JP6866582B2 - 画像表示端末、画像表示方法及びプログラム - Google Patents

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Description

本発明は、異なる環境光下において表示する画像を生成する画像表示端末、画像表示方法及びプログラムに関する。
スマートフォンやタブレットコンピュータ（以下タブレット）などの携帯情報端末の普及に伴い、鑑賞者が任意の場所において所望の画像コンテンツの画像を鑑賞することが可能となっている。特に、美術館及び博物館などにおいて、鑑賞者が展示物を鑑賞する際、展示物に関する情報を携帯情報端末を介して得ることが可能である場合がある。
このとき、展示物に関する情報を提供する際、この展示物の作者の説明が行われるため、同一作者の他の展示物が情報携帯端末に表示される場合がある。
しかしながら、他の展示物が同一作者の展示物であっても、鑑賞者が鑑賞している展示物が展示されている位置と異なる位置、あるいはユーザが展示物を鑑賞している展示室と異なる展示室に展示されている場合がある。この場合、携帯情報端末の表示画面における表示色の発色に違いはなくとも、位置が異なることによる照明光の波長や輝度などの照明環境によって、鑑賞者に知覚される色は異なるものとなる。
このため、携帯情報端末に表示される画像コンテンツは、制作者及び提供者が意図した通りの色で鑑賞者に鑑賞されない。
この問題を解決し、制作者及び提供者が意図した色を知覚するため、携帯情報端末を鑑賞する位置の照明環境の情報（照明環境情報）を得て、画像コンテンツの表示色を補正する必要がある（例えば、特許文献１参照）。
特許第５６６３９１４号公報
上記特許文献１においては、画像コンテンツにおける画素の画素値を補正するため、鑑賞者がその位置における環境光の照明情報を取得する必要がある。一般的な携帯情報端末には、カラーの撮像デバイスが付属しているため、周囲の輝度や照度の照明環境情報を得ることができる。
しかしながら、携帯情報端末を鑑賞する位置毎に、各鑑賞者が周囲の放射輝度や照度の照明環境情報を得ることは煩雑である。
また、上記撮像デバイスは、輝度や照度を得ることはできるが、ＲＧＢ（Red、Green、Blue）の各色成分の情報が限度であり、照明光の分光情報までを得ることができない。このため、画像コンテンツの色を高い精度で調整する情報が不十分であり、制作者及び提供者が意図した色を知覚させる十分な調整が行えない。
照明光の分光情報（波長成分毎の照度あるいは輝度）を得るためには、別途、分光放射輝度計や分光照度計などの測定機器が必要である。
しかし、一般のユーザが上記測定機器を持ち歩くことはあり得ず、携帯情報端末により画像コンテンツを鑑賞する際、ユーザ自身が、周囲から携帯情報端末の表示画面に入射される光の分光情報を検出することは現実的には困難である。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、画像表示端末（携帯情報端末）を携帯するユーザが画像コンテンツの照明環境における照明情報を測定機器により取得することなく、照明情報に適した画像コンテンツの色を調整して表示する画像表示端末、画像表示方法及びプログラムを提供する。
上述した課題を解決するために、本発明の画像表示端末は、画像コンテンツを表示画像として表示画面に表示する画像表示部と、自身の位置を検出する位置検出部と、前記位置を示す位置情報を含む状態情報に対応して、予め求められている前記表示画面に入射する照明光の強度を示す情報を含む照明情報を取得する照明情報取得部と、前記照明情報を用いて、前記照明光の照明環境下において前記表示画面に表示されて知覚される前記表示画像の色を、画像コンテンツの色に調整する色調整部とを備え、前記状態情報が前記位置を示す前記位置情報、前記画像表示部の前記表示画面の向きを示す向き情報を含み、前記照明情報取得部が、前記状態情報における前記位置情報及び前記向き情報により、前記照明光の前記強度を示す情報と前記照明光の入射方向とを含む前記照明情報を求め、前記色調整部が、当該照明情報により前記画像コンテンツの色を調整することを特徴とする。
本発明の画像表示端末は、画像コンテンツを表示画像として表示画面に表示する画像表示部と、自身の位置を検出する位置検出部と、前記位置を示す位置情報を含む状態情報に対応して、予め求められている前記表示画面に入射する照明光の強度を示す情報を含む照明情報を取得する照明情報取得部と、前記照明情報を用いて、前記照明光の照明環境下において前記表示画面に表示されて知覚される前記表示画像の色を、画像コンテンツの色に調整する色調整部と、自身の位置する空間の構造を示す空間構造情報、前記空間に配置された物体の位置を示す配置情報と、光源の特性情報と、前記空間における前記光源の位置とを含むＣＡＤデータで示される空間情報から前記照明情報を算出する照明情報算出部と備え、前記色調整部が、前記照明情報と、前記位置と、前記表示画面の向きとにより、前記表示画像の色を生成することを特徴とする。
本発明の画像表示端末は、画像表示部が、画像コンテンツを表示画像として表示画面に表示する画像表示過程と、位置検出部が、自身の位置を検出する位置検出過程と、前記位置を示す位置情報を含む状態情報に対応して、予め求められている前記表示画面に入射する照明光の強度の情報を含む照明情報を取得する照明情報取得過程と、色調整部が、前記照明情報を用いて、前記照明光の照明環境下において前記表示画面に表示されて知覚される前記表示画像の色を、画像コンテンツの色に調整する色調整過程とを含み、自身の位置する空間の構造を示す空間構造情報、前記空間に配置された物体の位置を示す配置情報と、光源の特性情報と、前記空間における前記光源の位置とを含むＣＡＤデータで示される空間情報に基づき、前記照明情報取得部が、前記光源の特性情報と、前記空間における前記光源の位置と前記物体の位置と、前記表示画面の向きを示す向き情報とを用い、前記物体への照明情報を求め、前記色調整部が、前記物体に入射する前記照明情報と前記物体の３次元形状及び材質に対応した反射に基づくレンダリング処理により前記表示画像の色を生成することを特徴とする。
本発明の画像表示装置は、前記状態情報が前記表示画面の前記位置情報、向きを示す向き情報を含み、前記色調整部が、前記状態情報に対応した前記照明光の前記強度を示す情報及び照明光の入射方向により、前記画像コンテンツの色を調整することを特徴とする。
本発明の画像表示端末は、前記照明情報取得部が、前記位置情報により、前記位置情報の示す位置を中心とした前記強度を示す情報に基づく照明光マップを前記表示画面に対する照明情報として取得し、前記照明光マップから、前記状態情報に対応して前記表示画面に入射する照明情報を求めることを特徴とする。
本発明の画像表示端末は、自身の位置する空間の構造を示す空間構造情報、前記空間に配置された物体の位置を示す配置情報と、光源の特性情報と、前記空間における前記光源の位置とを含むＣＡＤデータで示される空間情報から前記照明情報を算出する照明情報算出部をさらに備え、前記色調整部が、前記照明情報と、前記位置と、前記表示画面の向きとにより、前記表示画像の色を生成することを特徴とする。
本発明の画像表示端末は、前記照明情報が前記強度を示す情報に基づく照明光マップであり、前記照明情報取得部が、前記照明光マップを前記表示画面に対する照明情報として取得し、前記照明光マップから、前記状態情報に対応して前記表示画面に入射する照明情報を求めることを特徴とする。
本発明の画像表示端末は、自身の位置する空間の構造を示す空間構造情報、前記空間に配置された物体の位置を示す配置情報と、光源の特性情報と、前記空間における前記光源の位置とを含むＣＡＤデータで示される空間情報に基づき、前記照明情報取得部が、前記光源の特性情報と、前記空間における前記光源の位置と前記物体の位置と向きとを用い、前記物体への照明情報を求め、前記色調整部（第７の実施形態における表示色計算部１７）が、前記物体に入射する前記照明情報と前記物体の３次元形状及び材質に対応した反射に基づくレンダリング処理により前記表示画像の色を生成することを特徴とする。
本発明の画像表示端末は、前記表示画面の向きを検出する向き検出部をさらに備えることを特徴とする。
本発明の画像表示端末は、前記状態情報が時刻情報を含むことを特徴とする。
本発明の画像表示方法は、画像表示部が、画像コンテンツを表示画像として表示画面に表示する画像表示過程と、位置検出部が、自身の位置を検出する位置検出過程と、照明情報取得部が、前記位置を示す位置情報を含む状態情報に対応して、予め求められている前記表示画面に入射する照明光の強度の情報を含む照明情報を取得する照明情報取得過程と、色調整部が、前記照明情報を用いて、前記照明光の照明環境下において前記表示画面に表示されて知覚される前記表示画像の色を、画像コンテンツの色に調整する色調整過程とを含み、前記状態情報が前記位置を示す前記位置情報、前記画像表示部の前記表示画面の向きを示す向き情報を含み、前記照明情報取得部が、前記状態情報における前記位置情報及び前記向き情報により、前記照明光の前記強度を示す情報と前記照明光の入射方向とを含む前記照明情報を求め、前記色調整部が、当該照明情報により前記画像コンテンツの色を調整することを特徴とする。
本発明の画像表示方法は、画像表示部が、画像コンテンツを表示画像として表示画面に表示する画像表示過程と、位置検出部が、自身の位置を検出する位置検出過程と、照明情報取得部が、前記位置を示す位置情報を含む状態情報に対応して、予め求められている前記表示画面に入射する照明光の強度の情報を含む照明情報を取得する照明情報取得過程と、色調整部が、前記照明情報を用いて、前記照明光の照明環境下において前記表示画面に表示されて知覚される前記表示画像の色を、画像コンテンツの色に調整する色調整過程と、照明情報算出部が、自身の位置する空間の構造を示す空間構造情報、前記空間に配置された物体の位置を示す配置情報と、光源の特性情報と、前記空間における前記光源の位置とを含むＣＡＤデータで示される空間情報から前記照明情報を算出する照明情報算出過程とを含み、前記色調整部が、前記照明情報と、前記位置と、前記表示画面の向きとにより、前記表示画像の色を生成することを特徴とする。
本発明の画像表示方法は、画像表示部が、画像コンテンツを表示画像として表示画面に表示する画像表示過程と、位置検出部が、自身の位置を検出する位置検出過程と、照明情報取得部が、前記位置を示す位置情報を含む状態情報に対応して、予め求められている前記表示画面に入射する照明光の強度の情報を含む照明情報を取得する照明情報取得過程と、色調整部が、前記照明情報を用いて、前記照明光の照明環境下において前記表示画面に表示されて知覚される前記表示画像の色を、画像コンテンツの色に調整する色調整過程とを含み、自身の位置する空間の構造を示す空間構造情報、前記空間に配置された物体の位置を示す配置情報と、光源の特性情報と、前記空間における前記光源の位置とを含むＣＡＤデータで示される空間情報に基づき、前記照明情報取得部が、前記光源の特性情報と、前記空間における前記光源の位置と前記物体の位置と、前記表示画面の向きを示す向き情報とを用い、前記物体への照明情報を求め、前記色調整部が、前記物体に入射する前記照明情報と前記物体の３次元形状及び材質に対応した反射に基づくレンダリング処理により前記表示画像の色を生成することを特徴とする。
本発明のプログラムは、コンピュータを、画像コンテンツを表示画像として表示画面に表示する画像表示手段、自身の位置を検出する位置検出手段、前記位置を示す位置情報を含む状態情報に対応して、予め求められている前記表示画面に入射する照明光の強度の情報を含む照明情報を取得する照明情報取得手段、前記照明情報を用いて、前記照明光の照明環境下において前記表示画面に表示されて知覚される前記表示画像の色を、画像コンテンツの色に調整する色調整手段として機能させ、前記状態情報が前記位置を示す前記位置情報、画像表示部の前記表示画面の向きを示す向き情報を含み、前記照明情報取得手段が、前記状態情報における前記位置情報及び前記向き情報により、前記照明光の前記強度を示す情報と前記照明光の入射方向とを含む前記照明情報を求め、前記色調整手段が、当該照明情報により前記画像コンテンツの色を調整するプログラムである。
本発明のプログラムは、コンピュータを、画像コンテンツを表示画像として表示画面に表示する画像表示手段、自身の位置を検出する位置検出手段、前記位置を示す位置情報を含む状態情報に対応して、予め求められている前記表示画面に入射する照明光の強度の情報を含む照明情報を取得する照明情報取得手段、前記照明情報を用いて、前記照明光の照明環境下において前記表示画面に表示されて知覚される前記表示画像の色を、画像コンテンツの色に調整する色調整手段、自身の位置する空間の構造を示す空間構造情報、前記空間に配置された物体の位置を示す配置情報と、光源の特性情報と、前記空間における前記光源の位置とを含むＣＡＤデータで示される空間情報から前記照明情報を算出する照明情報算出手段として機能させ、前記色調整手段が、前記照明情報と、前記位置と、前記表示画面の向きとにより、前記表示画像の色を生成するプログラムである。
本発明のプログラムは、コンピュータを、画像コンテンツを表示画像として表示画面に表示する画像表示手段、自身の位置を検出する位置検出手段、前記位置を示す位置情報を含む状態情報に対応して、予め求められている前記表示画面に入射する照明光の強度の情報を含む照明情報を取得する照明情報取得手段、前記照明情報を用いて、前記照明光の照明環境下において前記表示画面に表示されて知覚される前記表示画像の色を、画像コンテンツの色に調整する色調整手段として機能させ、自身の位置する空間の構造を示す空間構造情報、前記空間に配置された物体の位置を示す配置情報と、光源の特性情報と、前記空間における前記光源の位置とを含むＣＡＤデータで示される空間情報に基づき、前記照明情報取得手段が、前記光源の特性情報と、前記空間における前記光源の位置と前記物体の位置と、前記表示画面の向きを示す向き情報とを用い、前記物体への照明情報を求め、前記色調整手段が、前記物体に入射する前記照明情報と前記物体の３次元形状及び材質に対応した反射に基づくレンダリング処理により前記表示画像の色を生成するプログラムである。
以上説明したように、本発明によれば、情報携帯端末を携帯するユーザが画像コンテンツの照明環境における照明情報を測定機器により取得することなく、照明情報に適した画像コンテンツの色を調整して表示する画像表示システム、画像表示方法及びプログラムを提供することができる。
本発明の第１の実施形態による画像表示端末の構成の一例を示すブロック図である。 照明情報データベース１８に予め書き込まれて記憶されているテーブルの構成例を示している。 第１の実施形態の画像表示端末における画像コンテンツの色調整の動作例を示すフローチャートである。 画像表示端末１が所定の３次元空間に位置する状態、例えば室内に位置する場合を示す概念図である。 本発明の第２の実施形態による画像表示端末１Ａの構成の一例を示すブロック図である。 照明情報データベース１８Ａに予め書き込まれて記憶されているテーブルの構成例を示している。 第２の実施形態の画像表示端末における画像コンテンツの色調整の動作例を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態による画像表示端末１Ｂの構成の一例を示すブロック図である。 第３の実施形態の画像表示端末における画像コンテンツの色調整の動作例を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施形態における照明情報データベース１８Ａに予め書き込まれて記憶されているテーブルの構成例を示している。 本発明の第５の実施形態による画像表示端末１Ｄの構成の一例を示すブロック図である。 照明情報データベース１８Ｄに予め書き込まれて記憶されているテーブルの構成例を示している。 本発明の第８の実施形態による画像表示端末１Ｅの構成の一例を示すブロック図である。 自然光履歴データベース２５に予め書き込まれて記憶されているテーブルの構成例を示している。
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による画像表示端末１の構成の一例を示すブロック図である。本実施形態による画像表示端末１は、例えば、スマートフォンやタブレットなどの携帯端末に対してアプリケーションプログラムをインストールし、起動することにより各機能部が構成されて稼働する。
図１において、画像表示端末１は、入力部１１、表示部１２、位置検出部１３、傾き検出部１４、状態情報取得部１５、照明情報取得部１６、表示色計算部１７及び照明情報データベース１８を備えている。
入力部１１は、例えばキーボード、タッチパッド、ボタンなどの入力手段から供給される操作情報、あるいは外部装置から画像コンテンツなどの入力を行う。
表示部１２は、外部装置から供給される画像コンテンツを、自身の表示画面に対して表示する。
位置検出部１３は、携帯端末の世界座標系における３次元座標値を検出し、位置情報として出力する。ここで、位置検出部１３は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）、電子コンパス、無線通信、ビーコンなどの３次元座標値を検出する手段により構成されている。
傾き検出部１４は、表示部１２の表示画面の法線の向きを検出し、向き情報として出力する。ここで、傾き検出部１４は、例えば、ジャイロセンサあるいは加速度センサなどの傾きを検出する手段により構成されている。
状態情報取得部１５は、所定の周期において、位置検出部１３から位置情報を読み取り、また傾き検出部１４から向き情報を読み取り、位置情報及び向き情報の各々の組合わせを状態情報とする。
照明情報取得部１６は、状態情報取得部１５から上記状態情報が供給されると、照明情報データベース１８において、上記状態情報に対応して記憶されている照明情報を読み出す。ここで、照明情報は光源からの光の強度の情報を含んでいる。光の強度の情報としては、後述する表示画面１２Ｓに入射される光の輝度値または照度などの情報であり、必要に応じて波長成分毎の輝度値または照度の情報、あるいはＲ、Ｇ、Ｂなどのチャネルの波長範囲において積分した輝度値の情報などを含んでいる。
図２は、照明情報データベース１８に予め書き込まれて記憶されているテーブルの構成例を示している。図２（ａ）は照明情報検索テーブルの構成を示し、位置情報及び向き情報の組合わせの状態情報毎に照明データインデックスが対応して示されている。図２（ｂ）は照明情報テーブルの構成を示し、各照明データインデックスに対し、第１波長照度、第２波長照度、第３波長照度、…、第ｎ波長照度の各々からなる照明情報が対応して示されている。第１波長照度から第ｎ波長照度の各々には、それぞれ照明光の波長とその波長の照明光の照度とが示されている。
本実施形態においては、建築物内部の空間、例えば室内などの３次元空間を複数のサブ空間に分割する。そして、このサブ空間の各々の中心座標を、照明情報検索テーブルにおける３次元空間でのサブ空間それぞれの位置情報とする。また、各位置情報における分光照度計の照明光の検出方向（検出面の法線）を、照明情報検索テーブルにおける向き情報とする。上述した構成の場合、３次元空間のサブ空間への分割数を増加させるに従い、照明情報の精度は向上する。
図１に戻り、照明情報取得部１６は、照明情報データベース１８の照明情報検索テーブルにおいて、取得した状態情報と同様の位置情報及び向き情報の組合わせを検索する。そして、照明情報取得部１６は、この検索された組合わせに対応した照明データインデックスを読み出す。照明情報取得部１６は、読み出した照明データインデックスを照明情報テーブルにおいて検索する。照明情報取得部１６は、検索された照明データインデックスに対応した照明情報を、照明情報テーブルから読み出す。
ここで、照明情報取得部１６は、例えば、以下に示すように、状態情報の位置情報と向き情報との組合わせと同様あるいは類似した位置情報と向き情報との組合わせを、照明情報検索テーブルにおいて検索する以下の処理を行う。状態情報における位置情報を３次元位置ベクトルｒｄとし、向き情報を法線ベクトルｎｄとする。照明情報検索テーブルにおける位置情報を３次元ベクトルｒｉとし、向き情報を法線ベクトルｎｉとする。照明情報取得部１６は、以下の（１）式で計算されるｄｉが予め設定された所定の範囲に入る位置情報と向き情報との組合わせを有する照明データインデックスを候補照明データインデックスとして抽出する。
ｄｉ＝λｒ（ｒｄ−ｒｉ）Ｔ・（ｒｄ−ｒｉ）＋λｎｎｄ・ｎｉ …（１）
（１）式において、λｒとλｎとの各々は、それぞれ位置情報、向き情報の重み付け係数である。また、「Ｔ」はベクトルの転置、「・」はベクトルの内積を示している。
また、本実施形態においては、照明情報データベース１８を画像表示端末１が備えている構成として説明したが、インターネット上のいずれかのサーバに対して照明情報データベース１８を設置して、必要に応じて画像表示端末１がこのサーバをアクセスし、状態情報に対応した照明情報を、照明情報データベース１８からサーバを介して取得する構成としても良い。
表示色計算部１７は、照明情報取得部１６が取得した照明情報により、画像コンテンツの各画素の画素値を調整する処理を行う。
ここで、表示色計算部１７は、ＩＣＣプロファイルに基づいて、制作者や提供者が意図した画像コンテンツの色をＣＩＥ Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間の座標値で表し、照明光の波長毎の照度において、等しいＣＩＥ Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間の座標値となるように、画像コンテンツの画素値を調整する。すなわち制作者や提供者が意図した画像コンテンツの色を、照明情報の照明環境下において鑑賞者に知覚させる色を再現する画素値へ変換する色調整である。
表示部１２は、表示色計算部１７が画素値の色調整を行った画像コンテンツを、表示画面１２Ｓに画像として表示する。
以下、図１、図３及び図４の各々を用いて、画像表示端末１の動作の説明を行う。図３は、本実施形態の画像表示端末１における画像コンテンツの色調整の動作例を示すフローチャートである。図４は、画像表示端末１が所定の３次元空間に位置する状態、例えば室内に位置する場合を示す概念図である。
ステップＳ１１：
鑑賞者が、画像表示端末１を携帯し、他の３次元空間から３次元空間１００（例えば、室内）に移動する。位置検出部１３は、例えばビーコンで位置検出を行う構成であれば、無線機１０３と通信することにより、３次元空間１００における画像表示端末１の位置を検出し、位置情報を生成する。
また、傾き検出部１４は、例えば、ジャイロセンサであれば、表示部１２の表示画面１２Ｓの法線ベクトル２０１を検出し、この法線ベクトル２０１に基づいて向き情報を生成する。
そして、状態情報取得部１５は、位置検出部１３から位置情報を、傾き検出部１４から向き情報を読み取り、読み取った位置情報及び向き情報の組合わせを状態情報とする。
ステップＳ１２：
照明情報取得部１６は、取得した状態情報と同様あるいは類似した位置情報及び向き情報の組合わせを、照明情報データベース１８の照明情報検索テーブルから検索する。そして、照明情報取得部１６は、検索された位置情報及び向き情報の組合わせに対応する照度データインデックスを読み出す。照明情報取得部１６は、読み出した照度データインデックス対応する照明情報を、照明情報データベース１８の照明情報テーブルから抽出する。図４において、照明情報は、例えば、蛍光灯１０１及び１０２の各々が光を放射し、表示画面１２Ｓに対してこの放射された光が入射する照度の情報である。
ステップＳ１３：
表示色計算部１７は、外部装置から、あるいは画像表示端末１の図示しない記憶部から、表示画面１２Ｓに表示する画像コンテンツを読み込む。
そして、表示色計算部１７は、画像コンテンツに付加されているＩＣＣプロファイルを抽出して読み出す。
ステップＳ１４：
表示色計算部１７は、ＩＣＣプロファイルに基づいて照明情報に応じた色調整を行う。すなわち、表示色計算部１７は、照明情報の波長毎の照明光の照度に対応させて、画像コンテンツの画素値をずらして色調整の処理を行う。
ステップＳ１５：
表示部１２は、ＩＣＣプロファイルに基づいて、画像コンテンツの画素値を求めて、この画素値の画像を表示画面１２Ｓに対して表示する。
本実施形態は、予め測定して取得した空間の位置情報及び向き情報の組合わせに対応した照度を、照明情報として照明情報データベース１８に対して予め書き込んで記憶させている。このため、本実施形態によれば、画像表示端末１の状態情報を取得するのみで、容易に画像表示端末１の表示画面１２Ｓに照射される照明光の波長成分毎の照度が得られる。この結果、本実施形態によれば、鑑賞者が画像コンテンツを表示する際、鑑賞者自身が表示画面１２Ｓに対して照射される照明光の波長成分毎の照度を測定する必要がなく、照明環境下において制作者及び提供者が意図する色として知覚できるように、画像コンテンツの画像の画素値の色調整を容易に行うことができる。
また、本実施形態においては、図２の照明情報検索テーブルが時間によって変化しない構成として記載したが、所定の時間で照明環境が変化する３次元空間の場合、時間毎に対応した照明情報検索テーブルを設けても良い。すなわち、状態情報は時間情報を含む構成となる。このとき、照明情報検索テーブルにおいて、照度データインデックスを検索する際、位置情報には現在の時刻を示す時間情報を含んだ検索が行われる。
＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。
図５は、本発明の第２の実施形態による画像表示端末１Ａの構成の一例を示すブロック図である。本実施形態による画像表示端末１Ａは、第１の実施形態と同様に、例えば、スマートフォンやタブレットなどの携帯端末に対してアプリケーションプログラムをインストールし、起動することにより各機能部が構成されて稼働する。
図５において、画像表示端末１Ａは、入力部１１、表示部１２、位置検出部１３、傾き検出部１４、状態情報取得部１５、照明情報取得部１６Ａ、表示色計算部１７、照明情報データベース１８Ａ及び照度算出部１９を備えている。第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。以下、第１の実施形態と異なる構成及び動作を説明する。
図６は、照明情報データベース１８Ａに予め書き込まれて記憶されているテーブルの構成例を示している。図６（ａ）は照明情報検索テーブルの構成を示し、状態情報における位置情報毎に放射輝度データインデックスが対応して示されている。位置情報は、３次元空間における３次元座標値である。放射輝度データインデックスは、位置情報毎の放射輝度のデータを識別するインデックスである。
図６（ｂ）は照明情報テーブルの構成を示し、各放射輝度データインデックスに対し、第１放射輝度データから第ｎ放射輝度データの各々が予め書き込まれて記憶されている。第１放射輝度データは、第１照明光の第１波長成分の輝度値と、この第１波長成分の入射方向との組み合わせが記憶されている。他の波長成分の放射輝度データも同様に、それぞれの波長成分の輝度値と、波長成分の入射方向が示されている。
本実施形態においては、室内などのそれぞれの３次元空間において、この３次元空間を複数のサブ空間に分割している。そして、このサブ空間の中心座標を３次元空間における位置情報として、照明情報検索テーブルに示している。また、この中心座標に入射する照明光の波長成分毎の輝度値と、波長成分の光の入射方向を、分光放射輝度計により予め測定して、図６（ｂ）の照明情報テーブルに書き込んで記憶させる。第１の実施形態と同様に、３次元空間のサブ空間への分割数を増加させるに従い、照明情報の精度は向上する。
図５に戻り、照明情報取得部１６Ａは、状態情報取得部１５の取得した状態情報における位置情報と一致、あるいは最も近傍にある位置情報を、照明情報データベース１８Ａの照明情報検索テーブルから検索する。そして、照明情報取得部１６Ａは、検索された位置情報に対応して記憶されている放射輝度データインデックスを、照明情報検索テーブルから読み出す。
また、照明情報取得部１６Ａは、読み出した放射輝度データインデックスを、照明情報データベース１８Ａの照明情報テーブルから検索する。そして、照明情報取得部１６Ａは、検索された放射輝度データインデックスに対応して記憶されている第１放射輝度データから第ｎ放射輝度データの各々を読み出す。照明情報取得部１６Ａは、読み出した第１放射輝度データから第ｎ放射輝度データの各々を、照度算出部１９に対して出力する。
照度算出部１９は、照明情報取得部１６Ａから供給される照明情報（第１放射輝度データから第ｎ放射輝度データの各々）と、状態情報取得部１５から供給される自身の表示部１２の表示画面１２Ｓの向き情報に基づき、この表示画面１２Ｓに入射される照明光の照度を算出する。
そして、表示色計算部１７は、照度算出部１９が算出した照度を用いて、第１の実施形態に示したように、画像コンテンツにおける画像の各々の画素値に対する色調整を行う。
以下、図４、図５及び図７の各々を用いて、画像表示端末１Ａの動作の説明を行う。図７は、本実施形態の画像表示端末１Ａにおける画像コンテンツの色調整の動作例を示すフローチャートである。以下、図７のフローチャートにおける第１の実施形態と異なるステップＳ１２Ａ及びステップＳ１２Ｂについて説明する。
ステップＳ１２Ａ：
照明情報取得部１６Ａは、状態情報における位置情報と一致、あるいは最も近傍の位置にある位置情報を、照明情報データベース１８Ａの照明情報検索テーブルから検索する。
そして、照明情報取得部１６Ａは、検索された位置情報に対応する放射輝度データインデックスを、照明情報検索テーブルから読み出す。照明情報取得部１６Ａは、照明情報データベース１８Ａの照度情報テーブルから、読み出した放射輝度データインデックスに対応した第１放射輝度データから第ｎ放射輝度データの各々を読み出し、照度算出部１９に対して出力する。
ステップＳ１２Ｂ：
照度算出部１９は、供給された第１放射輝度データから第ｎ放射輝度データの各々に基づき、状態情報における向き情報により、表示画面１２Ｓに入射される照明光の照度を算出する。
ステップＳ１３以降は、第１の実施形態と同様のため、説明を省略する。
本実施形態は、測定して取得した空間の位置における輝度情報を照明情報として、空間の位置を示す位置情報に対応させて、照明情報データベース１８Ａに対して予め書き込んで記憶させてある。これにより、照明情報データベース１８Ａにおける位置情報に対応した照明情報である輝度値と、表示画面１２Ｓの向き情報から、表示画面１２Ｓに入射する照明光の照度を算出することで、容易に画像表示端末１の表示画面１２Ｓに照射される照明光の波長成分毎の照度が得られる。このため、本実施形態によれば、鑑賞者が画像コンテンツを表示する際、鑑賞者自身が表示画面１２Ｓに対して照射される照明光の波長成分毎の照度を、測定する必要がなく、容易に画像コンテンツの画素の画素値の色調整を行うことができる。
また、本実施形態においては、照明情報データベース１８Ａを画像表示端末１Ａが備えている構成として説明した。しかしながら、照明情報データベース１８Ａがインターネット上のいずれかのサーバに設置され、必要に応じて画像表示端末１Ａがこのサーバをアクセスし、状態情報に対応した照明情報を取得する構成としても良い。
また、本実施形態における照度算出部１９も上記サーバの機能として設け、画像表示端末１Ａがサーバに対して状態情報を送信することにより、表示画面１２Ｓに入射する照度を、画像表示端末１Ａに対して供給する構成としても良い。
また、本実施形態においては、図６の照明情報検索テーブルが時間によって変化しない構成として記載したが、所定の時間で照明環境が変化する３次元空間の場合、時間毎に対応した照明情報検索テーブルを設けても良い。すなわち、状態情報は時間情報を含む構成となる。このとき、照明情報検索テーブルにおいて、放射輝度データインデックスを検索する際、位置情報と、現在の時刻を示す時間情報とにより検索が行われる。
＜第３の実施形態＞
以下、本発明の第３の実施形態について、図面を参照して説明する。
図８は、本発明の第３の実施形態による画像表示端末１Ｂの構成の一例を示すブロック図である。本実施形態による画像表示端末１Ｂは、第１の実施形態と同様に、例えば、スマートフォンやタブレットなどの携帯端末に対してアプリケーションプログラムをインストールし、起動することにより各機能部が構成されて稼働する。
図８において、画像表示端末１Ｂは、入力部１１、表示部１２、位置検出部１３、傾き検出部１４、状態情報取得部１５、照明情報取得部１６Ａ、表示色計算部１７Ｂ及び照明情報データベース１８Ｂを備えている。以下、第１の実施形態と異なる構成及び動作を説明する。第１の実施形態あるいは第２の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
表示色計算部１７Ｂは、照明情報取得部１６Ａが取得した照明情報と、画像コンテンツの画素値とから、表示部１２が表示画面１２Ｓに表示する画像の画素値を生成する（画素値の色調整に対応）。
ここで、表示色計算部１７Ｂは、例えば、ＣＩＥ（国際照明委員会）のＣＡＭ（色の見えモデル）であるＣＩＥＣＡＭ０２の定義式（色順応式）を用いて表示画面１２Ｓに対して表示する画像の画素値を生成する。すなわち、表示色計算部１７Ｂは、予め位置毎に測定された図６（ｂ）の照明情報の放射輝度データから、表示画面１２Ｓに入射する照明輝度及び周囲輝度を求める。
表示色計算部１７Ｂは、求めた照明輝度及び周囲輝度により、上記色順応式で使用する順応ファクタを求める。そして、表示色計算部１７Ｂは、求めた順応ファクタと、画像コンテンツの画像の画素値とを、ＣＩＥＣＡＭ０２の色順応式に代入し、表示画面１２Ｓに表示する画像の画素値を算出する（例えば、「ＣＩＥ色の見えモデル（ＣＩＥＣＡＭ０２）の概要とその応用」、矢口博久、日本写真学会誌、２００５年６８巻第１号、１６から２０ページ）。
ここで、表示画面１２Ｓの位置情報及び向き情報の各々の組合わせの状態情報毎に対応させて白色板を設置し、この白色板からの反射光の波長成分毎の放射輝度を放射輝度計により測定する。そして、この放射輝度から表示画面１２Ｓに入射する照明輝度及び周囲輝度を求める。順応ファクタは、画像コンテンツにおける白色と照明環境の照明光下において知覚される白色とが同様とするファクタである。表示色計算部１７Ｂは、上述した照明輝度及び周囲輝度により、順応ファクタを求めて、ＣＩＥＣＡＭ０２の色順応式により、画像コンテンツの画像の画素値を、表示画面１２Ｓに対して表示する画像の画素値に変換する処理を行う。
以下、図６、図８及び図９の各々を用いて、画像表示端末１Ｂの動作の説明を行う。図９は、本実施形態の画像表示端末１Ｂにおける画像コンテンツの色調整の動作例を示すフローチャートである。以下、図９のフローチャートにおける第１の実施形態及び第２の実施形態と異なるステップＳ１４Ａについて説明する。
ステップＳ１４Ａ：
表示色計算部１７Ｂは、照明情報取得部１６Ａが取得した照明情報である放射輝度データから、状態情報の向き情報を用いて、表示画面１２Ｓに対して入射する照明輝度及び周囲輝度を算出する。
そして、表示色計算部１７Ｂは、照明輝度及び周囲輝度から順応ファクタを求め、この順応ファクタと画像コンテンツの画素値とＣＩＥＣＡＭ０２の色順応式とにより、表示画面１２Ｓに表示する画像の画素値を算出する。
また、本実施形態においては、照明情報データベース１８Ｂを画像表示端末１Ｂが備えている構成として説明した。しかしながら、照明情報データベース１８Ｂがインターネット上のいずれかのサーバに設置され、必要に応じて画像表示端末１Ｂがこのサーバをアクセスし、状態情報に対応した照明情報を取得する構成としても良い。
また、本実施形態においても、第２の実施形態と同様に、照明情報検索テーブルにおいて、放射輝度データインデックスを検索する際、位置情報と、現在の時刻を示す時間情報とにより検索を行っても良い。
本実施形態は、空間の所定の位置毎に測定して取得した輝度情報を、この取得した空間の位置を示す位置情報に対応させて、照明情報データベース１８Ｂに対して予め書き込んで記憶させてある。これにより、照明情報データベース１８Ｂにおける位置情報に対応した照明情報である放射輝度データから、照明輝度及び周囲輝度を求める。そして、照明輝度及び周囲輝度により順応ファクタを算出して、順応ファクタと画像コンテンツの画素値とをＣＩＥＣＡＭ０２の色順応式に代入し、表示画面１２Ｓに表示する画像の画素値を容易に得ることができる。このため、本実施形態によれば、鑑賞者が画像コンテンツを表示する際、鑑賞者自身が表示画面１２Ｓに対して照射される照明光の波長成分毎の照度を、測定する必要がなく、容易に画像コンテンツから表示画面１２Ｓに表示する画像の画素値を得ることができる。
＜第４の実施形態＞
第２の実施形態及び第３の実施形態においては、図６に示すように、照明情報として放射輝度データを用いている。
第４の実施形態においては、図１０に示す照明光マップを照明情報として用いる。第４の実施形態は、図８の構成と同様である。図１０は、本実施形態における照明情報データベース１８Ｂに予め書き込まれて記憶されているテーブルの構成例を示している。
図１０（ａ）は、照明情報検索テーブルの構成を示し、状態情報における位置情報毎に照明光マップインデックスが対応して示されている。図１０（ｂ）は、照明情報テーブルの構成を示し、各照明光マップインデックスに対し、第１照明光マップファイルから第ｎ照明光マップファイルが予め書き込まれて記憶されている。第１照明光マップファイルは、第１チャンネル（第１波長成分）の照明光の輝度がマッピングされたデータファイルが記憶されている。他の照明光マップファイルのチャンネルの輝度も同様に、それぞれの波長成分のデータファイルが示されている。
上記照明光マップは、例えば、キューブマップやスフィアマップなどが用いられ、キューブ（立方体）やスフィア（球体）の中心部に向かって入射する照明光の輝度情報が、照明光が透過するキューブあるいはスフィアの表面の位置を画素とし、各画素の画素値として、キューブやスフィアの表面にマッピングされている。
この照明光マップの輝度データから、第２の実施形態のように照度データを生成したり、第３の実施形態のように、照明輝度及び周囲輝度を求めて、ＣＩＥＣＡＭ０２の色順応式により、表示画面１２Ｓに表示する画像の画素値を生成しても良い。
また、本実施形態においては、照明情報データベース１８Ｂを画像表示端末１Ｂが備えている構成として説明した。しかしながら、照明情報データベース１８Ｂがインターネット上のいずれかのサーバに設置され、必要に応じて画像表示端末１Ｂがこのサーバをアクセスし、状態情報に対応した照明情報を取得する構成としても良い。
また、本実施形態においては、図１０の照明情報検索テーブルが時間によって変化しない構成として記載したが、所定の時間で照明環境が変化する３次元空間の場合、時間毎に対応した照明情報検索テーブルを設けても良い。すなわち、状態情報は時間情報を含む構成となる。このとき、照明情報検索テーブルにおいて、照明光マップインデックスを検索する際、位置情報と、現在の時刻を示す時間情報とにより検索が行われる。
本実施形態は、空間の所定の位置毎に測定して取得した照明マップを、この取得した空間の位置を示す位置情報に対応させて、照明情報データベース１８Ｂに対して予め書き込んで記憶させてある。これにより、照明情報データベース１８Ｂにおける位置情報に対応した照明情報である照明マップから、照度データあるいは照明輝度及び周囲輝度を求める。そして、照度データにより画像コンテンツの画像の画素値の色調整を行ったり、照明輝度及び周囲輝度により順応ファクタを算出して、順応ファクタと画像コンテンツの画素値とをＣＩＥＣＡＭ０２の色順応式に代入し、表示画面１２Ｓに表示する画像の画素値を容易に得たりすることができる。このため、本実施形態によれば、鑑賞者が画像コンテンツを表示する際、鑑賞者自身が表示画面１２Ｓに対して照射される照明光の波長成分毎の照度を、測定する必要がなく、容易に画像コンテンツから表示画面１２Ｓに表示する画像の画素値を得ることができる。
＜第５の実施形態＞
以下、本発明の第５の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１１は、本発明の第５の実施形態による画像表示端末１Ｄの構成の一例を示すブロック図である。本実施形態による画像表示端末１Ｄは、第２の実施形態と同様に、例えば、スマートフォンやタブレットなどの携帯端末に対してアプリケーションプログラムをインストールし、起動することにより各機能部が構成されて稼働する。
図１１において、画像表示端末１Ｄは、入力部１１、表示部１２、位置検出部１３、傾き検出部１４、状態情報取得部１５、表示色計算部１７、照明情報データベース１８Ｄ、空間構造情報取得部２０、３次元空間生成部２１及び照明情報算出部２２を備えている。以下、第２の実施形態と異なる構成及び動作を説明する。第２の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。本実施形態は、ＣＧ技術を用いて、表示画面１２Ｓに照射される光の輝度を算出する。
図１２は、照明情報データベース１８Ｄに予め書き込まれて記憶されているテーブルの構成例を示している。
図１２（ａ）は空間情報検索テーブルの構成を示し、画像表示端末１Ｄが位置する空間情報（３次元空間、例えば部屋空間）毎に、３次元空間における照度を算出するためのデータ群が対応付けて記憶されている。空間データインデックスは、３次元空間を識別するためのインデックス、例えば、美術館の中にある各部屋をそれぞれ識別するためのインデックスである。ここでの３次元空間は、ＣＡＤで生成される仮想の３次元空間である。
この図において、空間ＣＡＤ（computer aided design）データインデックスは、３次元空間の構造を示すＣＡＤデータを識別するインデックスである。この空間ＣＡＤデータインデックスは、例えば、部屋の構造を示すＣＡＤデータの読み込みに用いる。
第１物体データインデックスなどの物体データインデックスは、３次元空間に配置されている物体、例えば、テーブルや椅子、調度品などの種類を識別するインデックスである。この物体データインデックスは、空間データインデックスが識別する３次元空間に配置されている全ての物体に付与されている。第１物体配置データは、空間データインデックスが識別する３次元空間において、第１物体が配置されている座標値を示している。
第１光源データインデックスなどの光源データインデックスは、３次元空間に配置されている光源、例えば、天井、壁、床に配置される蛍光灯やＬＥＤなどの照明を行う光源の種類を識別するインデックスである。この光源データインデックスは、空間データインデックスが識別する３次元空間に配置されている全ての光源に付与されている。第１光源配置データなどの光源配置データは、空間データインデックスが識別する３次元空間において、光源が配置されている座標値を示している。第１光源点灯状態データなどの光源点灯状態データは、各光源が点灯あるいは消灯のいずれの状態にあるかを示す情報である。ここで、照明情報算出部２２は、消灯している光源は存在しないとして、照明情報の計算を行う。
図１２（ｂ）は物体データテーブルの構成を示し、各物体データインデックスにより種別される物体の各々の３次元形状を示すＣＡＤデータと、物体を構成する各部分の材質である第１材質データ、第２材質データ、…の各々（以降、ＣＡＤデータの物体の３次元形状を構成する第３物体、第４物体がある）が予め書き込まれて記憶されている。椅子であれば、背もたれ、座席、椅子の脚などの材質がそれぞれ示されている。
図１２（ｃ）は光源データテーブルの構成を示し、各光源データインデックスにより種別される光源の各々の３次元形状を示すＣＡＤデータと、光源の放射する光の第１波長の波長を示す第１波長データ、第１波長の光の輝度値を示す第１波長輝度値データ、第１波長の光の放射強度の配光分布を示す第１波長配光分布データと、…の各々（以降、光源の放射する光の第２波長、第３波長の光源データがある）が予め書き込まれて記憶されている。波長及び配光分布データは、例えば、ＩＥＳ（Illumination Engineering Society of North America ）が提供するＩＥＳデータを用いる。
図１１に戻り、空間構造情報取得部２０は、状態情報取得部１５が取得した空間情報に対応する空間データインデックスの検索を行う。すなわち、空間構造情報取得部２０は、検索された空間情報に対応する３次元空間の空間データインデックスを、照明情報データベース１８Ｄの３次元空間テーブルを検索して取得する。
空間構造情報取得部２０は、取得した空間データインデックスを空間情報検索テーブルにおいて検索し、検索された空間情報インデックスに対応する空間ＣＡＤデータインデックス、物体データインデックス（例えば、第１物体データインデックス、第２物体データインデックス、…）、物体データ（例えば、第１物体データ、第２物体データ、…）、光源データインデックス（例えば、第１光源データインデックス、第１光源データインデックス、…）の各々を読み出す。そして、空間構造情報取得部２０は、取得した空間ＣＡＤデータインデックス、物体データインデックス（例えば、第１物体データインデックス、第２物体データインデックス、…）、物体データ（例えば、第１物体データ、第２物体データ、…）、光源データインデックス（例えば、第１光源データインデックス、第１光源データインデックス、…）の各々を３次元空間生成部２１に対して出力する。
３次元空間生成部２１は、供給される空間ＣＡＤデータインデックス、第１物体データインデックス、第１物体データ、…、第１光源データインデックス、…の各々により、携帯情報端末が位置する３次元空間のＣＧ（computer graphics）で示される３次元画像を生成する。すなわち、３次元空間生成部２１は、空間ＣＡＤデータインデックスにより３次元空間のＣＡＤデータを照明情報データベース１８Ｄから読み出す。
そして、３次元空間生成部２１は、物体データインデックスにより対応して、物体の各々の３次元形状を示すＣＡＤデータ及び材質データを読み出して、材質それぞれで構成された物体の３次元形状を生成する。また、３次元空間生成部２１は、生成した物体の３次元形状の各々を、それぞれの物体配置データに対応して、ＣＡＤデータが示す３次元空間に対して配置する。
同様に、３次元空間生成部２１は、光源データインデックスにより対応して、３次元空間に配置される光源の各々の配置データにより、光源それぞれを３次元空間に配置する。
照明情報算出部２２は、生成された３次元空間における状態情報の位置情報の示す位置に対する、３次元空間に配置された光源の各々から放射される照明光の照明情報を算出して生成する。ここで、照明情報算出部２２は、３次元空間におけるレイトレーシング法により、３次元空間に配置された光源が放射する照明光の壁、天井、床からの反射に加え、３次元空間に配置された物体の３次元形状及び材質に対応した反射による反射光成分を含んだ照明情報を生成する。
照明情報算出部２２は、携帯端末の位置情報及び向き情報と、波長データ、波長輝度値データ及び波長配光分布と、上述した反射光の成分との各々に基づき、表示画面１２Ｓに照射される光の輝度を照明情報として算出する。
そして、表示色計算部１７は、照明情報算出部２２が生成した光の輝度に基づき、第２の実施形態と同様に、表示画面１２Ｓに表示する画像の画素値の調整を行う。
また、本実施形態においては、表示画面１２Ｓに照射される光の輝度の計算にレイトレーシング法を用いる構成として説明したが、ラジオシティ法やフォトンマッピング法などを用いて光の輝度を計算する構成としても良い。
また、本実施形態においては、照明情報データベース１８Ｄを画像表示端末１Ｄが備えている構成として説明したが、インターネット上のいずれかのサーバに設置され、必要に応じて画像表示端末１Ｄがこのサーバをアクセスし、状態情報の位置情報に対応したＣＡＤ情報を取得する構成としても良い。
また、本実施形態においては、空間情報取得部２０、３次元空間生成部２１、照明情報算出部２２及び照明情報データベース１８Ｄの各々を備えている構成として説明したが、インターネット上のいずれかのサーバに設置され、画像表示端末１Ｄがアクセスして状態情報を出力することにより、サーバが空間情報取得部２０、３次元空間生成部２１、照明情報算出部２２それぞれの処理を行い、照明情報データベース１８Ｄを参照して、表示色計算部１７が表示色を調整するための照明情報を生成し、画像表示端末１Ｄへ生成した照明情報を送信する構成としても良い。
また、本実施形態においては、図１２の空間情報検索テーブルが時間によって変化しない構成として記載したが、所定の時間で照明環境が変化する３次元空間の場合、時間毎に対応した空間情報検索テーブルを設けても良い。すなわち、状態情報は時間情報を含む構成となる。このとき、空間情報検索テーブルにおいて、空間データインデックスを検索する際、空間情報と、現在の時刻を示す時間情報とにより検索が行われる。
本実施形態は、３次元のＣＡＤのデータに対応して、ＣＧ技術により照明情報を生成するため、容易に照明情報として光の輝度を生成することができ、表示画面１２Ｓに表示するコンテンツ画像の画素値の生成が容易に行える。このため、本実施形態によれば、鑑賞者が画像コンテンツを表示する際、鑑賞者自身が表示画面１２Ｓに対して照射される照明光の波長成分毎の照度及び輝度を、測定する必要がなく、容易に画像コンテンツから表示画面１２Ｓに表示する画像の画素値を得ることができる。
＜第６の実施形態＞
第６の実施形態は、第５の実施形態の図１１に示す構成と同様の構成である。
第６の実施形態においては、第４の実施形態で用いた照明光マップを、第５の実施形態におけるＣＡＤデータを用いた計算により生成する。すなわち、第６の実施形態は、照明情報算出部２２が生成する照明情報が第５の実施形態と異なる。
すなわち、照明情報算出部２２は、３次元空間に配置された光源が放射する照明光の壁、天井、床からの反射に加え、３次元空間に配置された物体の３次元形状及び材質に対応した反射による反射光成分を含んだ照明光マップを、シミュレーションにより生成する。
照明情報算出部２２は、ＣＧ手法において、３次元空間の所定の座標（位置情報）が中心となる立方体や球体を生成し、この立方体や球体の中心に向かう照明光の輝度が画素値となるキューブマップやスフィアマップなどの照明光マップを、照明光の波長毎にレンダリングなどにより生成する。
そして、照明情報算出部２２が生成した照明光マップの輝度データから、第２の実施形態のように照度データを生成したり、第３の実施形態のように、照明輝度及び周囲輝度を求めて、ＣＩＥＣＡＭ０２の色順応式により、表示画面１２Ｓに表示する画像の画素値を生成しても良い。
本実施形態は、３次元のＣＡＤのデータに対応して、ＣＧ技術により照明情報を生成するため、容易に照明情報として照明光マップを生成することができ、表示画面１２Ｓに表示するコンテンツ画像の画素値の生成が容易に行える。このため、本実施形態によれば、鑑賞者が画像コンテンツを表示する際、鑑賞者自身が表示画面１２Ｓに対して照射される照明光の波長成分毎の照度及び輝度を、測定する必要がなく、容易に画像コンテンツから表示画面１２Ｓに表示する画像の画素値を得ることができる。
＜第７の実施形態＞
第７の実施形態は、第５の実施形態の図１１に示す構成と同様の構成である。
第７の実施形態においては、第５の実施形態で生成した照明情報により、レイトレーシング法などを用いて、３次元空間における仮想物体をＣＧ技術によってレンダリングし、表示画面１２Ｓに表示する画像の画素値を求める。すなわち、第７の実施形態においては、レイトレーシング法を用いたレンダリングにより、仮想物体の画像の、表示面１２Ｓに表示する画素値を、リアルタイムに生成する点が第５の実施形態と異なる。
状態情報取得部１５は、図１２（ｂ）で示される物体データテーブルから仮想物体の位置情報と、向きを示す向き情報とを読み出し、位置情報及び向き情報の各々の組合わせを状態情報とする。
照明情報算出部２２は、仮想物体の状態情報における位置情報の示す位置に対する、３次元空間に配置された光源の各々から放射される照明光の照明情報を算出して生成する。ここで、照明情報算出部２２は、３次元空間におけるレイトレーシング法により、３次元空間に配置された光源が放射する照明光の壁、床などからの反射に加え、３次元空間に配置された物体の３次元形状及び材質に対応した反射による反射光成分を含んだ照明情報を生成する。
照明情報算出部２２は、仮想物体の状態情報に基づき、仮想物体に入射される照明光（光線）の各波長成分の放射輝度を、レイトレーシング法などのレンダリング法により３次元空間に配置された光源から求める。このレンダリングにおけるＢｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ（ＢＲＤＦ）等に基づく仮想物体の反射光計算に対して、照明情報算出部２２は、図１２（ｃ）に示される仮想物体の材質データを参照する。このとき、照明情報算出部２２は、仮想物体を観察する視点位置を、表示画面１２Ｓの位置情報及び向き情報の各々の組合わせ、またはその組合わせに対する任意の相対位置と仮定して、この仮定した視点を鑑賞者の視点としてレイトレーシング法などのレンダリング法を行ない、表示画面１２Ｓに表示される各画像の画素値を、リアルタイムに生成する。
本実施形態は、３次元のＣＡＤのデータに対応して、ＣＧ技術により生成した照明光マップを用いて、レイトレーシング法を用いたレンダリングにより、表示画面１２Ｓに表示する仮想物体の画像の画素値の生成がリアルタイムに容易に行える。このため、本実施形態によれば、鑑賞者が仮想物体を表示画面１２Ｓに表示する際、鑑賞者自身が表示画面１２Ｓに対して照射される照明光の波長成分毎の照度及び輝度を、測定することなく、表示画面１２Ｓに表示する仮想物体の画像の画素値を得ることができる。
また、本実施形態においては、仮想物体に照射される光の輝度の計算に放射輝度データを用いる構成として説明したが、第６の実施形態のように照明光マップを用いた構成としても良い。
また、本実施形態においては、仮想物体に照射される光の輝度の計算にレイトレーシング法を用いる構成として説明したが、ラジオシティ法やフォトンマッピング法等を用いた構成としても良い。
また、本実施形態においては、レンダリング法における反射計算としてＢＲＤＦを用いる構成として説明したが、透過光計算に用いるＢｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｔａｎｃｅ Ｆｕｎｃｔｉｏｎや仮想物体の表面のテクスチャを用いたＢｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｔｅｘｔｕｒｅ Ｆｕｎｃｔｉｏｎを用いた構成としても良い。
＜第８の実施形態＞
第１の実施形態から第７の実施形態までは、建物などの３次元空間内における表示画面１２Ｓに対して照射される照明情報を求めて、表示画面１２Ｓに表示される画像の画素値の色調整及び画素値の生成について示した。
本発明の第８の実施形態においては、屋外における３次元空間内での表示画面１２Ｓに対して照射される照明光の照明情報を求めて、表示画面１２Ｓに表示される画像の画素値の色調整及び画素値の生成を行う。
以下、本発明の第８の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１３は、本発明の第８の実施形態による画像表示端末１Ｅの構成の一例を示すブロック図である。本実施形態による画像表示端末１Ｅは、第１の実施形態と同様に、例えば、スマートフォンやタブレットなどの携帯端末に対してアプリケーションプログラムをインストールし、起動することにより各機能部が構成されて稼働する。
図１３において、画像表示端末１Ｅは、入力部１１、表示部１２、位置検出部１３、傾き検出部１４、状態情報取得部１５、表示色計算部１７、気象情報取得部２３、自然光履歴検索部２４及び自然光履歴データベース２５を備えている。以下、第１の実施形態と異なる構成及び動作を説明する。第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
図１４は、自然光履歴データベース２５に予め書き込まれて記憶されているテーブルの構成例を示す図である。
図１４（ａ）は、自然光データ検索テーブルであり、状態情報、時間情報、季節情報、雲量情報及び天気情報の各々の組合わせと、この組合わせに対応する自然光データインデックスとが書き込まれている。状態情報は、例えば、緯度、経度及び標高などの世界座標系における３次元座標値の位置情報、表示画面１２Ｓの向き情報を示す。時間情報は、１日を１時間単位で分割した０時から２４時までの時刻範囲を示している。季節情報は、春、夏、秋、冬のいずれかを示している。雲量情報は、雲量「１」から雲量「９」までの１単位の雲量を示している。天気情報は、晴れ、曇り、雨、雪などの天気を示している。自然光データインデックスは、上述した位置情報、時間情報、季節情報、雲量情報及び天気情報の各々の組合わせに対応した照明情報のデータを識別するインデックスである。
図１４（ｂ）は、自然光データテーブルであり、自然光データインデックスに対応して、第１波長照明情報、第２波長照明情報、第３波長照明情報、、第ｎ波長照明情報の各々が書き込まれている。第１波長照明情報から第ｎ照明情報の各々は、例えば、表示画面１２Ｓに入射する照明光におけるそれぞれの波長成分の照度を示している。
ここで、第１波長照明情報から第ｎ照明情報の各々は、位置情報、時間情報、季節情報、雲量情報及び天気情報の各々において、向き情報に対応させて、分光照度計で測定した照明光の波長成分毎の照度である。
図１３に戻り、気象情報取得部２３は、インターネットを介して天気予報のサイトにアクセスし、季節情報、雲量情報及び天気情報の各々を取得する。
自然光履歴検索部２４は、自然光履歴データベース２５の自然光データ検索テーブルにおいて、状態情報取得部１５が取得した状態情報と、気象情報取得部２３が取得した季節情報、雲量情報及び天気情報と、画像表示端末１Ｅの時計機能から取得した現在の時刻情報との各々の組合わせに対応する自然光データインデックスを検索する。また、自然光履歴検索部２４は、検索に用いた状態情報、季節情報、雲量情報、天気情報及び時刻情報との組合わせに最も近い自然光データインデックスを、自然光データ検索テーブルから抽出する。
そして、自然光履歴検索部２４は、自然光履歴データベース２５の自然光データ検索テーブルを参照し、抽出した上記自然光データインデックスに対応する第１波長照明情報から第ｎ照明情報の各々を読み出す。自然光履歴検索部２４は、読み出した第１波長照明情報から第ｎ照明情報の各々を表示色計算部１７に対して出力する。
表示色計算部１７は、自然光履歴検索部２４から供給される第１波長照明情報から第ｎ照明情報の各々の照度を用いて、画像コンテンツの画素値の各々の色調整を行う。
また、本実施形態において、第１波長照明情報から第ｎ照明情報の各々を照度として説明した。しかしながら、本実施形態は、第２の実施形態と同様に、放射輝度データとしても良い。この構成の場合、第２の実施形態と同様に、放射輝度データから表示画面１２Ｓに入射する照度を計算により求めて画像コンテンツにおける画素の画素値の色調整を行っても良い。また、第３の実施形態と同様に、放射輝度データを直接用いて画像コンテンツにおける画素の画素値の色調整を行っても良い。
また、本実施形態は、第１波長照明情報から第ｎ照明情報の各々を、第３の実施形態と同様に、状態情報における位置情報を用いて検索される照明光マップとして構成しても良い。この構成の場合、第４の実施形態と同様に、照明光マップにおける照明光の放射輝度から表示画面１２Ｓに入射する照度を計算により求めて画像コンテンツにおける画素の画素値の色調整を行っても良いし、放射輝度データを直接用いて画像コンテンツにおける画素の画素値の色調整を行っても良い。
また、本実施形態は、第５の実施形態と同様に、周囲の建築物、周囲の緑化環境、河川、湖、地面の起伏のＣＡＤデータ情報に基づいて、かつ雲量情報、天気情報、季節情報、時間情報に基づき太陽の位置などの情報により、ＣＧ技術を用いて各位置情報に対応して照度または輝度の照明情報を生成しても良い。
また、本実施形態は、第６の実施形態と同様に、周囲の建築物、周囲の緑化環境、河川、湖、地面の起伏のＣＡＤデータ情報に基づいて、かつ雲量情報、天気情報、季節情報、時間情報に基づき太陽の位置などの情報により、ＣＧ技術を用いて各位置情報に対応して照明光マップを生成しても良い。このとき、照明光の入射方向は、太陽からの照明光を平行光と仮定し、月日（季節情報）と時刻（時間情報）、及び表示画面１２Ｓの位置情報、向き情報から計算する。ここで、晴天の場合に用いる照明光マップは、現在の時刻に近い過去の時刻における気象庁の直達日射照度から算出する。一方、雨や曇りの場合、太陽からの直接光ではなく、雲により散乱された間接光となるため、照明光マップは、現在の時刻に近い過去の時刻における気象庁の散乱日射照度から算出する。
また、本実施形態は、第７の実施形態と同様に、第６の実施形態で生成した照明光マップファイルを用いて、画像コンテンツの画素値に対応させて、表示画面１２Ｓに表示される画像の画素値をＣＧ技術により生成しても良い。
また、本実施形態においては、気象情報取得部２３、自然光履歴検索部２４及び自然光履歴データベース２５の各々を画像表示端末１Ｅが備えているとして説明した。しかしながら、気象情報取得部２３、自然光履歴検索部２４及び自然光履歴データベース２５の各々がインターネット上のいずれかのサーバに設置され、必要に応じて画像表示端末１Ｅがこのサーバをアクセスし、状態情報及び時間情報に対応した照明情報を取得する構成としても良い。
本実施形態によれば、鑑賞者が画像コンテンツを表示する際、鑑賞者自身が表示画面１２Ｓに対して照射される照明光の波長成分毎の照度及び輝度を、測定する必要がなく、容易に画像コンテンツから表示画面１２Ｓに表示する画像の画素値を得ることができる。
なお、本発明における図１の画像表示端末１、図５の画像表示端末１Ａ、図８の画像表示端末１Ｂ、図１１の画像表示端末１Ｄ、図１３の画像表示端末１Ｅの各々の機能を実現するためのプログラムそれぞれを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりエンボス加工が施される面材の模様のシミュレーションの処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
１…画像表示端末 １１…入力部 １２…表示部 １２Ｓ…表示画面 １３…位置検出部 １４…傾き検出部 １５…状態情報取得部 １６，１６Ｓ…照明情報取得部 １７…表示色計算部 １８，１８Ａ，１８Ｄ…照明情報データベース １９…照度算出部 ２０…空間構造情報取得部 ２１…３次元空間生成部 ２２…照明情報算出部 ２３…気象情報取得部 ２４…自然光履歴検索部 ２５…自然光履歴データベース １００…３次元空間 １０１，１０２…蛍光灯 １０３…無線機 ２０１…法線ベクトル

Claims (12)

  1. 画像コンテンツを表示画像として表示画面に表示する画像表示部と、
    自身の位置を検出する位置検出部と、
    前記位置を示す位置情報を含む状態情報に対応して、予め求められている前記表示画面に入射する照明光の強度を示す情報を含む照明情報を取得する照明情報取得部と、
    前記照明情報を用いて、前記照明光の照明環境下において前記表示画面に表示されて知覚される前記表示画像の色を、画像コンテンツの色に調整する色調整部と
    を備え、
    前記状態情報が前記位置を示す前記位置情報、前記画像表示部の前記表示画面の向きを示す向き情報を含み、
    前記照明情報取得部が、
    前記状態情報における前記位置情報及び前記向き情報により、前記照明光の前記強度を示す情報と前記照明光の入射方向とを含む前記照明情報を求め、
    前記色調整部が、当該照明情報により前記画像コンテンツの色を調整する
    ことを特徴とする画像表示端末。
  2. 画像コンテンツを表示画像として表示画面に表示する画像表示部と、
    自身の位置を検出する位置検出部と、
    前記位置を示す位置情報を含む状態情報に対応して、予め求められている前記表示画面に入射する照明光の強度を示す情報を含む照明情報を取得する照明情報取得部と、
    前記照明情報を用いて、前記照明光の照明環境下において前記表示画面に表示されて知覚される前記表示画像の色を、画像コンテンツの色に調整する色調整部と、
    自身の位置する空間の構造を示す空間構造情報、前記空間に配置された物体の位置を示す配置情報と、光源の特性情報と、前記空間における前記光源の位置とを含むＣＡＤデータで示される空間情報から前記照明情報を算出する照明情報算出部と
    備え、
    前記色調整部が、前記照明情報と、前記位置と、前記表示画面の向きとにより、前記表示画像の色を生成する
    ことを特徴とする画像表示端末。
  3. 前記照明情報が前記強度を示す情報に基づく照明光マップであり、
    前記照明情報取得部が、前記照明光マップを前記表示画面に対する照明情報として取得し、前記照明光マップから、前記状態情報に対応して前記表示画面に入射する照明情報を求める
    ことを特徴とする請求項２に記載の画像表示端末。
  4. 前記表示画面の向きを検出する向き検出部
    をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の画像表示端末。
  5. 前記状態情報が時刻情報を含む
    ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の画像表示端末。
  6. 画像コンテンツを表示画像として表示画面に表示する画像表示部と、
    自身の位置を検出する位置検出部と、
    前記位置を示す位置情報を含む状態情報に対応して、予め求められている前記表示画面に入射する照明光の強度を示す情報を含む照明情報を取得する照明情報取得部と、
    前記照明情報を用いて、前記照明光の照明環境下において前記表示画面に表示されて知覚される前記表示画像の色を、画像コンテンツの色に調整する色調整部と
    を備え、
    自身の位置する空間の構造を示す空間構造情報、前記空間に配置された物体の位置を示す配置情報と、光源の特性情報と、前記空間における前記光源の位置とを含むＣＡＤデータで示される空間情報に基づき、
    前記照明情報取得部が、前記光源の特性情報と、前記空間における前記光源の位置と前記物体の位置と、前記表示画面の向きを示す向き情報とを用い、前記物体への照明情報を求め、
    前記色調整部が、前記物体に入射する前記照明情報と前記物体の３次元形状及び材質に対応した反射に基づくレンダリング処理により前記表示画像の色を生成する
    ことを特徴とする画像表示端末。
  7. 画像表示部が、画像コンテンツを表示画像として表示画面に表示する画像表示過程と、
    位置検出部が、自身の位置を検出する位置検出過程と、
    照明情報取得部が、前記位置を示す位置情報を含む状態情報に対応して、予め求められている前記表示画面に入射する照明光の強度の情報を含む照明情報を取得する照明情報取得過程と、
    色調整部が、前記照明情報を用いて、前記照明光の照明環境下において前記表示画面に表示されて知覚される前記表示画像の色を、画像コンテンツの色に調整する色調整過程と
    を含み、
    前記状態情報が前記位置を示す前記位置情報、前記画像表示部の前記表示画面の向きを示す向き情報を含み、
    前記照明情報取得部が、
    前記状態情報における前記位置情報及び前記向き情報により、前記照明光の前記強度を示す情報と前記照明光の入射方向とを含む前記照明情報を求め、
    前記色調整部が、当該照明情報により前記画像コンテンツの色を調整する
    ことを特徴とする画像表示方法。
  8. 画像表示部が、画像コンテンツを表示画像として表示画面に表示する画像表示過程と、
    位置検出部が、自身の位置を検出する位置検出過程と、
    照明情報取得部が、前記位置を示す位置情報を含む状態情報に対応して、予め求められている前記表示画面に入射する照明光の強度の情報を含む照明情報を取得する照明情報取得過程と、
    色調整部が、前記照明情報を用いて、前記照明光の照明環境下において前記表示画面に表示されて知覚される前記表示画像の色を、画像コンテンツの色に調整する色調整過程と、
    照明情報算出部が、自身の位置する空間の構造を示す空間構造情報、前記空間に配置された物体の位置を示す配置情報と、光源の特性情報と、前記空間における前記光源の位置とを含むＣＡＤデータで示される空間情報から前記照明情報を算出する照明情報算出過程と
    を含み、
    前記色調整部が、前記照明情報と、前記位置と、前記表示画面の向きとにより、前記表示画像の色を生成する
    ことを特徴とする画像表示方法。
  9. 画像表示部が、画像コンテンツを表示画像として表示画面に表示する画像表示過程と、
    位置検出部が、自身の位置を検出する位置検出過程と、
    照明情報取得部が、前記位置を示す位置情報を含む状態情報に対応して、予め求められている前記表示画面に入射する照明光の強度の情報を含む照明情報を取得する照明情報取得過程と、
    色調整部が、前記照明情報を用いて、前記照明光の照明環境下において前記表示画面に表示されて知覚される前記表示画像の色を、画像コンテンツの色に調整する色調整過程と
    を含み、
    自身の位置する空間の構造を示す空間構造情報、前記空間に配置された物体の位置を示す配置情報と、光源の特性情報と、前記空間における前記光源の位置とを含むＣＡＤデータで示される空間情報に基づき、
    前記照明情報取得部が、前記光源の特性情報と、前記空間における前記光源の位置と前記物体の位置と、前記表示画面の向きを示す向き情報とを用い、前記物体への照明情報を求め、
    前記色調整部が、前記物体に入射する前記照明情報と前記物体の３次元形状及び材質に対応した反射に基づくレンダリング処理により前記表示画像の色を生成する
    ことを特徴とする画像表示方法。
  10. コンピュータを、
    画像コンテンツを表示画像として表示画面に表示する画像表示手段、
    自身の位置を検出する位置検出手段、
    前記位置を示す位置情報を含む状態情報に対応して、予め求められている前記表示画面に入射する照明光の強度の情報を含む照明情報を取得する照明情報取得手段、
    前記照明情報を用いて、前記照明光の照明環境下において前記表示画面に表示されて知覚される前記表示画像の色を、画像コンテンツの色に調整する色調整手段
    として機能させ、
    前記状態情報が前記位置を示す前記位置情報、画像表示部の前記表示画面の向きを示す向き情報を含み、
    前記照明情報取得手段が、
    前記状態情報における前記位置情報及び前記向き情報により、前記照明光の前記強度を示す情報と前記照明光の入射方向とを含む前記照明情報を求め、
    前記色調整手段が、当該照明情報により前記画像コンテンツの色を調整する
    プログラム。
  11. コンピュータを、
    画像コンテンツを表示画像として表示画面に表示する画像表示手段、
    自身の位置を検出する位置検出手段、
    前記位置を示す位置情報を含む状態情報に対応して、予め求められている前記表示画面に入射する照明光の強度の情報を含む照明情報を取得する照明情報取得手段、
    前記照明情報を用いて、前記照明光の照明環境下において前記表示画面に表示されて知覚される前記表示画像の色を、画像コンテンツの色に調整する色調整手段、
    自身の位置する空間の構造を示す空間構造情報、前記空間に配置された物体の位置を示す配置情報と、光源の特性情報と、前記空間における前記光源の位置とを含むＣＡＤデータで示される空間情報から前記照明情報を算出する照明情報算出手段
    として機能させ、
    前記色調整手段が、前記照明情報と、前記位置と、前記表示画面の向きとにより、前記表示画像の色を生成する
    プログラム。
  12. コンピュータを、
    画像コンテンツを表示画像として表示画面に表示する画像表示手段、
    自身の位置を検出する位置検出手段、
    前記位置を示す位置情報を含む状態情報に対応して、予め求められている前記表示画面に入射する照明光の強度の情報を含む照明情報を取得する照明情報取得手段、
    前記照明情報を用いて、前記照明光の照明環境下において前記表示画面に表示されて知覚される前記表示画像の色を、画像コンテンツの色に調整する色調整手段
    として機能させ、
    自身の位置する空間の構造を示す空間構造情報、前記空間に配置された物体の位置を示す配置情報と、光源の特性情報と、前記空間における前記光源の位置とを含むＣＡＤデータで示される空間情報に基づき、
    前記照明情報取得手段が、前記光源の特性情報と、前記空間における前記光源の位置と前記物体の位置と、前記表示画面の向きを示す向き情報とを用い、前記物体への照明情報を求め、
    前記色調整手段が、前記物体に入射する前記照明情報と前記物体の３次元形状及び材質に対応した反射に基づくレンダリング処理により前記表示画像の色を生成する
    プログラム。
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