JP6231855B2 - 画像処理装置および画像処理方法 - Google Patents
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Description
この手法によれば、物体の反射特性を表す変角反射特性(BRDF)と、物体表面の高さ変動を表す凹凸特性を用いることで、物体の反射強度をその表面凹凸による反射方向の変化を加味して再現することができる。そのため、バンプマップを用いて精度の良いテクスチャ再現を実現するには、BRDF、及び凹凸の測定値が必要となる。
●装置構成
図1は、本実施形態における画像処理装置の構成を示すブロック図である。同図において入力部101はユーザからの指示やデータを入力する装置であって、キーボードやマウス等のポインティングデバイスを含む。表示部102はGUIを実現する表示デバイスであり、CRTや液晶ディスプレイ等である。データ保存部103は画像データやプログラムを蓄積する装置であり、通常はハードディスクが用いられる。CPU104は上記各構成における全ての処理に関わる。ROM105とRAM106は処理に必要なプログラム、データ、作業領域等をCPU104に提供する。なお、処理に必要な制御プログラムがデータ保存部103やROM105に格納されている場合には、該プログラムがRAM106に読み込まれてから実行される。また、通信部107を経由して装置がプログラムを受信する場合には、これをデータ保存部103に記録した後にRAM106に読み込むか、または通信部107からRAM106に直接読み込まれて実行される。通信部107は機器間の通信を行うためのI/Fであり、例えば周知のEthernet(登録商標)やUSB、IEEE、Bluetooth(登録商標)等の通信方式に準じる。なお、本実施形態における画像処理装置には上記以外にも様々な構成要素が存在するが、本発明の主眼ではないためその説明は省略する。
本実施形態の画像処理装置においては、CG技術を用いて物体の質感を忠実に再現した表示を行う。以下、本実施形態における画像処理の概要を図2のフローチャートに示し、画像処理装置における機能構成を示す図3と併せて説明する。
式(1)において、θinが入射仰角、φinが入射方位角、θoutが出射仰角、φoutが出射方位角であって、これら入射角と出射角の関係は図5(b)に示すとおりである。図5(b)は、測定光源501から試料面502に照射された光の反射光を、各角度において測色器503で測定することで、変角反射特性BRDFを得る様子を示している。なお本実施形態では、変角反射特性を反射光の三刺激値としたが、入射・出射角度ごとの反射光に関するデータであればこの例に限らず、RGB値や分光反射率等であっても良い。
以下、上記S1003における高解像度変角反射特性の推定処理について説明する。S1003では、低解像度で測定された変角反射特性データ203から、再現したいテクスチャの解像度を実現するのに十分な、高解像度の変角反射特性データを推定する。
図8に、式(3)による法線算出の概念を示す。式(3)における各変数は図8に示すように、法線の算出対象である注目画素701に対し、Zaは左隣接画素A点702の高さ、Zbは右隣接画素703の高さ、Zcは上隣接画素704の高さ、Zdは下隣接画素705の高さ、Pは画素間の距離、を示す。そして凹凸特性から算出された第2の解像度の法線群から、元の変角反射特性の測定解像度(第1の解像度)に応じた領域単位で、図8(b)に示すような2次元法線ヒストグラム801(Hist(θ,φ))を作成する。
そしてS2005で、S2004での除算結果である高解像度変角反射特性のフーリエ変換結果Fbrdf_outに対し、下式(5)に従って逆フーリエ変換を施すことで、高解像度の変角反射特性BRDFXYZoutを得る。これにより、S1003における高解像度変角反射特性の推定処理を終了する。
以下、上記S1004における、高解像度の変角反射特性を用いたレンダリング処理について、図9のフローチャートを用いて詳細に説明する。
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
Claims (15)
- 物体を測定して得られた第1の変角反射特性と、前記物体における凹凸特性を入力する入力手段と、
前記凹凸特性から前記物体の表面の微小領域における傾き分布を示す法線ヒストグラムを算出する算出手段と、
前記第1の変角反射特性と前記法線ヒストグラムのデコンボリューションにより、前記第1の変角反射特性よりも高解像度の第2の変角反射特性を推定する推定手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。 - 前記推定手段は、
前記第1の変角反射特性をフーリエ変換し、
前記法線ヒストグラムをフーリエ変換し、
前記第1の変角反射特性のフーリエ変換結果を前記法線ヒストグラムのフーリエ変換結果で除算し、
前記除算結果を逆フーリエ変換して前記第2の変角反射特性とすることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記凹凸特性は、前記第1の変角反射特性の測定解像度よりも高解像度な前記物体の画像における、前記物体の表面の凹凸の様子を示すことを特徴とする請求項1または2に記載の画像処理装置。
- 前記凹凸特性は、前記物体の画像について、各画素位置における所定の基準面からの高さ変位を示すことを特徴とする請求項3に記載の画像処理装置。
- 前記算出手段は、前記凹凸特性における画素ごとに隣接画素との高さの差分に基づいて算出した法線群から、前記法線ヒストグラムを作成することを特徴とする請求項4に記載の画像処理装置。
- 前記算出手段は、前記物体の画像の解像度で算出された法線群から、前記第1の変角反射特性の測定解像度に応じた領域単位で前記法線ヒストグラムを算出することを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。
- 前記物体の画像の解像度は、前記第2の変角反射特性の測定解像度以上であることを特徴とする請求項3乃至6のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記入力手段は、前記第1の変角反射特性をユーザ指示に応じて入力するUIを有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記入力手段は、前記凹凸特性をユーザ指示に応じて入力するUIを有することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- さらに、前記第2の変角反射特性を用いて前記物体の画像をレンダリングするレンダリング手段を有することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記レンダリング手段は、
前記物体を観察する仮想環境を作成し、
前記仮想環境の中に前記物体を設定した場合の反射光データを前記第2の変角反射特性に基づいて算出し、
該算出された反射光データを出力用データに変換する
ことを特徴とする請求項10に記載の画像処理装置。 - 前記レンダリング手段は、前記反射光データを前記第2の変角反射特性および前記凹凸特性に基づいて算出することを特徴とする請求項11に記載の画像処理装置。
- 入力手段、算出手段、および推定手段を有する画像処理装置における画像処理方法であって、
前記入力手段が、物体を測定して得られた第1の変角反射特性と、前記物体における凹凸特性を入力し、
前記算出手段が、前記凹凸特性から前記物体の表面の微小領域における傾き分布を示す法線ヒストグラムを算出し、
前記推定手段が、前記第1の変角反射特性と前記法線ヒストグラムのデコンボリューションにより、前記第1の変角反射特性よりも高解像度の第2の変角反射特性を推定する、
ことを特徴とする画像処理方法。 - コンピュータ装置で実行されることにより、該コンピュータ装置を請求項1乃至12のいずれか1項に記載の画像処理装置の各手段として機能させるためのプログラム。
- 請求項14に記載のプログラムを記憶したことを特徴とする、コンピュータが読み出し可能な記憶媒体。
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