JP6528759B2 - 立体画像形成システム及びプログラム - Google Patents
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Description
本技術は、動物やキャラクタを描いた立体的な絵画の作成の他に、視覚障害者向けの点字、文字や線を含んだ地図などの立体画像の作成に用いられる。
本発明の課題は、線の交点や線が密集した領域での不均一な膨張を抑止することである。
また、本発明に係るプログラムは、立体画像形成装置のコンピュータを、熱膨張性シートの所望の領域を熱膨張させる際に用いる濃淡画像を印刷するための印刷データに対し、前記濃淡画像の中に含まれている濃度パターンの密集度が所定の値よりも高い領域である高密集度領域を特定する高密集度領域特定手段、前記高密集度領域の膨張高さが所望の高さになるように前記濃淡画像の濃度を調整する濃度調整手段、として機能させることを特徴とする。
第1の実施形態を説明する前に、図19〜図21を参照して、線や交点が密集した領域で発泡性シートが過度に膨張して立体画像の高さが不均一になる問題を説明する。
図19は、十字の濃淡画像で生じる不均一膨張の問題を説明するための図である。図19(a)は、不均一膨張問題が発生する十字の濃淡画像921である。図19(b)は、濃淡画像921の鏡像が発泡性シートの裏面に印刷され、光が照射された結果、不均一に膨張した立体画像922の十字の交点付近を模式的に示した斜視図である。図19(c)は、濃淡画像921のP−P’線による発泡層の断面(図19(b)の断面924参照)の高さを示すグラフ923である。
図1は、第1の実施形態に係る立体画像形成システム1の全体構成を示す図である。立体画像形成システム1は、立体画像データ編集装置5と、画像印刷装置6と、発泡装置7とを備える。
CPU51は、記憶部52に記憶されたOS(Operating System)521や立体画像データ編集プログラム522を実行することにより立体画像データ編集装置5を機能させる。
入出力部53は、NIC(Network Interface Card)、UIC(USB Interface Card)、PPC(Parallel Port Card)などの通信装置によって具現化され、画像印刷装置6と発泡装置7とに、画像データを送信したり、画像印刷や光照射の制御データの送受信をしたりする。
発泡性シート2は、基材21と、発泡層22と、インク受容層23とが順に積層された構造となっている。
発泡層22は、基材21の表面側(図3の上側)に設けられた層であり、熱膨張性のマイクロカプセルを含有していて、熱可塑性樹脂をバインダとして均一な厚さに形成された層である。マイクロカプセルやバインダの種類にもよるが、発泡層22が約80℃以上に加熱されると発泡して膨張し、基材21とは反対側の発泡性シート2の表面側に隆起する。
図4は、第1の実施形態に係る立体画像形成システム1で、立体画像を形成する工程全体を示すフローチャートである。
最初のステップとして、立体画像形成システム1の利用者が立体画像の画像を編集して、CPU51が立体画像データ4を生成する(ステップS21)。図5(後述)に示すような画像編集画面3を用いて、立体画像形成システム1の利用者が所望する立体画像データ4を作成する。利用者はカラー印刷データ42として格納される直線や文字などの位置や色の他に、濃淡印刷データ41として格納される発泡の高さも指定しながら立体画像データ4を作成する。
図5は、第1の実施形態に係る立体画像の画像を作成するのに利用される画像編集画面3の構成を示す画面レイアウト図である。画像編集手段として機能するCPU51が、画像編集画面3に対する利用者による指示を処理したり、表示を制御したりする。画面左側に編集中の画像が表示される画像表示領域301が配置され、画面右側に編集に用いられるボタンやプルダウンメニューなど(311〜313、321〜326、331)が配置される。
ファイル名表示領域312の下に配置された5つのボタン313は、入力データの種別が選択されるときに押されるボタンであり、左から順に直線、楕円、四角、文字、点字の入力が選択されるボタンである。
フォントプルダウンメニュー322は、利用者が文字列のフォントを指定するときに用いられるメニューである。画像表示領域301で対象の文字列が選択されて、フォントプルダウンメニュー322でフォントが指定されると、CPU51は、文字列を選択されたフォントに変更して画像表示領域301に表示する。
第1の実施形態に係るCPU51が実行するステップS22(図4参照)の不均一膨張抑止処理を、図6〜図10を参照して詳細に説明する。図6は、第1の実施形態に係る不均一膨張抑止処理を示すフローチャートである。図7は、第1の実施形態に係る高密集度領域を特定する処理内容を説明するための図である。図8は、第1の実施形態に係る濃度調整を説明するための図である。図9は、第1の実施形態に係る広い範囲の濃度調整を説明するための図である。図10は、第1の実施形態に係る不均一膨張抑止処理後の濃淡画像741を示す図である。
次にCPU51は、各分割領域の密集度を算出する(ステップS32)。分割領域の密集度を算出するときには、分割領域内の濃淡画像の濃度が考慮される。分割領域の中で所定の濃度より高い領域の面積の比率を密集度として算出する方法の他に、濃度で重みを付けて算出(濃度の平均値を算出)する方法がある。
CPU51は、ステップS33で特定された高密集度領域それぞれに対して、ステップS35〜S37までの濃度調整処理を実行する(ステップS34)。
濃度調整処理の最初として、CPU51は、高密集度領域の重心を特定する(ステップS35)。図7(c)は高密集度領域762の重心764を示した図である。
これまで説明したように、線が密集して文字画像の密集度が高い点(高密集度領域762の重心764)を中心として、同心円状に中心の濃度が低くて、外に向かって段階的に黒の濃度が高くなり、輪郭は基本濃度のままとなるように濃度が変更されている。輪郭が基本濃度のままである理由は、輪郭の濃度を下げた結果、膨張部の輪郭が鈍り立体画像がぼやけてしまうのを防ぐためである。元の濃淡画像761の輪郭を認識して基本濃度に戻す処理は、境界トレース他の既存の画像処理技術を用いることで実現できる。
図12は、十字の濃淡画像921を均一に膨張させるための、第1の実施形態に係る濃淡画像の濃度調整を説明するための図である。図12(a)は、濃度を変更する前の濃淡画像921であって、図19(a)と同じ画像であり、図12(b)と比較のために図示した。図12(b)は、濃淡画像921の濃度調整処理後の濃淡画像711である。図12(c)は濃淡画像711のY−Y’線での濃度を示したグラフ714である。図12(d)は濃淡画像711のZ−Z’線での濃度を示したグラフ715である。
交点領域での濃淡画像731の濃度は、濃度調整前の濃淡画像931の濃度(基本濃度)と同じであるが、交点領域では濃度が異なっている。交点領域は内側にある1つの矩形で2つの領域に分割されており、内側の矩形領域732、内側の矩形領域732を除く交点領域733、その外側にある交点領域外の画像領域734の順に、段階的に濃度が高くなるように濃度が変更されている。
濃淡画像731の鏡像が発泡性シート2の裏面に印刷され、光が照射されると、発泡性シート2は、十字の立体画像721(図13参照)と同様に、高さが均一な立体の十字画像に膨張する。
濃淡画像711(図12(b)参照)と濃淡画像731(図14(b)参照)のように、交点の中心における黒の濃度が低く、外側に向けて濃度が高くなるように濃度が変更されることで、交点での発泡層の不均一な膨張が抑制され、高さが均一な立体画像が得られる。
本発明の第2の実施形態における、不均一膨張抑止処理の内容を以下に示す。図15は、第2の実施形態に係る不均一膨張抑止処理を説明するための図である。図15(a)は本実施形態における高密集度領域の特定を説明するための図であり、濃度画像全体が矩形(マス)に分割されている。図15(b)は本実施形態での高密集度領域825とその重心826を示す図である。図15(c)は本実施形態での不均一膨張抑止処理後の濃淡画像828を示す図である。
高密集度領域が特定された後の濃度調整処理は、第1の実施形態と同じであり、濃淡画像828が得られる。
CPU51が、濃淡画像831を走査窓833で走査する手順を説明する。濃淡画像831は2つの十字画像からなる。走査窓833は、5つのマスからなる十字型の走査窓833であり、1マス単位で縦横に移動する。
続いて、CPU51は、ステップS52で特定した交点を含む交点領域を特定する(ステップS53)。
次に、CPU51は、ステップS53で特定された交点領域それぞれに対して、ステップS55とS56の濃度調整処理を実行する(ステップS54)。
CPU51は、ステップS53で特定された交点領域全てに対して、ステップS55とS56の処理を実行したら、図17の処理全体を終える(ステップS57)。
線の画像は、利用者が入力した直線や楕円などをCPU51が濃淡印刷データ41に変換して生成された画像である。画像から中心線を特定して交点を求めるかわりに、立体画像データ4の中の直線や楕円の座標情報から交点を求めてもよい。画像から交点を特定するより高速に処理できるという効果がある。
ステップS37とステップS56では、輪郭の濃度は基本濃度であるが、基本濃度より高い濃度としてもよい。さらに、CPU51は、濃度が変更された領域の輪郭だけではなく、文字や直線、楕円などの画像の輪郭全体が画像内部の濃度より高い濃度になるようにしもよい。輪郭の濃度を上げることで、膨張部の輪郭が強調され、際立つ効果が期待できる。
CPU51の処理対象は、CPU51が生成した濃淡画像に限る必要はない。立体画像形成システム1の外部で作成された画像に対して、不均一膨張抑止処理が適用されても構わない。
以上の実施形態では、図形は直線と楕円と四角であったが、これに限定する必要はなく、三角形や自由曲線などの他の図形であっても構わない。さらに、画像の中の利用者が指定した領域に対して、CPU51は不均一膨張抑止処理を実行してもよいし、逆に指定された領域を除外して不均一膨張抑止処理を実行してもよい。
また、上記の不均一膨張抑止処理は、異なる発泡高(基本濃度)を指定した線が密集(交差)した領域にも適用できる。この場合、CPU51は、それぞれの線の基本濃度に応じて輪郭を処理する(ステップS37とステップS56)。さらに、一定濃度の領域内にある線(当該領域の上に重なって描かれた線)が密集(交差)した領域に適用してもよい。
以上に説明したように、立体画像形成システム1は、発泡性シート(熱膨張性シート)2上に形成される文字や線からなる立体画像において、線の交点や線が密集した領域、画数が多く込み入った文字での過度な膨張を抑止して、均一な発泡高さにすることできる。これにより、デザインの制約事項や発泡高不均一の失敗を気にせず立体画像データを編集して立体画像を形成することができる。
さらに、文字や線の濃淡画像の輪郭は濃度を下げないことによって、線や文字の立体画像の輪郭が鈍るのを防ぐことができる。
≪付記≫
《請求項1》
熱膨張性シートの所望の領域を熱膨張させる際に用いる濃淡画像を印刷するための印刷データに対し、前記濃淡画像の中に含まれている濃度パターンの密集度が所定の値よりも高い領域である高密集度領域を特定する高密集度領域特定手段と、
前記高密集度領域の膨張高さが所望の高さになるように前記濃淡画像の濃度を調整する濃度調整手段と、
を有することを特徴とする立体画像形成システム。
《請求項2》
前記濃度パターンは、線画像の集合で構成された図形または文字であることを特徴とする請求項1に記載の立体画像形成システム。
《請求項3》
前記高密集度領域は、前記濃淡画像の分割領域の中で所定の濃度より高い濃度の画像の面積比が所定比率より高い分割領域を連結した領域、または、平均濃度が所定の濃度より高い分割領域を連結した領域であることを特徴とする請求項1に記載の立体画像形成システム。
《請求項4》
前記高密集度領域は、前記濃淡画像の所定の形状をした部分領域の中で、所定の濃度より高い濃度の画像の面積比が所定比率より高い部分領域の内部領域を連結した領域、または、平均濃度が所定の濃度より高い部分領域の内部領域を連結した領域であることを特徴とする請求項1に記載の立体画像形成システム。
《請求項5》
前記濃度調整手段は、前記高密集度領域の中央部の濃度を低く、前記濃淡画像の濃度を変更することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の立体画像形成システム。
《請求項6》
前記濃度調整手段は、前記高密集度領域の大きさ、平均濃度、または、濃度積算値に対応した円のグラデーションを用いて前記濃淡画像の濃度を変更することを特徴とする請求項5の立体画像形成システム。
《請求項7》
前記濃度調整手段は、前記濃淡画像に含まれる輪郭の濃度を変更しないことを特徴とする請求項5または6に記載の立体画像形成システム。
《請求項8》
立体画像形成装置のコンピュータを、
熱膨張性シートの所望の領域を熱膨張させる際に用いる濃淡画像を印刷するための印刷データに対し、前記濃淡画像の中に含まれている濃度パターンの密集度が所定の値よりも高い領域である高密集度領域を特定する高密集度領域特定手段、
前記高密集度領域の膨張高さが所望の高さになるように前記濃淡画像の濃度を調整する濃度調整手段、
として機能させるためのプログラム。
《請求項9》
濃淡画像が印刷された熱膨張性シートに形成された立体構造物であって、
前記立体構造物内で立体の線が密集または交差している領域である高密集度領域に印刷された前記濃淡画像の濃度が、前記高密集度領域の中央部で低いことを特徴とする立体構造物。
2 発泡性シート
21 基材
22 発泡層
23 インク受容層
25 濃淡画像
26 カラー画像
3 画像編集画面
4 立体画像データ
41 濃淡印刷データ
42 カラー印刷データ
5 立体画像データ編集装置
51 CPU
52 記憶部
521 OS
522 立体画像データ編集プログラム
53 入出力部
55 タッチパネル
6 画像印刷装置
7 発泡装置
711 濃淡画像921の不均一膨張抑止(濃度調整)処理後の濃淡画像
731 濃淡画像931の不均一膨張抑止(濃度調整)処理後の濃淡画像
741 濃淡画像941の不均一膨張抑止(濃度調整)処理後の濃淡画像
921 不均一膨張問題が発生する十字の濃淡画像
931 不均一膨張問題が発生する細線十字の濃淡画像
941 不均一膨張問題が発生する太文字の濃淡画像
Claims (8)
- 熱膨張性シートの所望の領域を熱膨張させる際に用いる濃淡画像を印刷するための印刷データに対し、前記濃淡画像の中に含まれている濃度パターンの密集度が所定の値よりも高い領域である高密集度領域を特定する高密集度領域特定手段と、
前記高密集度領域の膨張高さが所望の高さになるように前記濃淡画像の濃度を調整する濃度調整手段と、
を有することを特徴とする立体画像形成システム。 - 前記濃度パターンは、線画像の集合で構成された図形または文字であることを特徴とする請求項1に記載の立体画像形成システム。
- 前記高密集度領域は、前記濃淡画像の分割領域の中で所定の濃度より高い濃度の画像の面積比が所定比率より高い分割領域を連結した領域、または、平均濃度が所定の濃度より高い分割領域を連結した領域であることを特徴とする請求項1に記載の立体画像形成システム。
- 前記高密集度領域は、前記濃淡画像の所定の形状をした部分領域の中で、所定の濃度より高い濃度の画像の面積比が所定比率より高い部分領域の内部領域を連結した領域、または、平均濃度が所定の濃度より高い部分領域の内部領域を連結した領域であることを特徴とする請求項1に記載の立体画像形成システム。
- 前記濃度調整手段は、前記高密集度領域の中央部の濃度を低く、前記濃淡画像の濃度を変更することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の立体画像形成システム。
- 前記濃度調整手段は、前記高密集度領域の大きさ、平均濃度、または、濃度積算値に対応した円のグラデーションを用いて前記濃淡画像の濃度を変更することを特徴とする請求項5の立体画像形成システム。
- 前記濃度調整手段は、前記濃淡画像に含まれる輪郭の濃度を変更しないことを特徴とする請求項5または6に記載の立体画像形成システム。
- 立体画像形成装置のコンピュータを、
熱膨張性シートの所望の領域を熱膨張させる際に用いる濃淡画像を印刷するための印刷データに対し、前記濃淡画像の中に含まれている濃度パターンの密集度が所定の値よりも高い領域である高密集度領域を特定する高密集度領域特定手段、
前記高密集度領域の膨張高さが所望の高さになるように前記濃淡画像の濃度を調整する濃度調整手段、
として機能させるためのプログラム。
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