JP6052000B2 - ハイトデータ修正装置、ハイトデータ修正方法、プログラム - Google Patents

Description

本発明は、表面に凹凸模様を有する媒体を作成するための表面深度データ（ハイトデータ）から、陰影ムラを除去するハイトデータ修正装置等に関する。

表面に凹凸模様を有する壁紙や合成皮革等の媒体を製造するため、コンピュータ等を用いて所望の表面凹凸形状を表した表面深度データ（以下、ハイトデータという）を生成し、このハイトデータに基づいて、金属または樹脂製のエンボス版に対して彫刻またはエッチング等を施して表面に凹凸模様を形成し、このエンボス版に上記媒体を押し当てることにより凹凸模様を写し取る方法が知られている。エンボス版の製造に関しては、例えば、特許文献１等に記述がある。

しかしながら、上述のエンボス製品には陰影ムラ（柄癖）が生じやすい。陰影ムラとは、物体表面に照射された光によって生じた反射光や陰影により、光の強度が強い領域と弱い領域とが不均一に表れるものであり、これが新たな柄に見えたりする場合があった。

このような陰影ムラのうち、意匠として不都合なものは製品に表れないように削除、修正されるが、従来は、陰影ムラがあるか否かを確認するために、エンボス版を試作し、その後に確認作業を行っていた。しかし、エンボス版は彫刻やエッチング等の工程を経て得られるものであり、その製造には時間を要する。

このような無駄を省くため、本出願人は、特許文献２の柄癖可視化装置を提案した。これは、エンボス版の製造に用いるハイトデータの画素毎の陰影や光沢を、ユーザが任意に設定した視線方向及び光源方向でコンピュータの画面上で可視化するものである。これにより、ハイトデータの画素毎の陰影や光沢を、コンピュータの画面上で確認でき、陰影ムラの位置の特定が容易となる。

作業者は、コンピュータの画面上で陰影ムラを確認してハイトデータを修正し、その修正データでエンボス版を作成することができるが、この修正の手間を省くことができればより望ましく、エンボス版の製作がより効率的になる。

ムラを修正する技術の例として、特許文献３には、３次元スキャンデータで計測したハイトデータに対し、局所的な高低差を均一にするため、ローパスフィルタを施したハイトデータをムラ成分として抽出した後、このムラ成分のデータを用いて入力のハイトデータを補正する手法について記載されている。また、特許文献４には、不定形の線状要素を多数配置した画像に対し、線状要素の密度分布を全体的に均一にするように修正する技術について記載されている。

また、特許文献５では、木の細かな溝である導管画像を取得する際、レンズの光学系の収差や光源の照度ムラにより導管が強調される程度が安定しない問題を解決するため、導管を撮影した画像に対し、局所的なヒストグラムを全体のヒストグラムと比較しながらぼかして補正することで、レンズ収差や照度ムラの問題を解決している。さらに、特許文献６では、天然の木材や石材の表面模様を撮影した場合の色調のムラを低減するため、局所的なヒストグラムと全体のヒストグラムを一致させることが記載されている。

特開２００４−３５８６６２号公報 特開２０１１−１０３０９７号公報 特開２００８−１５８９３６号公報 特開２００８−１５９５２号公報 特開２００３−１８７２２４号公報 特許第３８３０５９８号

しかしながら、特許文献３〜６は、前記のように高低の情報を持つハイトデータの実際の見えにおける陰影ムラの修正に関するものではなく、これらの技術をそのまま適用して上記のような陰影ムラの修正作業を容易に行うことはできない。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、ハイトデータの実際の見えで生じる陰影ムラを容易に除去可能なハイトデータ修正装置等を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための第１の発明は、表面の凹凸形状を示すハイトデータの入力を受付けるハイトデータ入力受付手段と、前記ハイトデータの凹凸を所定の視点および光源の条件で可視化した画像である可視化画像を作成する可視化手段と、前記可視化画像の階調値に基づいてハイトデータの修正対象領域を検出する修正対象領域検出手段と、前記修正対象領域に対応する前記ハイトデータの視線方向に沿った傾斜部の形状を変形するハイトデータ修正手段と、を備えることを特徴とするハイトデータ修正装置である。

第１の発明のハイトデータ修正装置は、ユーザがハイトデータを入力すると、ハイトデータの実際の見えに生じる陰影ムラを検出し、自動的にハイトデータを修正して陰影ムラを除去できる。よって、ハイトデータの修正を容易に行うことができ、エンボス版の試作とその確認作業を繰り返し行う必要もない。従って、エンボス版のデザイン工程における制作期間を短縮でき、作業コストを低減できる。また、ハイトデータの視線方向に沿った傾斜部の形状を変形することによりハイトデータを修正するので、別の視点から見たときに新たな陰影ムラが生じにくく、ハイトデータ修正処理を何回も繰り返す必要がなくなるので作業効率が向上する。

また、前記修正対象領域は、前記可視化画像の第１の階調値以上の領域を含む明領域と、第２の階調値以下の領域を含む暗領域を含み、前記ハイトデータ修正手段は、前記明領域に対応する前記傾斜部については視線方向に沿った勾配を大きくし、前記暗領域に対応する前記傾斜部については視線方向に沿った勾配を小さくするように前記傾斜部を変形することが望ましい。
これにより、陰影の局所的なムラに応じて傾斜部の変形ができ、ハイトデータを効率よく修正できるようになる。

また、前記ハイトデータ修正手段は、前記ハイトデータについて、視線方向に沿ってエッジ抽出処理を行い、前記傾斜部を抽出することが望ましい。
このようにして、ハイトデータの視線方向に沿った傾斜部を容易に抽出することができる。

また、前記ハイトデータ修正手段は、前記ハイトデータに対してぼかし処理を行った結果を基に変形量を算出し、前記変形量を用いて、前記傾斜部の形状を変形することが望ましい。
これにより、傾斜部の形状に合わせた変形を加えることが可能となる。

また、前記傾斜部の上部の変形を行うための上部変形パラメータと、下部の変形を行うための下部変形パラメータの入力を受付けるパラメータ入力受付手段を更に備え、前記ハイトデータ修正手段は、前記傾斜部の上部と下部に対して、それぞれ前記上部変形パラメータ、前記下部変形パラメータに応じた変形を加えることが望ましい。
これにより、ハイトデータの傾斜部の上部と下部とをそれぞれ所望の程度で変形させること可能となり、傾斜部の勾配を自在に調整可能となる。

第２の発明は、専用の画像処理プログラムを搭載したコンピュータが、表面の凹凸形状を示すハイトデータの入力を受付けるステップと、前記コンピュータが、ハイトデータに対して仮想的に設定された光源方向及び視線方向に従って、光源から照射された光による拡散反射と鏡面反射の各成分に応じて各画素の輝度値を求め、これを投影変換することにより、前記ハイトデータの凹凸を所定の視点および光源の条件で可視化した画像である可視化画像を出力するステップと、前記可視化画像を確認したオペレータがハイトデータ修正処理のためのパラメータを指定するステップと、前記コンピュータが、指定されたパラメータと前記可視化画像の階調値に基づいてハイトデータの修正対象領域を検出するステップと、前記コンピュータが、前記修正対象領域に対応する前記ハイトデータの視線方向に沿った傾斜部の形状を前記指定されたパラメータに従って変形することにより前記ハイトデータを修正するステップと、を具備することを特徴とするハイトデータ修正方法である。

第３の発明は、コンピュータを、表面の凹凸形状を示すハイトデータの入力を受付けるハイトデータ入力受付手段と、前記ハイトデータの凹凸を所定の視点および光源の条件で可視化した画像である可視化画像を作成する可視化手段と、前記可視化画像の階調値に基づいてハイトデータの修正対象領域を検出する修正対象領域検出手段と、前記修正対象領域に対応する前記ハイトデータの視線方向に沿った傾斜部の形状を変形することにより前記ハイトデータを修正するハイトデータ修正手段と、を備えたハイトデータ修正装置として機能させるためのプログラムである。

本発明により、ハイトデータの実際の見えで生じる陰影ムラを容易に除去可能なハイトデータ修正装置等を提供できる。

ハイトデータ修正装置１のハードウエア構成図 ハイトデータ修正装置１が行う処理全体の流れを示すフローチャート 入力されるハイトデータの例 可視化画像の例を示す図 修正対象領域検出処理の流れを示すフローチャート ぼかし処理（１）を施した可視化画像の例 ぼかし画像（１）の例を示す図 明領域二値化画像３９、暗領域二値化画像４０の例 ハイトデータ修正処理の流れを示すフローチャート 明領域グレースケール画像４１、暗領域グレースケール画像４２を示す図 ハイトデータ２１とエッジ画像３１を示す図 陰影を強調する場合の傾斜部の変形について説明する図 下部変形重み３３、上部変形重み３５の算出について説明する図 下部変形重み３３、上部変形重み３５を示す画像の例 上部変形量と下部変形量の算出について示す図 下部変形重み３３ａ、上部変形重み３５ａの算出について説明する図 修正後のハイトデータを示す図

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

（１．ハイトデータ修正装置１の構成）
図１は、本実施形態のハイトデータ修正装置１のハードウエア構成の一例を示す図である。図１に示すように、ハイトデータ修正装置１は、例えば、制御部１１、記憶部１２、メディア入出力部１３、通信制御部１４、入力部１５、表示部１６、周辺機器Ｉ／Ｆ部１７等がバス１８を介して接続されて構成されたコンピュータで実現できる。

制御部１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成される。ＣＰＵは、記憶部１２、ＲＯＭ、記憶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１８を介して接続された各部を駆動制御する。これにより、制御部１１が後述するハイトデータ修正処理（図２参照）を実行する。ＲＯＭは、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する。ＲＡＭは、ロードしたプログラムやデータを一時的に保持するとともに、制御部１１が各種処理を行うために使用するワークエリアを備える。

記憶部１２は、ハードディスクドライブなどであり、制御部１１が実行する専用の画像処理プログラムや、プログラム実行に必要なデータ、ＯＳ等が格納されている。

メディア入出力部１３は、例えば、ＣＤドライブ、ＤＶＤドライブ等のメディア入出力装置であり、データの入出力を行う。
通信制御部１４は、通信制御装置、通信ポート等を有し、ネットワークを介した通信を媒介する通信インタフェースである。
入力部１５は、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であり、入力されたデータを制御部１１へ出力する。

表示部１６は、例えば液晶パネル、ＣＲＴモニタ等のディスプレイ装置と、ディスプレイ装置と連携して表示処理を実行するための論理回路（ビデオアダプタ等）で構成され、制御部１１の制御により入力された表示情報を表示する。
周辺機器Ｉ／Ｆ部１７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る。周辺機器との接続形態は有線、無線を問わない。
バス１８は、各部間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。

（２．ハイトデータ修正装置１が行う処理）
次に、ハイトデータ修正装置１が行う処理について、図２等を参照して説明する。図２は、ハイトデータ修正装置１が行う処理全体の流れを示すフローチャートである。

ハイトデータ修正装置１の制御部１１は、記憶部１２から以下示す処理に関する専用の画像処理プログラム及びデータを読み出し、このプログラム及びデータに基づいて図２のＳ１〜Ｓ７で示す処理を実行する。

（Ｓ１：ハイトデータの入力受付）
本実施形態では、まず、ハイトデータ修正装置１が、処理対象とするハイトデータの入力を受付ける（Ｓ１）。

ハイトデータは、媒体表面の凹凸（深度）を例えば０（黒）〜２５５（白）の階調値で表現したグレースケールの画像であり、表面に凹凸模様を有する壁紙や合成皮革等の媒体を製造するために、コンピュータ等を用いて生成される。入力されるハイトデータの一例を図３に示す。図３では、ハイトデータの深度が、凹凸形状の高い部分を白、低い部分を黒としたグレースケールで表現されている。

（Ｓ２：ハイトデータの可視化処理）
次に、ハイトデータ修正装置１は、入力されたハイトデータの可視化処理を実行する（Ｓ２）。

この可視化処理は、ハイトデータの凹凸を所定の視点および光源の条件で可視化した画像を作成する処理であり、例えば、特開２０１１−１０３０９７号公報に記載されるような手法を用いればよい。特開２０１１−１０３０９７号公報には、ハイトデータに対して仮想的に光源方向及び視線方向を設定し、各画素についてハイトデータの影（光源の光が直接反射されない領域）及びオクルージョン（視点から見えない領域）を考慮し、光源から照射された光による拡散反射と鏡面反射の各成分に応じて各画素の輝度値を求め、これを投影変換することにより、ハイトデータの凹凸を所定の視点および光源の条件で可視化した画像を作成することが記載されている。

（Ｓ３：可視化画像の表示）
続いて、ハイトデータ修正装置１は、Ｓ２で作成された可視化画像を表示部１６に表示する（Ｓ３）。

図４は、図３のハイトデータの可視化画像の例である。なお、この可視化画像は縦方向につぶれた形で出力されているが、これは設定した視点からの見え方を正確に表現するために前記の輝度値の投影変換方法を定めているためである。通常、媒体表面の陰影ムラの確認を行うには、表面から例えば１５度といった位置に視点を設定するため、ここでは、ハイトデータそのもののサイズではなく、ハイトデータのサイズが視点の位置関係に応じて圧縮された形で出力するようにしている。

（Ｓ４：パラメータの入力受付）
Ｓ３で表示された可視化画像がユーザにより確認され、陰影ムラの除去が必要であると判断された場合、ハイトデータ修正装置１は、ユーザからハイトデータの修正に関するパラメータの入力を受け付ける（Ｓ４）。この際、ハイトデータ修正装置１では、例えばパラメータ入力画面（不図示）を表示部１６に表示する。

ここで入力するパラメータは、ハイトデータの傾斜部の形状の変形の程度を示す変形パラメータ、ぼかし範囲、ぼかし処理のアルゴリズム、階調値のヒストグラムの上位及び下位何％を修正対象領域とするか等である。これらについては後述する。なお、各パラメータの数値としては、予め推奨する値が初期設定されていたり、複数の選択肢から選択するようにしてもよい。

（Ｓ５：修正対象領域検出処理）
次に、ハイトデータ修正装置１は、修正対象領域検出処理を開始する（Ｓ５）。修正対象領域検出処理では、可視化画像の陰影が明るく表れる領域と暗く表れる領域をそれぞれ陰影ムラとして検出し、修正対象領域とする。

図５を参照してこの修正対象領域検出処理について説明する。図５は修正対象領域検出処理の流れを示すフローチャートである。

図５に示すように、Ｓ５ではまず、ハイトデータ修正装置１が可視化画像に対してぼかし処理を施す（Ｓ２１）。以下の説明では、Ｓ２１のぼかし処理を、「ぼかし処理（１）」と呼ぶ。

ぼかし処理（１）は、後のステップＳ６で行うハイトデータ修正処理の結果を周囲となじませ、目立たなくするためである。ぼかし処理（１）は、例えば、ガウスぼかし、平均化フィルタといった周知のアルゴリズムを利用すればよい。ぼかしの範囲は任意であり、例えば半径１ｍｍ程度とすればよい。ぼかしの範囲やアルゴリズム等は、必要に応じてパラメータとして入力するようにしておく。ぼかし処理（１）を施した可視化画像の例を図６に示す。

次に、ハイトデータ修正装置１は、ぼかし処理（１）を施した可視化画像を、入力されたハイトデータと同じサイズまで引き伸ばす（Ｓ２２）。

上述したように、可視化画像は、視点の設定位置によって押しつぶされた形に変形しているため、入力ハイトデータと同じサイズに引き伸ばす。この処理によって、ハイトデータの画素位置と、引き伸ばし後の可視化画像の画素位置とを１対１に対応させることができる。図７は、前記の図６で示した画像にＳ２２の引き伸ばし処理を施した画像の例である。以下の説明では、この引き伸ばし処理とぼかし処理（１）を施した可視化画像を「ぼかし画像（１）」と呼ぶ。なお、引き伸ばし処理とぼかし処理（１）は処理順を入れ替えて行ってもよい。すなわち、先に引き伸ばしを行った後、ぼかし処理（１）を行うことも可能である。

次に、ハイトデータ修正装置１は、ぼかし画像（１）から階調値ヒストグラムを作成する（Ｓ２３）。階調値ヒストグラムは、ぼかし画像（１）の各画素の階調値についてのヒストグラムである。

そして、ハイトデータ修正装置１は、ヒストグラムの上位の階調値の領域と下位の階調値の領域を修正対象領域として検出する（Ｓ２４）。

Ｓ２４では、まず、ぼかし画像（１）のヒストグラムで上位にある第１の階調値以上の画素を明領域として抽出する。この階調値は、例えば上位１０％にあたる値とする。そして、抽出した画素を白、その他の画素を黒とする二値化画像を作成する。このようにして二値化した画像を「明領域二値化画像」と呼ぶ。図８の左図は、明領域二値化画像３９の一例である。

さらに、上記と同様にして、ぼかし画像（１）のヒストグラムで下位にある第２の階調値以下の画素を暗領域として抽出し、二値化する。この階調値は前記した第１の階調値より低くし、例えば下位１０％にあたる値とする。この画像を、「暗領域二値化画像」と呼ぶ。暗領域二値化画像では、階調値の小さい画素が白で表される。図８の右図は、暗領域二値化画像４０の一例である。

Ｓ２４では、この明領域二値化画像３９と暗領域二値化画像４０のそれぞれで白で表される明領域、暗領域を修正対象領域とする。なお、明領域と暗領域とを別に抽出するのは、Ｓ６のハイトデータ修正処理において、明領域と暗領域とで異なる変形を施すからである。また、ヒストグラムの上位または下位それぞれ何％を明領域または暗領域として抽出するかは任意であり、必要に応じてＳ４でパラメータとして入力できるようにしておく。

（Ｓ６：ハイトデータ修正処理）
図２の説明に戻る。以上説明したＳ５の処理によって明、暗それぞれの修正対象領域を検出すると、次に、ハイトデータ修正装置１はハイトデータ修正処理を行う（Ｓ６）。

図９を参照しながらＳ６におけるハイトデータ修正処理の手順を説明する。図９はハイトデータ修正処理の流れを示すフローチャートである。

図９に示すように、Ｓ６では、まずハイトデータ修正装置１が、明領域と暗領域の各二値化画像３９、４０（図８参照）に対してぼかし処理を施す（Ｓ３１）。Ｓ３１のぼかし処理を、「ぼかし処理（２）」と呼ぶ。

各二値化画像３９、４０に対してぼかし処理（２）を行った画像の例を図１０に示す。左図は明領域二値化画像３９に対するぼかし処理（２）の結果である明領域グレースケール画像４１、右図は暗領域二値化画像４０に対するぼかし処理（２）の結果である暗領域グレースケール画像４２を示す。Ｓ３１のぼかし処理（２）は、修正対象領域を広げ、後述するＳ３４における傾斜部の変形結果を周囲になじませるためである。

つまり、ぼかし処理（２）によって各二値化画像３９、４０は白の周囲がにじんだような、例えば０（黒）〜２５５（白）の階調値を有する各グレースケール画像４１、４２となるが、後述するＳ３４における傾斜部の変形処理では、グレーの領域も変形される。なお、ぼかし処理（２）についても、ぼかし処理（１）と同様に、周知のアルゴリズムを利用すればよい。ぼかしの範囲は、例えば半径１ｍｍ程度とする。また、ぼかしの範囲やアルゴリズムは任意であり、必要に応じてパラメータとして入力するようにしておく。

続いて、ハイトデータ修正装置１は、図１１に示すように、Ｓ１で入力された元のハイトデータ２１の視線方向に沿った傾斜部を抽出する（Ｓ３２）。図１１ではハイトデータ２１の一部を示す。視線方向はＳ２の可視化処理において設定した視線方向（図のＹ方向）であり、本実施形態では各画像の上下方向に対応している。

視線方向に沿った傾斜部を抽出するには、例えば、ハイトデータ２１の視線方向に沿って階調値の一次微分を行い、隣接する画素間で差分の絶対値を取るといったエッジ抽出処理を行えばよい。エッジ抽出処理の結果の例が、図１１に示すエッジ画像３１である。エッジ画像３１の各画素の値は上記の差分の絶対値である。

次に、ハイトデータ修正装置１は、上記の傾斜部の変形量を算出する（Ｓ３３）。

図１２は、ハイトデータ２１の視線方向に沿った傾斜部の変形について示す図であり、（ａ）は下部の変形、（ｂ）は上部の変形について示している。図１２の横軸は視線方向、縦軸はハイトデータの深度であり、実線が変形前、破線が変形後の形状を示す。

本実施形態では、変形量として、傾斜部の上部（凸部）に適用する上部変形量と、下部（凹部）に適用する下部変形量とを明領域と暗領域で別々に算出する。

すなわち、明領域に対応する傾斜部では、上部変形量と、下部変形量により、傾斜部の勾配を大きくするように変形する。すなわち、下部と上部をそれぞれ図１２（ａ）、（ｂ）に示すように変形し、勾配が大きくなるような変形を施す。これは、明領域において傾斜を強調することで陰影を強め、暗く見えるようにするためである。

一方、暗領域に対応する傾斜部では、上記とは逆の変形を行い、勾配を小さくする。これは、暗領域において傾斜を小さくすることで陰影を弱め、明るく見えるようにするためである。

以下、明領域と暗領域のそれぞれで、上部変形量と下部変形量を算出する方法について説明する。ここでは、まず明領域の場合について説明する。

（ｉ．明領域の変形量）
図１３（ａ）〜（ｃ）は、明領域における傾斜部の変形量の算出に用いる変形重みについて示す図である。図１３（ａ）〜（ｃ）は横軸を視線方向、縦軸を階調値（ハイトデータの深度）とし、それぞれ、傾斜部の形状、上部変形重み３３、下部変形重み３５を示したものである。図１３（ｂ）、（ｃ）では、エッジ画像３１の階調値も合わせて示している。

本実施形態では、明領域における傾斜部の変形量を算出する際、まず、図１３（ａ）に示すように、ハイトデータ２１に対して、相対的に小さいぼかし範囲でぼかし処理した画像２３（以下、「ぼかし小画像２３」という）と、相対的に大きいぼかし範囲でぼかし処理した画像２５（以下、「ぼかし大画像２５」という）とを作成する。

続いて、図１３（ｂ）に示すように、ぼかし小画像２３の階調値から、ぼかし大画像２５の階調値を減算し、プラス値となる部分を０としてマイナス値となる部分をそのまま残し、下部変形重み３３を作成する。一方、図１３（ｃ）に示すように、マイナス値となる部分を０としプラス値となる部分をそのまま残して上部変形重み３５を作成する。

すなわち、ぼかし範囲が小さいぼかし小画像２３では元のハイトデータ２１の傾斜に比較的近い階調値の変化が得られるのに対し、ぼかし範囲が大きいぼかし大画像２５では、それより階調値の変化が緩やかになる。従って、ぼかし小画像２３の階調値からぼかし大画像２５の階調値を減算すれば、傾斜部の上部ではプラス値（上部変形重み３５）になり、傾斜部の下部ではマイナス値（下部変形重み３３）になる。従って、上部変形重み３５と下部変形重み３３を用いて後述する変形量の計算を行うことにより、図１２に示したような、傾斜部の上部を高くし、下部を低くして、勾配を大きくする変形が表現できる。

なお、図１４は、これらの変形重みの絶対値をグレースケールで示した画像の例であり、（ａ）は下部変形重み３３、（ｂ）は上部変形重み３５を示す画像である。それぞれ絶対値が大きい箇所を白で示している。

ハイトデータ修正装置１は、明領域における傾斜部の下部変形量については、図１５（ａ）に示すように、対応する位置にある画素同士で、下式１の値を算出し明領域傾斜部の下部変形量とする。
（明領域傾斜部の下部変形量）＝α×（明領域グレースケール画像４１の階調値）×（下部変形重み３３）×（エッジ画像３１の階調値）…（式１）

簡単に説明すれば、式１は、明領域グレースケール画像４１とエッジ画像３１によってハイトデータ２１の修正対象となる明領域の傾斜部を特定し、下部変形重み３３と係数αによってこの傾斜部に加えられる下部変形量を定めるものである。前記したように下部変形重み３３はマイナス値であるので明領域傾斜部の下部変形量はマイナス値となる。また、αは明領域傾斜部における下部変形パラメータである。

一方、明領域における傾斜部の上部変形量については、図１５（ｂ）に示すように、対応する位置にある画素同士で、下式２の値を算出し、明領域傾斜部の上部変形量とする。前記したように上部変形重み３５はプラス値であるのでこの変形量はプラス値となる。また、βは明領域傾斜部における上部変形パラメータでる。
（明領域傾斜部の上部変形量）＝β×（明領域グレースケール画像４１の階調値）×（上部変形重み３５）×（エッジ画像３１の階調値）…（式２）

このようにして、明領域における傾斜部の変形に用いる変形量として、上部変形量と下部変形量が算出される。なお、上記のパラメータα、βの値は、Ｓ４（図２参照）で設定するようにしておく。

（ｉｉ．暗領域の変形量）
図１６（ａ）〜（ｃ）は、暗領域における傾斜部の変形量の算出に用いる変形重みについて示す図である。図１６（ａ）〜（ｃ）は横軸を視線方向、縦軸を階調値とし、それぞれ、傾斜部の形状、上部変形重み３３ａ、下部変形重み３５ａを示したものである。図１６（ｂ）、（ｃ）では、エッジ画像３１の階調値も合わせて示している。

暗領域における傾斜部の変形量を算出する際は、まず、図１６（ｂ）に示すように、ぼかし大画像２５の階調値から、ぼかし小画像２３の階調値を減算し、マイナス値となる部分を０としてプラス値となる部分をそのまま残し、下部変形重み３３ａを作成する。一方、図１６（ｃ）に示すように、プラス値となる部分を０としマイナス値となる部分そのまま残して上部変形重み３５ａを作成する。

すなわち、前記したように、ぼかし範囲が小さいぼかし小画像２３では元のハイトデータ２１の傾斜に比較的近い階調値の変化が得られ、ぼかし範囲が大きいぼかし大画像２５では、それより階調値の変化が緩やかになる。従って、明領域のケースとは逆に、ぼかし大画像２５の階調値からぼかし小画像２３の階調値を減算すれば、傾斜部の上部ではマイナス値（上部変形重み３５ａ）になり、傾斜部の下部ではプラス値（下部変形重み３３ａ）になる。従って、上部変形重み３５ａと下部変形重み３３ａを用いて後述する変形量の計算を行うことにより、図１２の例とは逆に、傾斜部の上部を低くし、傾斜部の下部を高くして、勾配を小さくする変形が表現できる。

ハイトデータ修正装置１は、前記と同様にして暗領域における傾斜部の上部変形量、下部変形量を算出する。

すなわち、暗領域における傾斜部の下部変形量については、対応する位置にある画素同士で、下式３の値を算出し暗領域傾斜部の下部変形量とする。前記したように下部変形重み３３ａはプラス値であるのでこの変形量はプラス値となる。また、α’は暗領域傾斜部における下部変形パラメータである。
（暗領域傾斜部の下部変形量）＝α’×（暗領域グレースケール画像４２の階調値）×（下部変形重み３３ａ）×（エッジ画像３１の階調値）…（式３）

一方、暗領域における傾斜部の上部変形量については、対応する位置にある画素同士で、下式４の値を算出し暗領域傾斜部の上部変形量とする。前記したように上部変形重み３５ａはマイナス値であるので暗領域傾斜部の上部変形量はマイナス値となる。また、β’は暗領域傾斜部における上部変形パラメータである。
（暗領域傾斜部の上部変形量）＝β’×（暗領域グレースケール画像４２の階調値）×（上部変形重み３５ａ）×（エッジ画像３１の階調値）…（式４）

このようにして、暗領域における傾斜部の変形に用いる変形量として、上部変形量と下部変形量が算出される。なお、パラメータα’、β’の値も、前記と同様Ｓ４（図２参照）で設定する。

以上のようにして、ハイトデータ２１の明領域と暗領域の傾斜部のそれぞれについて下部変形量と上部変形量を算出すると、ハイトデータ修正装置１は、算出した下部変形量及び上部変形量を使用してハイトデータ２１の形状を変形する（Ｓ３４）。

Ｓ３４では、対応する位置にある画素について、下式５の値を算出し、変形後のハイトデータとする。
（ハイトデータ２１の階調値）＋（明領域傾斜部の下部変形量）＋（明領域傾斜部の上部変形量）＋（暗領域傾斜部の下部変形量）＋（暗領域傾斜部の上部変形量）…（式５）

すなわち、本実施形態では、修正対象とする明領域と暗領域をハイトデータ２１に関して抽出する一方、ハイトデータ修正時の変形対象となるハイトデータ２１の視線方向に沿った傾斜部を抽出する。そして、ハイトデータ２１の明領域と暗領域にある傾斜部についてそれぞれ上部変形量と下部変形量に基づく変形を行う。

これにより、明領域の傾斜部の勾配は図１２に示すように大きくなり、暗領域の傾斜部の勾配は図１２とは逆に小さくなる。このようにハイトデータの変形を行うことにより、局所的に明るく見えていた部分ではハイトデータの陰影が強調され影となる部分が増える一方、局所的に暗く見えていた部分では陰影が弱まる。こうしてハイトデータ２１の陰影ムラが低減される。図１７は変形後のハイトデータの例を示す図である。

また、ハイトデータ２１の変形は視線方向に沿った傾斜部についてのみ行われるため、別の視点から見た際の陰影の見え方に影響が出にくい。すなわち、ハイトデータ修正処理において、視線方向と直交する方向に沿った傾斜も変形した場合には、該処理を行うことによって、別の視点から見た際に新たな柄癖が生じたりすることがあるが、本実施形態では視線方向に沿った傾斜部の形状のみ変形し、これと直交する方向に沿った傾斜は変形しないので、新たな柄癖が生じたりすることがない。

図２の説明に戻る。上記のようにして、入力されたハイトデータ２１の傾斜部の形状が変形されると、ハイトデータ修正装置１は、ハイトデータ２１を更新し（Ｓ７）、処理を終了する。なお、変形後のハイトデータを用いて再度Ｓ２〜Ｓ７の処理を繰り返すことも可能である。

以上説明したように、本実施形態のハイトデータ修正装置１は、ユーザがハイトデータを入力すると、ハイトデータの実際の見えに生じる陰影ムラを検出し、自動的にハイトデータを修正して陰影ムラを除去できる。よって、ハイトデータの修正を容易に行うことができ、エンボス版の試作とその確認作業を繰り返し行う必要もない。従って、エンボス版のデザイン工程における制作期間を短縮でき、作業コストを低減できる。また、ハイトデータの視線方向に沿った傾斜部の形状を変形することによりハイトデータを修正するので、別の視点から見たときに新たな陰影ムラが生じにくく、ハイトデータ修正処理を何回も繰り返す必要がなくなるので作業効率が向上する。

また、可視化画像の明領域では、傾斜部の勾配を大きくするような変形を施して陰影を強調し、暗領域では、勾配を小さくするような変形を施して陰影を弱めることで、陰影の局所的なムラに応じて傾斜部の変形ができ、ハイトデータを効率よく修正できるようになる。

また、ハイトデータの視線方向に沿った傾斜部は、視線方向に沿ったエッジ抽出処理により容易に抽出することができる。加えて、傾斜部の上部変形量と下部変形量は、ハイトデータに対してぼかし処理を行った結果を基に算出することで、傾斜部の形状にあわせた変形を加えることが可能になる。また、変形量の算出時には、上部変形パラメータと下部変形パラメータを用いるので、上部と下部とをそれぞれ所望の程度で変形することができ、傾斜部の勾配を自在に調整可能である。

しかしながら、本発明はこれに限ることはない。例えば本実施形態ではパラメータα、β、α’、β’をそれぞれ入力可能にしているが、例えばこれらの値は同一の値とし、Ｓ４で入力された値を用いるようにしてもよいし、ハイトデータの傾斜部の変形と陰影の見えの関係の検討結果などから、適切な値が予め固定されていてもよい。

以上、添付図面を参照して、本発明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、各種の変更例また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：ハイトデータ修正装置
２１：ハイトデータ
３１：エッジ画像
３３、３３ａ：下部変形重み
３５、３５ａ：上部変形重み

Claims (7)

1. 表面の凹凸形状を示すハイトデータの入力を受付けるハイトデータ入力受付手段と、
   前記ハイトデータの凹凸を所定の視点および光源の条件で可視化した画像である可視化画像を作成する可視化手段と、
   前記可視化画像の階調値に基づいてハイトデータの修正対象領域を検出する修正対象領域検出手段と、
   前記修正対象領域に対応する前記ハイトデータの視線方向に沿った傾斜部の形状を変形するハイトデータ修正手段と、
   を備えることを特徴とするハイトデータ修正装置。
2. 前記修正対象領域は、前記可視化画像の第１の階調値以上の領域を含む明領域と、第２の階調値以下の領域を含む暗領域を含み、
   前記ハイトデータ修正手段は、
   前記明領域に対応する前記傾斜部については視線方向に沿った勾配を大きくし、前記暗領域に対応する前記傾斜部については視線方向に沿った勾配を小さくするように前記傾斜部を変形することを特徴とする請求項１に記載のハイトデータ修正装置。
3. 前記ハイトデータ修正手段は、
   前記ハイトデータについて、視線方向に沿ってエッジ抽出処理を行い、前記傾斜部を抽出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハイトデータ修正装置。
4. 前記ハイトデータ修正手段は、
   前記ハイトデータに対してぼかし処理を行った結果を基に変形量を算出し、前記変形量を用いて、前記傾斜部の形状を変形することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のハイトデータ修正装置。
5. 前記傾斜部の上部の変形を行うための上部変形パラメータと、下部の変形を行うための下部変形パラメータの入力を受付けるパラメータ入力受付手段を更に備え、
   前記ハイトデータ修正手段は、
   前記傾斜部の上部と下部に対して、それぞれ前記上部変形パラメータ、前記下部変形パラメータに応じた変形を加えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のハイトデータ修正装置。
6. 専用の画像処理プログラムを搭載したコンピュータが、表面の凹凸形状を示すハイトデータの入力を受付けるステップと、
   前記コンピュータが、ハイトデータに対して仮想的に設定された光源方向及び視線方向に従って、光源から照射された光による拡散反射と鏡面反射の各成分に応じて各画素の輝度値を求め、これを投影変換することにより、前記ハイトデータの凹凸を所定の視点および光源の条件で可視化した画像である可視化画像を出力するステップと、
   前記可視化画像を確認したオペレータがハイトデータ修正処理のためのパラメータを指定するステップと、
   前記コンピュータが、指定されたパラメータと前記可視化画像の階調値に基づいてハイトデータの修正対象領域を検出するステップと、
   前記コンピュータが、前記修正対象領域に対応する前記ハイトデータの視線方向に沿った傾斜部の形状を前記指定されたパラメータに従って変形することにより前記ハイトデータを修正するステップと、
   を具備することを特徴とするハイトデータ修正方法。
7. コンピュータを、
   表面の凹凸形状を示すハイトデータの入力を受付けるハイトデータ入力受付手段と、
   前記ハイトデータの凹凸を所定の視点および光源の条件で可視化した画像である可視化画像を作成する可視化手段と、
   前記可視化画像の階調値に基づいてハイトデータの修正対象領域を検出する修正対象領域検出手段と、
   前記修正対象領域に対応する前記ハイトデータの視線方向に沿った傾斜部の形状を変形することにより前記ハイトデータを修正するハイトデータ修正手段と、
   を備えたハイトデータ修正装置として機能させるためのプログラム。