JP5229132B2 - 異方性反射媒体作成装置、異方性反射媒体作成方法、モザイク画像作成装置、モザイク画像作成方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、異方性反射媒体作成装置、特に、３Ｄ（三次元）モデルから算出する法線ベクトルと深度情報を用いてセルの配置位置と配置角度を決定する異方性反射媒体作成装置等に関する。

従来から、紙、プラスチック、金属といった媒体上に、異方性反射現象を起こす異方性反射特性を有する画像を実体化し、画像を表現するという方法がある。
尚、異方性反射現象とは、媒体の平滑な表面に対し、向きの揃った細かい傷をつけると、媒体の表面に対して入射した光が正反射方向ではない方向に強く反射する現象をいう。以下、異方性反射現象を起こす性質を異方性反射特性ということとする。また、異方性反射現象が生じる表面を持つ媒体を異方性反射媒体ということとする。

特許文献１では、異方性反射現象を起こす異方性反射特性を有する画像を実体化し、画像の立体感を表現する方法が提案されている。この方法は、異方性反射現象を利用して３Ｄ形状の反射の変化を表現し、画像の立体感を表現する。
特許文献１に記載されている方法では、図２１に示すように、画面全体を微細な正方形のセル４１に分割し、各セル４１に対応する位置でのベクトル場の値に基づいて、各セル４１における微細条溝パターンの向きである条溝角度を決定する。そして、条溝角度を有する微細条溝パターンを媒体に形成することで、媒体を観察するときに３Ｄ的な反射像が得られる。

特開２００７−２４８５５２号公報

しかしながら、上記に示す版下データを作成する方法では、セルが対象領域内に図柄に関係なく規則的に並べられるため、３Ｄモデルの輪郭部分や、曲率が大きい箇所、即ち微細条溝の角度が大きく変化する箇所で異方性反射の不連続が目立ち、意匠性を欠く場合がある。例えば、図２２のように、３Ｄモデルの輪郭４２の曲率が大きい箇所において、セル４１ａは背景とみなされるセル、それ以外のセル４１が３Ｄモデルとみなされるセルである。この版下データを用いて作成された媒体を観察すると、セル４１ａの境界が視認され、ギザギザしたように見える。セルは本来の画像と無関係に分割されているので、セル４１ａの境界が視認されることは意匠性を欠くことになる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、セルの境界が視認され難く、意匠性の高い異方性反射媒体を作成する異方性反射媒体作成装置を提供することである。また、本発明の別の目的としては、３Ｄモデルを入力とし、３Ｄモデルの特徴を活かしたモザイク画の画像を作成するモザイク画像作成装置を提供することである。

前述した目的を達成するために、第１の発明は、複数のセルに分割され、前記セルごとに向きの揃った複数の微細条溝の配置を示す微細条溝パターンの版下データに基づいて立体加工される異方性反射媒体を作成する異方性反射媒体作成装置であって、三次元モデルのデータを保持する手段と、前記微細条溝パターンの向きの分布を示すベクトル場データを保持する手段と、前記セルに配置される微細条溝の太さを示すライン幅、前記微細条溝同士の間隔を示すスペース幅、前記セルの大きさを示すセルサイズ、隣接する前記セルの重心間の距離を示す重心間距離のパラメータを入力するパラメータ入力手段と、前記三次元モデルのデータを用いて、各画素の法線ベクトルと深度情報を算出し、前記法線ベクトルと前記深度情報に基づいて前記セルの配置角度および配置位置を決定するセル生成手段と、注目画素が含まれる前記セルの重心位置の前記微細条溝の向きと、前記パラメータを用いて、前記注目画素の画素値を判定し、前記微細条溝パターンを生成する微細条溝パターン生成手段と、を具備することを特徴とする異方性反射媒体作成装置である。

前記セル生成手段は、前記法線ベクトル、および前記深度情報に基づいて、前記三次元モデルの境界および前記三次元モデルの曲率の大きい部分であるガイドラインを抽出する。前記セル生成手段は、画素ごとに最近傍の前記ガイドラインを円状探索し、画素から最近傍の前記ガイドラインへのベクトルを算出し、前記ベクトルに基づいて前記配置角度を決定する。そして、前記セル生成手段は、前記ガイドラインから前記セルサイズの間隔を有する配置ラインを算出し、前記配置ライン上に前記重心位置を決定し、前記配置角度および前記重心位置から前記配置位置を決定する。
三次元モデルの輪郭や曲率の大きい箇所等をガイドラインとしてセルを配置した版下データに基づいて媒体を加工することにより、従来、本来の図柄と無関係に視認されていたセルの境界が視認されにくくなり、本来の意匠性の高い異方性反射媒体を作成することが可能となる。

また、前記セル生成手段は、前記重心間距離を用いて前記セルの重なり制御をする。これにより、異方性反射媒体全体の各セルの重なりや隙間を均一にすることができる。

第２の発明は、複数のセルに分割され、前記セルごとに向きの揃った複数の微細条溝の配置を示す微細条溝パターンの版下データに基づいて立体加工される異方性反射媒体を作成する異方性反射媒体作成方法であって、前記セルに配置される微細条溝の太さを示すライン幅、前記微細条溝同士の間隔を示すスペース幅、前記セルの大きさを示すセルサイズ、隣接する前記セルの重心間の距離を示す重心間距離のパラメータを入力するパラメータ入力ステップと、三次元モデルのデータを用いて、各画素の法線ベクトルと深度情報を算出し、前記法線ベクトルと前記深度情報に基づいて前記セルの配置角度および配置位置を決定するセル生成ステップと、注目画素が含まれる前記セルの重心位置の前記微細条溝の向きと、前記パラメータを用いて、前記注目画素の画素値を判定し、前記微細条溝パターンを生成する微細条溝パターン生成ステップと、を含むことを特徴とする異方性反射媒体作成方法である。

第３の発明は、正方形のタイルが充てんされるモザイク画像を作成するモザイク画像作成装置であって、三次元モデルのデータを保持する手段と、前記タイルの大きさを示すタイルサイズ、隣接する前記タイルの重心間の距離を示す重心間距離のパラメータを入力するパラメータ入力手段と、前記三次元モデルのデータを用いて、各画素の法線ベクトルと深度情報を算出し、前記法線ベクトルと前記深度情報に基づいて前記タイルの配置角度および配置位置を決定するタイル生成手段と、前記タイルに配色を施す配色手段と、を具備することを特徴とするモザイク画像作成装置である。

第４の発明は、正方形のタイルが充てんされるモザイク画像を作成するモザイク画像作成方法であって、前記タイルの大きさを示すタイルサイズ、隣接する前記タイルの重心間の距離を示す重心間距離のパラメータを入力するパラメータ入力ステップと、三次元モデルのデータを用いて、各画素の法線ベクトルと深度情報を算出し、前記法線ベクトルと前記深度情報に基づいて前記タイルの配置角度および配置位置を決定するタイル生成ステップと、前記タイルに配色を施す配色ステップと、を含むことを特徴とする、モザイク画像作成方法である。

第５の発明は、コンピュータを第１の発明の異方性反射媒体作成装置として機能させるプログラムである。

第６の発明は、コンピュータを第３の発明のモザイク画像作成装置として機能させるプログラムである。

本発明により、セルの境界が視認され難く、意匠性の高い異方性反射媒体を作成する異方性反射媒体作成装置、および３Ｄモデルを入力とし、３Ｄモデルの特徴を活かしたモザイク画の画像を作成するモザイク画像作成装置等を提供することができる。

本発明に係る異方性反射媒体作成装置１、モザイク画像作成装置２を実現するコンピュータのハードウェア構成図 異方性反射媒体作成装置１の機能の概要を示すブロック図 パラメータ入力手段３２により入力するセルサイズ４５、重心間距離４７を示す図 パラメータ入力手段３２により入力するスペース幅５１、ライン幅５３を示す図 異方性反射媒体作成装置１が行う版下データ作成処理の流れを示すフローチャート ３Ｄモデルのエッジおよびリッジ抽出で用いるラプラシアンフィルタの一例を示す図 画素から最近傍ガイドラインまでの距離を算出するための円状探索の一例を示す図 画素から最近傍ガイドラインへのベクトルの算出の一例を示す図 画素から複数の最近傍ガイドラインを発見した場合のベクトルの算出の一例を示す図 画素から最近傍ガイドラインまでの距離を用いたセル４１の配置ラインの一例を示す図 セル４１の重なり制御の一例を示す図 セル４１の配置位置の算出の一例を示す図 注目画素７１の画素値算出の一例を示す図 ３Ｄモデルの一例を示す図 異方性反射媒体作成装置１で作成した版下データの一例を示す図 モザイク画像作成装置２の機能の概要を示すブロック図 パラメータ入力手段７２により入力するタイルサイズ８５、重心間距離８７を示す図 モザイク画像作成装置２が行うモザイク画像作成処理の流れを示すフローチャート モザイク画像作成装置２で作成したモザイク画像の一例を示す図 ３Ｄモデルの一例を示す図 モザイク画像作成装置２で作成したモザイク画像の一例を示す図 従来技術における版下データの一例を示す図

以下、図面に基づいて本発明に係る異方性反射媒体作成装置、モザイク画像作成装置の実施形態を詳細に説明する。
最初に、図１を参照しながら、本発明に係る異方性反射媒体作成装置１、モザイク画像作成装置２の概要について説明する。異方性反射媒体作成装置１は、複数のセルに分割され、前記セルごとに向きの揃った複数の微細条溝の配置を示す微細条溝パターンの版下データを作成する。
図１は、本発明に係る異方性反射媒体作成装置１、モザイク画像作成装置２を実現するコンピュータのハードウェア構成図である。尚、図１のハードウェア構成は一例であり、用途、目的に応じて様々な構成を採ることが可能である。
異方性反射媒体作成装置１、モザイク画像作成装置２は、制御部３、記憶部５、メディア入出力部７、通信制御部９、入力部１１、表示部１３、周辺機器Ｉ／Ｆ部１５等が、バス１７を介して接続される。

制御部３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される。

ＣＰＵは、記憶部５、ＲＯＭ、記録媒体等に格納されるプログラムをＲＡＭ上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス１７を介して接続された各装置を駆動制御し、異方性反射媒体作成装置１、モザイク画像作成装置２が行う後述する処理（図３、図１８等参照）を実現する。
ＧＰＵは、３Ｄグラフィックスの表示に必要な計算処理を実行するもので、記憶部５に格納されている３Ｄモデルを読み出し、３Ｄ座標から２Ｄ（二次元）座標への座標変換等の処理を行い、画像の描画等を実行する。
異方性反射媒体作成装置１およびモザイク画像作成装置２において、３Ｄモデルの読み出しや画像描画はＧＰＵが実行し、画像の画素探索や数式の計算等の処理はＣＰＵが実行する。ＧＰＵおよびＣＰＵ間のデータのやり取りは、テクスチャデータを使用する。

ＲＯＭは、不揮発性メモリであり、コンピュータのブートプログラムやＢＩＯＳ等のプログラム、データ等を恒久的に保持している。
ＲＡＭは、揮発性メモリであり、記憶部５、ＲＯＭ、記録媒体等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、制御部３が各種処理を行う為に使用するワークエリアを備える。

記憶部５は、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）であり、制御部３が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、ＯＳ（オペレーティングシステム）等が格納される。プログラムに関しては、ＯＳ（オペレーティングシステム）に相当する制御プログラムや、後述の処理に相当するアプリケーションプログラムが格納されている。
これらの各プログラムコードは、制御部３により必要に応じて読み出されてＲＡＭに移され、ＣＰＵに読み出されて各種の手段として実行される。

メディア入出力部７（ドライブ装置）は、データの入出力を行い、例えば、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、ＣＤドライブ（−ＲＯＭ、−Ｒ、−ＲＷ等）、ＤＶＤドライブ（−ＲＯＭ、−Ｒ、−ＲＷ等）、ＭＯドライブ等のメディア入出力装置を有する。

通信制御部９は、通信制御装置、通信ポート等を有し、コンピュータとネットワーク１９間の通信を媒介する通信インタフェースであり、ネットワーク１９を介して、他のコンピュータ間との通信制御を行う。

入力部１１は、データの入力を行い、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、テンキー等の入力装置を有する。
入力部１１を介して、コンピュータに対して、操作指示、動作指示、データ入力等を行うことができる。

表示部１３は、ＣＲＴモニタ、液晶パネル等のディスプレイ装置、ディスプレイ装置と連携してコンピュータのビデオ機能を実現するための論理回路等（ビデオアダプタ等）を有する。

周辺機器Ｉ／Ｆ（インタフェース）部１５は、コンピュータに周辺機器を接続させるためのポートであり、周辺機器Ｉ／Ｆ部１５を介してコンピュータは周辺機器とのデータの送受信を行う。周辺機器Ｉ／Ｆ部１５は、ＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４やＲＳ−２３２Ｃ等で構成されており、通常複数の周辺機器Ｉ／Ｆを有する。周辺機器との接続形態は有線、無線を問わない。

バス１７は、各装置間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。

次に、図２、３、４を参照しながら、異方性反射媒体作成装置１の機能を実現する構成について説明する。
図２は、異方性反射媒体作成装置１の機能の概要を示すブロック図、図３は、パラメータ入力手段３２により入力するセルサイズ４５、重心間距離４７を示す図、図４は、パラメータ入力手段３２により入力するスペース幅５１、ライン幅５３を示す図である。

異方性反射媒体作成装置１は、３Ｄモデル３１、パラメータ入力手段３２、セル生成手段３３、ベクトル場データ３４、微細条溝パターン生成手段３５、版下データ３６等を備える。

３Ｄモデル３１は、微細条溝パターンを描画する対象となるモデルのデータで、例えば、３ＤＣＧ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ）ソフトで作成したモデルである。

パラメータ入力手段３２は、図３に示すような異方性反射媒体を作成するための微細条溝パターンのセル４１の大きさ（例えば、セルの辺の長さ）を示すセルサイズ４５、隣接するセル４１の重心４３間の距離を示す重心間距離４７、図４に示すようなセル４１内の微細条溝パターンのライン同士の間隔を示すスペース幅５１、ラインの太さを示すライン幅５３等の各種パラメータを、異方性反射媒体装置１の入力部１１等を介して入力する。微細条溝パターンのラインのピッチ幅５２は、スペース幅５１、ライン幅５３から求めることができる。なお、セルの形状は正方形である。
尚、異方性反射媒体の作製工程において、条溝の中の空気が抜けず、微細条溝パターンがうまく媒体に転写されない場合があるため、各セルに枠をつけることで空気を抜くという方法がある。そのため、版下データを作成する際に各セルに枠をつけるか否かを入力できるようにしても良い。セルに枠をつける場合、セルの枠幅も入力する。

セル生成手段３３は、３Ｄモデル３１から取得した各画素における法線ベクトル、深度情報を用いて、セル４１の配置位置と配置角度を決定する。

ベクトル場データ３４は、微細条溝パターンの向きの分布を記録したデータで、例えば、微細条溝パターンの−４５度から４５度の範囲の向きを０から２５５の画素値に置き換えたグレースケールモードのＴＩＦＦ（Ｔａｇｇｅｄ Ｉｍａｇｅ Ｆｉｌｅ Ｆｏｒｍａｔ）形式画像である。異方性反射媒体は、元の３Ｄモデルから得られる法線ベクトル（三次元ベクトル）の情報を、媒体上の微細条溝（スクラッチ傷）の方向ベクトル（二次元ベクトル）に継承し、元の３Ｄモデルに定義された立体形状を再現するものである。ベクトル場データ３４は、３Ｄモデルの法線ベクトルの情報を継承した方向ベクトルの分布を示す。ベクトル場データ３４の生成方法は、特開２００７−２４８５５２号公報に記載されており、詳細な説明は省略する。異方性反射媒体を作成する場合、セル４１の重心４３に対応するベクトル場データの位置を取得し、この位置のベクトル値を微細条溝パターンの傾きとする。

微細条溝パターン生成手段３５は、ベクトル場データ３４を用いて、各セル４１内に微細条溝パターンを描画する。
版下データ３６は、微細条溝パターン生成手段３５によって判定した画素値の集合である。版下データ３６は、セル生成手段３３により配置位置、配置角度が決定されたセルごとに固有の角度を有する微細条溝パターンが表現されたものである。

次に、図５から図１５を参照しながら、本発明に係る異方性反射媒体作成装置１の詳細について説明する。
図５は、異方性反射媒体作成装置１が行う版下データ作成処理の流れを示すフローチャート、図６は、３Ｄモデルのエッジおよびリッジ抽出で用いるラプラシアンフィルタの一例を示す図、図７は、画素から最近傍ガイドラインまでの距離を算出するための円状探索の一例を示す図、図８は、画素から最近傍ガイドラインへのベクトルの算出の一例を示す図、図９は、画素から複数の最近傍ガイドラインを発見した場合のベクトルの算出の一例を示す図、図１０は、画素から最近傍ガイドラインまでの距離を用いたセル４１の配置ラインの一例を示す図、図１１は、セル４１の重なり制御の一例を示す図、図１２は、セル４１の配置位置の算出の一例を示す図、図１３は、注目画素７１の画素値算出の一例を示す図、図１４は、３Ｄモデルの一例を示す図、図１５は、異方性反射媒体作成装置１で作成した版下データの一例を示す図である。

異方性反射媒体作成装置１の制御部３は、パラメータ入力手段３２により、キーボード等の入力部１１を介して異方性反射媒体を作成するための微細条溝パターンのセル４１の大きさを示すセルサイズ４５、隣接するセル４１の重心４３間の距離を示す重心間距離４７、セルに枠をつけるか否かの設定、微細条溝パターンのライン同士の間隔を示すスペース幅５１、ラインの太さを示すライン幅５３等の各種パラメータ等を入力する（ステップＳ１０１）。

異方性反射媒体作成装置１の制御部３は、セル生成手段３３により、３Ｄモデル３１を用いて各画素の法線ベクトルおよび深度情報を算出し、色情報に置き換え描画した法線マップ、深度マップとして保持する（ステップＳ１０２）。法線マップは、スクリーン中の各画素における法線のＸＹＺをＲＧＢ値として出力したものである。深度マップは、各画素における深度値をグレースケールの濃淡画像に出力したものである。
詳細には、異方性反射媒体作成装置１の制御部３のＧＰＵが３Ｄモデル３１を読み込み、描画スクリーン上に射影する。レンダリングターゲットの各画素におけるＲ，Ｇ，Ｂのチャンネルに法線ベクトルのＸＹＺ座標をそれぞれ割り当て、法線マップとして格納する。また、画素ごとの深度情報を、レンダリングターゲットのアルファチャンネルに深度マップとして格納する。法線マップおよび深度マップは、テクスチャデータとして利用する。

異方性反射媒体作成装置１の制御部３は、セル生成手段３３により、３Ｄモデル３１から求めた法線ベクトルおよび深度情報から、３Ｄモデルの背景との境界線等により作られるエッジと、３Ｄモデルの面における曲率の大きい部分であるリッジを抽出する(ステップＳ１０３)。エッジとリッジをまとめてガイドラインと呼ぶ。
３Ｄモデルのエッジとなる位置は、深度マップを用いて、３Ｄモデルの各画素について図６に示すようなラプラシアンフィルタを適用し、しきい値との比較からエッジを抽出する。しきい値は、任意に設定することができる。
３Ｄモデルのリッジとなる位置は、法線マップを用いて、３Ｄモデルの各画素について法線ベクトルの成分ごとに図６に示すようなラプラシアンフィルタを適用して曲率を算出し、しきい値との比較からリッジを抽出する。しきい値は、任意に設定することができる。
エッジおよびリッジの抽出処理は、制御部３のＧＰＵのピクセルシェーダの機能により行う。

異方性反射媒体作成装置１の制御部３は、セル生成手段３３により、セル４１の配置角度および重心位置を算出する（ステップＳ１０４）。
セル４１の配置角度および重心位置の算出処理は、制御部３のＣＰＵがガイドラインに関するデータをＲＡＭにコピーして処理する。
具体的には、まず、図７に示すように各画素６１について、点線で示すような円状探索により最近傍のガイドライン６３を発見する。最近傍のガイドライン６３発見時の円の半径を、最近傍のガイドライン６３から画素６１までの距離６５とする。この処理を、全画素について実行する。
次に、図８に示すように、画素６１から最近傍のガイドライン６３へのベクトル６７を算出し、ベクトル６７をセル４１の配置角度とする。図９に示すように、画素６１の同半径の探索円状で複数のガイドライン６３を発見した場合、複数のガイドライン６３へのベクトル６７ａおよび６７ｂを合成したベクトル６７ｃを算出し、ベクトル６７ｃをセル４１の配置角度とする。

次に、図１０に示すようなセル４１の重心４３が配置される配置ライン６９を算出する。画素６１の座標を（ｘ、ｙ）、最近傍のガイドライン６３から画素６１までの距離６５をｌ（ｘ，ｙ）、セル４１のセルサイズ４５をｔとする場合、式ｌ（ｘ，ｙ）＝ｎｔ／２（但し、ｎ＝１，３，５，・・・）が成立する画素６１をセル４１の配置ラインとする。最近傍のガイドライン６３に最も近いセル４１の配置ライン６９は、ガイドライン６３からの距離がｔ／２となる画素６１である。また、次のセル４１の配置ライン６９は、ガイドラインからの距離がｔ／２＋ｔとなる画素６１であり、以降、配置ライン６９間の距離はｔとなる。セル４１の配置ライン６９により、セル４１の重心４３が配置できる領域が限定される。

配置ライン６９上にセル４１を配置するのに、セル４１同士が重ならず、また、セル４１間の隙間を可能な限り小さくする必要がある。図１１に示すように、配置ライン６９上の画素６１（ｘ，ｙ）を中心として、パラメータ入力手段３２により入力されたセル４１の重心間距離４７であるｒ_ｗを半径とする重なり判定の円を配置し、重なり判定の円と配置ライン６９の交点を、隣接するセル４１の重心４３とする。重なり判定の円６８の半径である重心間距離４７は、セル外接円６６の半径以上であまり大きすぎない適切な値を設定する。例えば、重心間距離４７をセル外接円６６の半径の２倍とした場合、セル４１がどのような方向を向いていてもセル４１同士が重なることはない。しかし、この場合、セル４１間の隙間は最大で（（２＾（１／２））×ｔ−ｔ）≒０．４ｔとなり、セル４１の約半分の大きさの隙間ができてしまう。但し、ｘ＾ｙはｘのｙ乗を意味する。従って、ステップ１０１のパラメータ入力手段によるパラメータ入力において、ガイドライン６３の形状からセル４１の重心間距離４７を適切な値に設定する必要がある。また、重心間距離４７は、作成する版下データ全体で共通の値を設定し、各セルの重なりや隙間が均一となるようにする。

異方性反射媒体作成装置１の制御部３は、算出したセル４１の配置角度、重心位置を用いて、セル４１の４つの頂点の位置を算出し、配置位置を決定する（ステップＳ１０５）。
例えば、図１２に示すように、セル４１の重心４３の座標がｏ（ｏ_ｘ，ｏ_ｙ）、セル４１の配置角度がθの場合、セル４１の４つの頂点ｐ_０、ｐ_１、ｐ_２、ｐ_３の座標は、ｐ_０（ｏ_ｘ−ｔｃｏｓ（π／４−θ），ｏ_ｙ−ｔｓｉｎ（π／４−θ））、ｐ_１（ｏ_ｘ−ｔｃｏｓ（π／４＋θ），ｏ_ｙ＋ｔｓｉｎ（π／４＋θ））、ｐ_２（ｏ_ｘ＋ｔｃｏｓ（π／４−θ），ｏ_ｙ＋ｔｓｉｎ（π／４−θ））、ｐ_３（ｏ_ｘ＋ｔｃｏｓ（π／４＋θ），ｏ_ｙ−ｔｓｉｎ（π／４＋θ））として算出する。

異方性反射媒体作成装置１の制御部３は、微細条溝パターン生成手段３５により、ベクトル場データ３４を用いて各セル４１の微細条溝パターンを生成し、版下データ３６を作成する（ステップＳ１０６）。
異方性反射媒体作成装置１の制御部３のＣＰＵは、セル４１の重心４３の座標ｏ（ｏ_ｘ，ｏ_ｙ）に対応する位置のベクトル場の値をベクトル場データ３４から読み出し、セル４１の微細条溝パターンの傾きθ_ｋとする。

次に、セル４１内の注目画素７１のローカル座標ｄ(ｄ_ｘ，ｄ_ｙ)と微細条溝パターンの傾きθ_ｋから、注目画素７１が微細条溝パターンのライン上にあるか、あるいはスペースにあるかを判定する。注目画素７１の座標をｐ(ｐ_ｘ，ｐ_ｙ)とすると、ローカル座標はｄ_ｘ＝ｐ_ｘ―ｏ_ｘ、ｄ_ｙ＝ｐ_ｙ―ｏ_ｙにより算出する。
注目画素７１のローカル座標ｄ(ｄ_ｘ，ｄ_ｙ)を通る傾きθ_ｋの直線について、図１３に示すように、ｙ軸との切片の座標（０，ｙ）を算出する。微細条溝パターンのラインは、セル４１内の傾きθ_ｋの線分として表わされるから、注目画素７１のローカル座標ｄ(ｄ_ｘ，ｄ_ｙ)と、切片（０，ｙ）の画素値は同一となる。従って、注目画素７１が微細条溝パターンのライン上にあるか、あるいはスペースにあるかを判定するためには、注目画素７１の画素値を算出する代わりに、切片（０，ｙ）における画素値を算出すれば良い。

切片（０，ｙ）の画素値を求めるには、まず、微細条溝パターンのピッチ幅５２のｙ方向の長さｈ_１と、スペース幅５３のｙ方向の長さｈ_２を算出する。ピッチ幅５２をｗ_１、スペース幅をｗ_２とすると、式ｈ_１＝ｗ_１／ｃｏｓθ_ｋ、ｈ_２＝ｗ_２／ｃｏｓθ_ｋにより求められる。
次に、切片（０，ｙ）がセル４１の何番目のピッチに含まれるかを、式ｎ＝［ｙ／ｈ_１］により算出する。［ｙ／ｈ_１］は、ｙ／ｈ_１を超えない整数を表す。
ｎ番目のピッチのｙ軸上の下端（０，ｙ_ｄ）を式ｙ_ｄ＝ｎ・ｈ_１により算出し、切片（０，ｙ）が微細条溝パターンのラインかスペースかを判定する。ここで、ピッチのｙ軸上の下端とは、ｙ軸上のプラス方向にスペースの始まりとなる点とする。ｙ−ｙ_ｄ≧ｈ_２の場合、切片（０，ｙ）はラインとなるため、注目画素７１もライン、すなわち黒となる。ｙ−ｙ_ｄ＜ｈ_２の場合、切片（０，ｙ）はスペースとなるため、注目画素７１もスペース、すなわち白となる。

以上のとおり、異方性反射媒体作成装置１は、異方性反射媒体の作成に用いる版下データ３６を作成する。
異方性反射媒体の作成工程では、前述した異方性反射媒体作成装置１を用いて作成した版下データ３６を基に、盛り上げ印刷やエンボス加工などで媒体の表面に微細条溝パターンを立体加工する。

図１５は、図１４に示す３Ｄモデルから作成した版下データの一例である。
猫の３Ｄモデルの輪郭や曲率の大きい箇所、例えば、背に沿ったライン等をガイドラインとしてセルを配置した版下データに基づいて媒体を加工することにより、従来、本来の図柄と無関係に視認されていたセルの境界が視認されにくくなり、本来の意匠性の高い異方性反射媒体を作成することが可能となる。

次に、図１６、１７を参照しながら、モザイク画像作成装置２の機能を実現する構成について説明する。従来のモザイク画作成手法は２次元画像を入力とするものであったが、本発明の実施の形態に係るモザイク画像作成装置２は、３Ｄモデルの情報を基にモザイク画を作成するものである。本発明により、３Ｄの特徴を生かしたモザイク画の作成が可能となる。
図１６は、モザイク画像作成装置２の機能の概要を示すブロック図、図１７は、パラメータ入力手段７２により入力するタイルサイズ８５、重心間距離８７を示す図である。

モザイク画像作成装置２は、３Ｄモデル３１、パラメータ入力手段７２、タイル生成手段７３、配色手段７４、モザイク画像７５等を備える。

３Ｄモデル３１は、モザイク画像７５を描画する対象となるモデルのデータで、例えば、３ＤＣＧソフトで作成したモデルである。

パラメータ入力手段３２は、図１７に示すようなモザイク画像を作成するためのタイル８１の大きさ（例えば、タイルの辺の長さ）を示すタイルサイズ８５、隣接するタイル８１の重心８３間の距離を示す重心間距離８７等の各種パラメータを、モザイク画像作成装置２の入力部１１等を介して入力する。なお、タイルの形状は正方形である。

タイル生成手段７３は、３Ｄモデル３１から取得した各画素における法線ベクトル、深度情報を用いて、タイル８１の配置位置と配置角度を決定する。
配色手段７４は、対称領域に充てんされたタイル８１に配色を施す。例えば、３Ｄモデルの配色をそのまま適用する場合、タイル８１の重心８３のような代表する位置における３Ｄモデルの色をそのタイル８１に配色する。
モザイク画像７５は、正方形のタイルが充てんされた画像である。

次に、図１８から図２１を参照しながら、本発明に係るモザイク画像作成装置２の詳細について説明する。
図１８は、モザイク画像作成装置２が行うモザイク画像作成処理の流れを示すフローチャート、図１９は、モザイク画像作成装置２で作成したモザイク画像の一例を示す図、図２０は、３Ｄモデルの一例を示す図、図２１は、モザイク画像作成装置２で作成したモザイク画像の一例を示す図である。

モザイク画像作成装置２の制御部３は、パラメータ入力手段７２により、キーボード等の入力部１１を介してモザイク画像を作成するためのタイル８１の大きさを示すタイルサイズ８５、隣接するタイル８１の重心８３間の距離を示す重心間距離８７等の各種パラメータ等を入力する（ステップＳ２０１）。

モザイク画像作成装置２の制御部３は、タイル生成手段７３により、３Ｄモデル３１を用いて各画素の法線ベクトルおよび深度情報を算出し、色情報に置き換え描画した法線マップ、深度マップとして保持する（ステップＳ２０２）。法線マップは、スクリーン中の各画素における法線のＸＹＺをＲＧＢ値として出力したものである。深度マップは、各画素における深度度値をグレースケールの濃淡画像に出力したものである。
詳細は、図５で説明した異方性反射媒体作成装置１によるステップＳ１０２の処理と同じである。

モザイク画像作成装置２の制御部３は、タイル生成手段７３により、３Ｄモデル３１から求めた法線ベクトルおよび深度情報から、３Ｄモデルの背景との境界線等により作られるエッジと、３Ｄモデルの面における曲率の大きい部分であるリッジを抽出し(ステップＳ２０３)、タイル８１の配置角度および重心位置を算出し（ステップＳ２０４）、算出したタイル８１の配置角度、重心位置を用いて、タイル８１の４つの頂点の位置を算出し、配置位置を決定する（ステップＳ２０５）。
これらの処理の詳細は、図５で説明した異方性反射媒体作成装置１によるステップＳ１０３〜Ｓ１０５の処理と同じである。

モザイク画像作成装置２の制御部３は、配色手段７４により、各タイル８１に配色する（ステップＳ２０６）。３Ｄモデル３１の配色をそのまま適用する場合、タイル８１の重心位置８３における３Ｄモデル３１の色をタイル８１に配色する。
モザイク画像作成装置２の制御部３は、タイル８１の配置位置、配色に従って描画し、モザイク画像７５を作成する。

図１９は、図１４に示す３Ｄモデルから作成したモザイク画像の一例、図２１は、図２０に示す３Ｄモデルから作成したモザイク画像の一例である。尚、図１９と図２１のタイルサイズは異なる。
図１９の猫のモザイク画像、図２１のウサギのモザイク画像共に、３Ｄモデルの輪郭や曲率の大きい箇所をガイドラインとしてタイルを配置することにより、より立体感のあるモザイク画像が作成できる。例えば、図１９では、猫の背に沿ったタイルの流れが観察できる。

以上説明したように、本発明の実施の形態では、セルの境界が視認され難く、意匠性の高い異方性反射媒体を作成する異方性反射媒体作成装置、および３Ｄモデルを入力とし、３Ｄモデルの特徴を活かしたモザイク画の画像を作成するモザイク画像作成装置等を提供することができる。

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る異方性反射媒体作成装置等の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………異方性反射媒体作成装置
２………モザイク画像作成装置
３………制御部
５………記憶部
７………メディア入出力部
９………通信制御部
１１………入力部
１３………表示部
１５………周辺機器Ｉ／Ｆ部
１７………バス
３１………３Ｄモデル
３２………パラメータ入力手段
３３………セル生成手段
３４………ベクトル場データ
３５………微細条溝パターン生成手段
３６………版下データ
７２………パラメータ入力手段
７３………タイル生成手段
７４………配色手段
７５………モザイク画像

Claims (10)

1. 複数のセルに分割され、前記セルごとに向きの揃った複数の微細条溝の配置を示す微細条溝パターンの版下データに基づいて立体加工される異方性反射媒体を作成する異方性反射媒体作成装置であって、
   三次元モデルのデータを保持する手段と、
   前記微細条溝パターンの向きの分布を示すベクトル場データを保持する手段と、
   前記セルに配置される微細条溝の太さを示すライン幅、前記微細条溝同士の間隔を示すスペース幅、前記セルの大きさを示すセルサイズ、隣接する前記セルの重心間の距離を示す重心間距離のパラメータを入力するパラメータ入力手段と、
   前記三次元モデルのデータを用いて、各画素の法線ベクトルと深度情報を算出し、前記法線ベクトルと前記深度情報に基づいて前記セルの配置角度および配置位置を決定するセル生成手段と、
   注目画素が含まれる前記セルの重心位置の前記微細条溝の向きと、前記パラメータを用いて、前記注目画素の画素値を判定し、前記微細条溝パターンを生成する微細条溝パターン生成手段と、
   を具備することを特徴とする異方性反射媒体作成装置。
2. 前記セル生成手段は、前記法線ベクトル、および前記深度情報に基づいて、前記三次元モデルの境界および前記三次元モデルの曲率の大きい部分であるガイドラインを抽出することを特徴とする請求項１記載の異方性反射媒体作成装置。
3. 前記セル生成手段は、画素ごとに最近傍の前記ガイドラインを円状探索し、画素から最近傍の前記ガイドラインへのベクトルを算出し、前記ベクトルに基づいて前記配置角度を決定することを特徴とする請求項２記載の異方性反射媒体作成装置。
4. 前記セル生成手段は、前記ガイドラインから前記セルサイズの間隔を有する配置ラインを算出し、前記配置ライン上に前記重心位置を決定し、前記配置角度および前記重心位置から前記配置位置を決定することを特徴とする請求項２記載の異方性反射媒体作成装置。
5. 前記セル生成手段は、前記重心間距離を用いて前記セルの重なり制御をすることを特徴とする請求項１記載の異方性反射媒体作成装置。
6. 複数のセルに分割され、前記セルごとに向きの揃った複数の微細条溝の配置を示す微細条溝パターンの版下データに基づいて立体加工される異方性反射媒体を作成する異方性反射媒体作成方法であって、
   前記セルに配置される微細条溝の太さを示すライン幅、前記微細条溝同士の間隔を示すスペース幅、前記セルの大きさを示すセルサイズ、隣接する前記セルの重心間の距離を示す重心間距離のパラメータを入力するパラメータ入力ステップと、
   三次元モデルのデータを用いて、各画素の法線ベクトルと深度情報を算出し、前記法線ベクトルと前記深度情報に基づいて前記セルの配置角度および配置位置を決定するセル生成ステップと、
   注目画素が含まれる前記セルの重心位置の前記微細条溝の向きと、前記パラメータを用いて、前記注目画素の画素値を判定し、前記微細条溝パターンを生成する微細条溝パターン生成ステップと、
   を含むことを特徴とする異方性反射媒体作成方法。
7. 正方形のタイルが充てんされるモザイク画像を作成するモザイク画像作成装置であって、
   三次元モデルのデータを保持する手段と、
   前記タイルの大きさを示すタイルサイズ、隣接する前記タイルの重心間の距離を示す重心間距離のパラメータを入力するパラメータ入力手段と、
   前記三次元モデルのデータを用いて、各画素の法線ベクトルと深度情報を算出し、前記法線ベクトルと前記深度情報に基づいて前記タイルの配置角度および配置位置を決定するタイル生成手段と、
   前記タイルに配色を施す配色手段と、
   を具備することを特徴とするモザイク画像作成装置。
8. 正方形のタイルが充てんされるモザイク画像を作成するモザイク画像作成方法であって、
   前記タイルの大きさを示すタイルサイズ、隣接する前記タイルの重心間の距離を示す重心間距離のパラメータを入力するパラメータ入力ステップと、
   三次元モデルのデータを用いて、各画素の法線ベクトルと深度情報を算出し、前記法線ベクトルと前記深度情報に基づいて前記タイルの配置角度および配置位置を決定するタイル生成ステップと、
   前記タイルに配色を施す配色ステップと、
   を含むことを特徴とする、モザイク画像作成方法。
9. コンピュータを請求項１から請求項５のいずれかに記載の異方性反射媒体作成装置として機能させるプログラム。
10. コンピュータを請求項７に記載のモザイク画像作成装置として機能させるプログラム。