。ステップＳ１２において、ポリゴン化された後、ステップＳ１３では、ポリゴン化されていない画像領域があるかどうか確認する。図２（ｃ）に示すように、ポリゴン化されていない画像領域がある場合、ステップＳ１１に戻って、図２（ｄ）に示すように再度領域分割を行う。ステップＳ１３において、ポリゴン化されていない領域が残っていないと判断されたら、処理を終了する。
【００１１】
ステップＳ２のように、複数の領域に分割して、領域ごとに順次ポリゴン化すると、特に画像全体において画素値の変化が少ない場合に高速に処理することが可能になる。画素値の変化が少ない場合、最初に分割した比較的大きな正方形領域で画素値が全て同一であることが多い。この場合、この大きな正方形領域を三角形状である２つのポリゴンで置き換えることができる。こうすることにより、画素ごとにｚ軸方向の値を割り当てていくよりも高速化が図られる。
【００１２】
ステップＳ２における処理により、図２（ａ）に示す多値画像から生成された平面ポリゴンを図４（ａ）に示す。図４では、多値画像領域に対応する平面をＸＹ平面とし、多値画像における画素値をｚ軸方向にとっている。また、図４（ａ）においては、平面ポリゴンはｚ軸方向の値に関わらず、全て同一の網掛けで示している。ステップＳ３では、ポリゴン化していない側面の部分のポリゴン化を行う。これは、高さ（ｚ軸方向）０以外の平面ポリゴンの側辺から高さ０に下りる面を全てポリゴン化することにより行う。このステップＳ３で作成されるポリゴンを側面ポリゴンと呼ぶことにする。平面ポリゴンに加え、側面ポリゴンが作成された状態を図４（ｂ）に示す。各平面、側面には設定により任意の色を付すことができるが、平面の色は均一色で平面の高さごとに異ならせ、側面は面内で高さ方向にグラデーションが掛かるようにしておくと、後に二次元平面に投影して表示を行ったときに、よりリアルな立体感を表現することができる。ステップＳ３までの処理で元の多値画像データが三次元化されることになる。
【００１３】
ステップＳ４では、ポリゴン化されたデータを二次元平面に投影することにより、表示用または印刷用のデータを作成する。ポリゴンで表現された三次元データを二次元平面に投影したデータに変換する手法は、広く一般に行われているレンダリング手法で実現可能であるので、ここでは、詳細な説明は省略する。生成された二次元投影データを用いて表示手段等に表示したり、プリンタから印刷することが可能になる。
【００１４】
上述の例では、図２（ａ）に示すような多値画像を処理対象としたが、代わりに複数の二値画像を処理対象とすることも可能である。例えば、図６（ｃ）、（ｄ）に示すような２つの二値画像を処理対象とする場合について説明する。まず、ステップＳ１において、２つの二値画像のそれぞれのＩＤを指定する。続いて、ステップＳ２では、指定された２つの二値画像から１つの多値画像を生成する。これは、２つの二値画像において値が共に０の画素位置に対応する画素の値を０、どちらか一方の二値画像において値が１の画素位置に対応する画素の値を１、２つの二値画像において値が共に１の画素位置に対応する画素の値を２とすることにより行われる。例えば、図６（ｃ）、（ｄ）に示すような２つの二値画像からは、図６（ａ）に示すような多値画像が得られる。このような多値画像が得られた後は、上述の例と同様にステップＳ２以降の処理が行われる。
【００１５】
複数の二値画像としてエンボス版の元となる画像を適用すれば、これを三次元化し、その二次元投影画像を表示することにより、実際にエンボス版、エンボスシートの作成を行わなくても、仕上がり状態をシミュレーションすることが可能となる。
【００１６】
次に、上記のような方法を実行するためのデータ三次元化装置の装置構成について説明する。図５はデータ三次元化装置の構成を示すブロック図である。図５に示すように、データ三次元化装置はパラメータ入力手段１、多値画像入力手段２、平面ポリゴン生成手段３、側面ポリゴン生成手段４、投影データ生成手段５、表示手段６、データ出力手段７により構成される。
【００１７】
パラメータ入力手段１は、図１におけるステップＳ１の処理を実行するものであり、処理対象とする多値画像の指定、生成される平面ポリゴン、側面ポリゴンの色、ポリゴンを投影する際の視点位置等が入力可能である。現実には、キーボードやマウス等で実現できる。多値画像入力手段２は、ハードディスク等の記憶媒体にあらかじめ記憶されているデジタルデータである多値画像をパラメータ入力手段１で入力されたＩＤに従って抽出し、平面ポリゴン生成手段３に渡す機能を有する。平面ポリゴン生成手段３、側面ポリゴン生成手段４、投影データ生成手段５は、それぞれ図１のステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ４の処理を実行するものであり、現実には、コンピュータとコンピュータに搭載された専用のプログラムにより実現される。表示手段６は、投影データ生成手段５により生成された二次元投影データを表示するものであり、ＣＲＴディスプレイ等で実現できる。データ出力手段７としては、デジタルデータ出力用にはハードディスク等の記憶装置、紙媒体出力用にはカラープリンタ等が利用できる。
【００１８】
図５に示すデータ三次元化装置は、パラメータ入力手段１からエンボス版作成の元となる複数の二値画像を指定して、多値画像入力手段２により多値画像を生成して入力し、表示手段６によりエンボス版またはエンボスシートの立体表現を行うことにより、エンボス形状シミュレーション装置として機能する。
【００１９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明で作成した三次元データは、多種多様な用途に適用可能である。例えば、上述のように複数の二値画像としてエンボス版作成用の元データを適用して三次元化し、これを二次元に投影したデータを表示することにより、エンボスシートの凹凸の状態のシミュレーションを行うことができる。これにより、オペレータはエンボス版作成前に所望のデータが得られるまで何度でも修正が可能となる。
また、処理対象として高度情報を有する地図画像を用いれば、等高線を立体的に表現した状態のデータを作成することが可能になる。
【００２０】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、多値画像を所定の領域に分割し、領域内の全画素の値が同一であるものから順にポリゴン化することにより、三次元化を行うようにしたので、各画素値ごとに画像領域と垂直方向の座標値を決定して三次元化する手法に比べ、高速に三次元化を行うことが可能になる。
また、複数の二値画像から多値画像を生成して、この多値画像に対して、上記の三次元化の手法を適用することにより三次元データを生成し、この三次元データを投影した二次元投影データを表示するようにしたので、複数の二値画像の画素値に基づいて、これらの合成画像の立体表現が容易になる。そのため、二値画像としてエンボス版の元画像を用いれば、エンボス形状のシミュレーションが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るデータ三次元化方法を示すフローチャートである。
【図２】図１のステップＳ２の処理における画像領域の様子を示す図である。
【図３】図１のステップＳ２の処理を示すフローチャートである。
【図４】図１のステップＳ２、Ｓ３において生成されるポリゴンの様子を示す図である。
【図５】本発明に係るデータ三次元化装置の構成を示すブロック図である。
【図６】複数の段差を有するエンボスシートおよびエンボスシートを作成する元となる複数の二値画像を示す図である。
【符号の説明】
１・・・パラメータ入力手段
２・・・多値画像入力手段
３・・・平面ポリゴン生成手段
４・・・側面ポリゴン生成手段
５・・・投影データ生成手段
６・・・表示手段
７・・・データ出力手段

Claims

多値画像を入力する多値画像入力手段と、
入力された多値画像の領域を所定の領域に分割する機能と、分割された領域内の全画素の値が同一であるかどうかを調べる機能と、前記全画素の値が同一である場合に当該領域をその全画素の値に基づいてポリゴン化する機能と、前記全画素の値が同一でない場合に当該領域をさらに分割する機能を有し、分割した領域に対して前記全画素の値が同一であるかどうかを調べる処理、前記ポリゴン化する処理、前記領域をさらに分割する処理を前記画像領域全体がポリゴン化されるまで再帰的に行う機能を有する平面ポリゴン生成手段と、
前記平面ポリゴン生成手段によりポリゴン化された各平面の側辺を一辺とし、前記画像領域と垂直な面をポリゴン化する側面ポリゴン生成手段と、
を有することを特徴とするデータ三次元化装置。
必要なパラメータを入力するパラメータ入力手段と、
複数の二値画像から多値画像を生成して当該多値画像を入力する多値画像入力手段と、
入力された多値画像の領域を所定の領域に分割する機能と、分割された領域内の全画素の値が同一であるかどうかを調べる機能と、前記全画素の値が同一である場合に当該領域をその全画素の値に基づいてポリゴン化する機能と、前記全画素の値が同一でない場合に当該領域をさらに分割する機能を有し、分割した領域に対して前記全画素の値が同一であるかどうかを調べる処理、前記ポリゴン化する処理、前記領域をさらに分割する処理を前記画像領域全体がポリゴン化されるまで再帰的に行う機能を有する平面ポリゴン生成手段と、
前記平面ポリゴン生成手段によりポリゴン化された各平面の側辺を一辺とし、前記画像領域と垂直な面をポリゴン化する側面ポリゴン生成手段と、
ポリゴン化により得られる三次元データを二次元平面に投影して二次元投影データを生成する投影データ生成手段と、
当該二次元投影データを表示する表示手段と、
を有することを特徴とするエンボス形状シミュレーション装置。