JP7020075B2 - Image processing equipment and programs - Google Patents

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Description

本発明は、画像処理装置及びプログラムに関する。 The present invention relates to an image processing apparatus and a program.

従来から、コンピュータグラフィックス(CG)により物理ベースレンダリングによって現実世界を再現する技術が開発されている。ここで、物理ベースレンダリングとは、光の散乱や反射、吸収等の光学現象を計測してモデル化することをいう。 Conventionally, a technique for reproducing the real world by physically based rendering by computer graphics (CG) has been developed. Here, physically-based rendering refers to measuring and modeling optical phenomena such as light scattering, reflection, and absorption.

非特許文献1には、物理ベースレンダリングの一例が記載されている。 Non-Patent Document 1 describes an example of physically based rendering.

E.A.Khan et al. “Image-Based Material Editing” ,インターネット(http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?rep=rep1&type=pdf&doi=10.1.1.87.1905)E.A.Khan et al. “Image-Based Material Editing”, Internet (http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?rep=rep1&type=pdf&doi=10.1.1.87.1905)

物理ベースレンダリングでは、アルベド(入射光に対する反射光の比:反射能)、反射率、ラフネス、マイクロファセット(法線分布)等の複雑なパラメータを用いて計算する必要があるところ、この技術をそのまま2次元画像に適用することは困難である。 In physics-based rendering, it is necessary to calculate using complicated parameters such as albedo (ratio of reflected light to incident light: reflectance), reflectance, roughness, micro facet (normal distribution), but this technique is used as it is. It is difficult to apply to a two-dimensional image.

一般に、2次元画像の質感を再現する方法には、
(1)反射特性を考慮せずに、ヒストグラムの歪度等の統計的な計算を用いる
(2)反射特性を考慮するが、CGほど厳密に反射特性を用いない
の2つのパターンがある。ここで、反射特性は、具体的には反射率分布関数(BRDF:(Bidirectional Reflectance Distribution Function))であり、反射表面上のある地点に対して、ある方向から素材に光が入射したとき、それぞれの方向へどれだけの光が素材から反射されるかを表す関数である。これら2つのパターンのうち、(2)では、例えば

Figure 0007020075000001
により光沢を再現する。ここで、
Matusik:反射特性
Li’:入射光強度
d・n:法線方向
である。これにより、3次元物体のCGに比べて計算量が削減されるが、反射特性fMatusikは実測のデータを用いる等しているため、十分な改善に至っていない。 Generally, the method of reproducing the texture of a two-dimensional image is as follows.
(1) Statistical calculation such as skewness of histogram is used without considering reflection characteristics. (2) Reflection characteristics are considered, but there are two patterns that do not use reflection characteristics as strictly as CG. Here, the reflection characteristic is specifically a reflectance distribution function (BRDF: (Bidirectional Reflectance Distribution Function)), and when light is incident on the material from a certain direction with respect to a certain point on the reflection surface, each of them. It is a function that expresses how much light is reflected from the material in the direction of. Of these two patterns, in (2), for example
Figure 0007020075000001
To reproduce the luster. here,
f Matusik : Reflection characteristic Li': Incident light intensity d · n: Normal direction. As a result, the amount of calculation is reduced as compared with the CG of the three-dimensional object, but the reflection characteristic fMasik has not been sufficiently improved because the actually measured data is used.

本発明の目的は、反射特性を考慮しつつも、実測して得られる反射特性を用いる場合に比べてより簡易に質感を表現し得る技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique capable of expressing a texture more easily than when a reflection characteristic obtained by actual measurement is used while considering the reflection characteristic.

請求項1に記載の発明は、原画像を構成する画素毎の画素値の傾きを算出する傾き算出部と、前記傾き毎の反射特性を規定する反射特性マップを用いて、算出された前記傾きに応じた反射強度を算出することで相対的に強反射領域を有する強反射画像を生成する強反射画像生成部と、前記原画像と前記強反射画像を合成して質感再現画像を生成する合成画像生成部と、前記質感再現画像を表示する表示部と、前記原画像の画素値をガンマ補正する補正部と、を備え、前記合成画像生成部は、ガンマ補正された前記原画像と前記強反射画像を合成する画像処理装置である。 The invention according to claim 1 is the tilt calculated by using a tilt calculation unit that calculates the tilt of the pixel value for each pixel constituting the original image and a reflection characteristic map that defines the reflection characteristics for each tilt. A strong reflection image generation unit that generates a strong reflection image having a relatively strong reflection region by calculating the reflection intensity according to the above, and a composition that combines the original image and the strong reflection image to generate a texture reproduction image. The composite image generation unit includes an image generation unit, a display unit for displaying the texture reproduction image, and a correction unit for gamma-correcting the pixel value of the original image, and the composite image generation unit includes the gamma-corrected original image and the strength. It is an image processing device that synthesizes reflected images .

請求項2に記載の発明は、前記傾き算出部は、前記傾きとして法線ベクトルを算出し、前記法線ベクトルの成分をRGB値に変換することで前記原画像から法線画像を生成し、前記強反射画像生成部は、前記法線画像と前記反射特性マップを用いて前記強反射画像を生成する請求項1に記載の画像処理装置である。 In the invention according to claim 2, the inclination calculation unit calculates a normal vector as the inclination, and converts a component of the normal vector into an RGB value to generate a normal image from the original image. The image processing device according to claim 1, wherein the strong reflection image generation unit generates the strong reflection image by using the normal image and the reflection characteristic map.

請求項3に記載の発明は、前記反射特性マップは、利用者が調整可能である請求項1,2のいずれかに記載の画像処理装置である。 The invention according to claim 3 is the image processing apparatus according to any one of claims 1 and 2, wherein the reflection characteristic map is adjustable by the user.

請求項4に記載の発明は、前記反射特性マップは、利用者が複数の反射特性マップの中から選択可能である請求項1,2のいずれかに記載の画像処理装置である。 The invention according to claim 4 is the image processing apparatus according to any one of claims 1 and 2, wherein the reflection characteristic map is selectable from a plurality of reflection characteristic maps by a user.

請求項5に記載の発明は、前記反射特性マップは、利用者が複数の反射特性マップを組合せて構成可能である請求項1,2のいずれかに記載の画像処理装置である。 The invention according to claim 5 is the image processing apparatus according to any one of claims 1 and 2, wherein the reflection characteristic map can be configured by a user by combining a plurality of reflection characteristic maps.

請求項6に記載の発明は、前記反射特性マップは、少なくとも1つ以上のガウシアン分布である請求項1,2のいずれかに記載の画像処理装置である。 The invention according to claim 6 is the image processing apparatus according to any one of claims 1 and 2, wherein the reflection characteristic map has at least one or more Gaussian distributions.

請求項7に記載の発明は、前記ガウシアン分布の平均値と分散の少なくともいずれかは利用者が調整可能である請求項に記載の画像処理装置である。 The invention according to claim 7 is the image processing apparatus according to claim 6 , wherein at least one of the mean value and the dispersion of the Gaussian distribution can be adjusted by the user.

請求項8に記載の発明は、前記強反射画像をフィルタ処理するフィルタ処理部をさらに備え、前記合成画像生成部は、前記原画像とフィルタ処理された前記強反射画像を合成する請求項1,2のいずれかに記載の画像処理装置である。 The invention according to claim 8 further includes a filter processing unit for filtering the strong reflection image, and the composite image generation unit synthesizes the original image and the filtered strong reflection image. The image processing apparatus according to any one of 2.

請求項9に記載の発明は、前記フィルタ処理は、前記強反射領域の強調処理である請求項8に記載の画像処理装置である。 The invention according to claim 9 is the image processing apparatus according to claim 8, wherein the filter processing is an enhancement processing of the strong reflection region.

請求項10に記載の発明は、前記フィルタ処理は、前記強反射領域のぼかし処理である請求項8に記載の画像処理装置である。 The invention according to claim 10 is the image processing apparatus according to claim 8, wherein the filter processing is a blurring process of the strong reflection region.

請求項11に記載の発明は、前記ガンマ補正のガンマ値は利用者が調整可能である請求項に記載の画像処理装置である。 The invention according to claim 11 is the image processing apparatus according to claim 1 , wherein the gamma value of the gamma correction can be adjusted by a user.

請求項12に記載の発明は、前記ガンマ補正のガンマ値は、前記強反射領域の面積に応じて設定される請求項に記載の画像処理装置である。 The invention according to claim 12 is the image processing apparatus according to claim 1 , wherein the gamma value of the gamma correction is set according to the area of the strong reflection region.

請求項13に記載の発明は、前記ガンマ補正のガンマ値は、前記強反射領域の面積が大なるほど前記原画像が暗くなるように設定される請求項12に記載の画像処理装置である。 The invention according to claim 13 is the image processing apparatus according to claim 12 , wherein the gamma value of the gamma correction is set so that the original image becomes darker as the area of the strong reflection region becomes larger.

請求項14に記載の発明は、前記強反射画像生成部は、異なる前記反射特性マップを用いて異なる前記強反射画像を生成し、前記合成画像生成部は、異なる前記強反射画像を用いて異なる質感再現画像を生成し、前記表示部は、異なる前記質感再現画像を表示する請求項1,2のいずれかに記載の画像処理装置である。 In the invention according to claim 14 , the strong reflection image generation unit uses different reflection characteristic maps to generate different strong reflection images, and the composite image generation unit uses different strong reflection images. The image processing device according to any one of claims 1 and 2, wherein a texture reproduction image is generated, and the display unit displays a different texture reproduction image.

請求項15に記載の発明は、コンピュータに、原画像を入力するステップと、前記原画像を構成する画素毎の画素値の傾きを算出するステップと、前記傾き毎の反射特性を規定する反射特性マップを用いて算出された前記傾きに応じた反射強度を算出することで相対的に強反射領域を有する強反射画像を生成するステップと、前記原画像の画素値をガンマ補正するステップと、ガンマ補正された前記原画像と前記強反射画像を合成して質感再現画像を生成するステップと、前記質感再現画像を表示部に表示するステップとを実行させるプログラムである。 The invention according to claim 15 has a step of inputting an original image into a computer, a step of calculating an inclination of a pixel value for each pixel constituting the original image, and a reflection characteristic defining the reflection characteristic for each inclination. A step of generating a strongly reflected image having a relatively strong reflection region by calculating a reflection intensity according to the inclination calculated using a map, a step of gamma-correcting the pixel value of the original image, and a gamma. It is a program that executes a step of synthesizing the corrected original image and the strongly reflected image to generate a texture reproduction image, and a step of displaying the texture reproduction image on a display unit.

請求項1,2,15に記載の発明によれば、反射特性を考慮しつつも、実測して得られる反射特性を用いる場合に比べてより簡易に原画像の質感を表現し得る。 According to the inventions of claims 1, 2 and 15 , the texture of the original image can be expressed more easily than when the reflection characteristics obtained by actual measurement are used while considering the reflection characteristics.

請求項3-5に記載の発明によれば、さらに、利用者の操作により多様な質感を表現し得る。 According to the invention of claim 3-5, various textures can be further expressed by the operation of the user.

請求項6に記載の発明によれば、さらに、簡易に反射特性マップを規定し得る。 According to the invention of claim 6, the reflection characteristic map can be further defined easily.

請求項7に記載の発明によれば、さらに、平均値と分散の少なくともいずれかにより多様な質感を表現し得る。 According to the invention of claim 7, various textures can be further expressed by at least one of the average value and the dispersion.

請求項8-10に記載の発明によれば、さらに、フィルタ処理により多様な質感を表現し得る。 According to the invention of claim 8-10, further, various textures can be expressed by the filtering process.

請求項11,12に記載の発明によれば、さらに、ガンマ補正により多様な質感を表現し得る。 According to the inventions of claims 11 and 12 , various textures can be further expressed by gamma correction.

請求項13に記載の発明によれば、さらに、コントラストを高めた質感を表現し得る。 According to the thirteenth aspect of the present invention, it is possible to further express a texture with enhanced contrast.

請求項14に記載の発明によれば、さらに、異なる質感を表現してこれらを表示し得る。 According to the invention of claim 14 , further, different textures can be expressed and displayed.

実施形態の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of an embodiment. 実施形態の構成ブロック図である。It is a block diagram of the configuration of an embodiment. 画素傾き方向算出の模式図である。It is a schematic diagram of the pixel tilt direction calculation. 反射特性マップの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the reflection characteristic map. 強反射画像生成の模式図である。It is a schematic diagram of a strong reflection image generation. 質感再現画像生成の模式図である。It is a schematic diagram of the texture reproduction image generation. 反射特性マップの他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other example of the reflection characteristic map. 反射特性マップのさらに他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the further example of the reflection characteristic map. 反射特性マップのさらに他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the further example of the reflection characteristic map. 他の実施形態の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of another embodiment. さらに他の実施形態の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of still another embodiment. さらに他の実施形態の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of still another embodiment. さらに他の実施形態の処理フローチャートである。It is a processing flowchart of still another embodiment.

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<実施形態1>
1.構成
図1は、実施形態における画像処理装置の機能ブロック図を示す。実施形態の画像処理装置は、原画像の質感を表現する質感表現装置として機能する。質感表現装置は、画素傾き方向算出部12と、反射特性生成部14と、強反射画像生成部16と、質感再現部18と、表示部20を備える。
<Embodiment 1>
1. 1. Configuration FIG. 1 shows a functional block diagram of an image processing apparatus according to an embodiment. The image processing device of the embodiment functions as a texture expression device for expressing the texture of the original image. The texture expression device includes a pixel tilt direction calculation unit 12, a reflection characteristic generation unit 14, a strong reflection image generation unit 16, a texture reproduction unit 18, and a display unit 20.

画素傾き方向算出部12は、原画像10を入力し、原画像の画素毎に傾き方向を算出することで原画像10の法線画像を生成する。画素傾き方向算出部12は、生成した法線画像を強反射画像生成部16に出力する。 The pixel tilt direction calculation unit 12 inputs the original image 10 and calculates the tilt direction for each pixel of the original image to generate a normal image of the original image 10. The pixel tilt direction calculation unit 12 outputs the generated normal image to the strong reflection image generation unit 16.

反射特性生成部14は、反射特性マップを生成して強反射画像生成部16に出力する。反射特性生成部14は、予め記憶された反射特性マップを読み出して出力してもよく、あるいは操作者からの操作指示に応じて反射特性マップを生成して出力してもよい。 The reflection characteristic generation unit 14 generates a reflection characteristic map and outputs it to the strong reflection image generation unit 16. The reflection characteristic generation unit 14 may read out and output the reflection characteristic map stored in advance, or may generate and output the reflection characteristic map in response to an operation instruction from the operator.

強反射画像生成部16は、法線画像と反射特性マップを用いて相対的に強反射領域を有する強反射画像を生成する。強反射画像生成部16は、生成した強反射画像を質感再現部18に出力する。 The strong reflection image generation unit 16 generates a strong reflection image having a relatively strong reflection region by using a normal image and a reflection characteristic map. The strong reflection image generation unit 16 outputs the generated strong reflection image to the texture reproduction unit 18.

質感再現部18は、合成画像生成部として機能し、原画像10と強反射画像を合成することで原画像10の質感を再現した質感再現画像を生成して表示部20に出力する。表示部20は、生成された質感再現画像を表示する。 The texture reproduction unit 18 functions as a composite image generation unit, generates a texture reproduction image that reproduces the texture of the original image 10 by synthesizing the original image 10 and a strong reflection image, and outputs the texture reproduction image to the display unit 20. The display unit 20 displays the generated texture reproduction image.

図1に示す機能ブロックは、具体的にはコンピュータで実現され得る。 Specifically, the functional block shown in FIG. 1 can be realized by a computer.

図2は、質感表現装置の具体的な構成を示す。質感表現装置は、プロセッサ30a、ROM30b、RAM30c、入出力インターフェイス(I/F)30d、通信I/F30e、記憶装置30f及びディスプレイ30gを備える。 FIG. 2 shows a specific configuration of the texture expression device. The texture expression device includes a processor 30a, a ROM 30b, a RAM 30c, an input / output interface (I / F) 30d, a communication I / F 30e, a storage device 30f, and a display 30g.

1又は複数のプロセッサ30aは、ROM30bやHDD、SSD等に記憶された処理プログラムを読み出して実行し、RAM30cをワーキングメモリとして用いることで図1の各部の機能、具体的には画素傾き方向算出部12、反射特性生成部14、強反射画像生成部16、及び質感再現部18を実現する。プロセッサ30aは、CPU又はGPUで構成され得る。プロセッサ30aにおける処理を列挙すると、以下の通りである。
(1)原画像10を取得(入力)する。
(2)原画像10を構成する画素毎に、その画素値の傾き方向を法線ベクトルとして算出する。
(3)算出した法線ベクトルを用いて原画像10から法線画像を生成する。
(4)反射特性マップを生成する。
(5)生成された反射特性マップを法線画像に適用して強反射画像を生成する。
(6)原画像10と強反射画像を合成して質感再現画像を生成する。
(7)生成された質感画像をディスプレイ30gに表示する。
The one or a plurality of processors 30a reads out and executes a processing program stored in the ROM 30b, HDD, SSD, etc., and uses the RAM 30c as a working memory to function in each part of FIG. 1, specifically, a pixel tilt direction calculation unit. 12, the reflection characteristic generation unit 14, the strong reflection image generation unit 16, and the texture reproduction unit 18 are realized. The processor 30a may be composed of a CPU or a GPU. The processes in the processor 30a are listed below.
(1) Acquire (input) the original image 10.
(2) For each pixel constituting the original image 10, the inclination direction of the pixel value is calculated as a normal vector.
(3) A normal image is generated from the original image 10 using the calculated normal vector.
(4) Generate a reflection characteristic map.
(5) The generated reflection characteristic map is applied to the normal image to generate a strong reflection image.
(6) The original image 10 and the strongly reflected image are combined to generate a texture reproduction image.
(7) The generated texture image is displayed on the display 30g.

なお、(2)の処理は、さらに、原画像10の直交する2方向をx、y方向として、
(2-1)画素値のx方向の傾きベクトルを算出する
(2-2)画素値のy方向の傾きベクトルを算出する
(2-3)x方向の傾きベクトルとy方向の傾きベクトルの外積を演算することで法線ベクトルを算出する
の処理を含む。
In the process of (2), the two orthogonal directions of the original image 10 are further set as x and y directions.
(2-1) Calculate the x-direction tilt vector of the pixel value (2-2) Calculate the y-direction tilt vector of the pixel value (2-3) Outer product of the x-direction tilt vector and the y-direction tilt vector Includes the process of calculating the normal vector by calculating.

また、(4)~(7)の処理は、利用者からの操作指示に応じて繰り返し実行される。すなわち、利用者からの操作指示に応じて反射特性マップを再生成し、再生成された反射特性マップを法線画像に適用して強反射画像を再生成し、原画像10と再生成された強反射画像を合成して質感再現画像を再生成し、再生成された質感画像をディスプレイ30gに再表示する。 Further, the processes (4) to (7) are repeatedly executed in response to an operation instruction from the user. That is, the reflection characteristic map was regenerated according to the operation instruction from the user, the regenerated reflection characteristic map was applied to the normal image to regenerate the strong reflection image, and the original image 10 was regenerated. The strong reflection image is combined to regenerate the texture reproduction image, and the regenerated texture image is redisplayed on the display 30g.

入出力I/F30dは、原画像10を入力してプロセッサ30aに出力する。 The input / output I / F 30d inputs the original image 10 and outputs it to the processor 30a.

通信I/F30eは、ネットワークを介して外部のサーバとデータを送受信する。プロセッサ30aは、外部のサーバにアクセスして原画像10を取得してもよい。 The communication I / F30e transmits / receives data to / from an external server via a network. The processor 30a may access an external server to acquire the original image 10.

記憶装置30fは、HDDやSSD等で構成され、1又は複数の反射特性マップを記憶する。 The storage device 30f is composed of an HDD, an SSD, or the like, and stores one or a plurality of reflection characteristic maps.

ディスプレイ30gは、質感再現画像を表示する。なお、利用者からの操作指示に応じて反射特性マップを再生成して質感再現画像を再生成した場合、再生成された複数の質感再現画像を並列表示してもよい。また、反射特性マップと組にして質感再現画像を表示してもよい。例えば、第1の反射特性マップを用いて第1の質感再現画像が生成され、第2の反射特性マップを用いて第2の質感再現画像が生成された場合、第1の反射特性マップに関連付けて第1の質感再現画像を表示するとともに、第2の反射特性マップに関連付けて第2の質感再現画像を表示する等である。ディスプレイ30gは、原画像10と法線画像と反射特性マップと強反射画像と質感再現画像を互いに関連付けて表示してもよい。 The display 30g displays a texture reproduction image. When the reflection characteristic map is regenerated and the texture reproduction image is regenerated according to the operation instruction from the user, a plurality of regenerated texture reproduction images may be displayed in parallel. Further, the texture reproduction image may be displayed in combination with the reflection characteristic map. For example, when the first texture reproduction image is generated using the first reflection characteristic map and the second texture reproduction image is generated using the second reflection characteristic map, it is associated with the first reflection characteristic map. The first texture reproduction image is displayed, and the second texture reproduction image is displayed in association with the second reflection characteristic map. The display 30g may display the original image 10, the normal image, the reflection characteristic map, the strong reflection image, and the texture reproduction image in association with each other.

2.法線画像
図3は、画素傾き方向算出部12で生成される画素傾き方向の生成処理、すなわち法線画像の生成処理を模式的に示す。
2. 2. Normal image FIG. 3 schematically shows a pixel tilt direction generation process generated by the pixel tilt direction calculation unit 12, that is, a normal image generation process.

図3において、原画像10の互いに直交する2つの方向をx方向及びy方向とし、各画素の画素値をx方向及びy方向に直交するz方向の高さで表現する。言い換えれば、黒が低く、白が高くなるような高低を表すハイトマップ(Heigh Map)で表現する。
そして、図3(a)に示すように、ある画素100に注目した場合に、その画素100におけるx方向の画素値の傾きを算出するとともに、図3(b)に示すように、画素100におけるy方向の画素値の傾きを算出する。
In FIG. 3, two directions orthogonal to each other in the original image 10 are defined as the x direction and the y direction, and the pixel value of each pixel is represented by the height in the z direction orthogonal to the x direction and the y direction. In other words, it is expressed by a height map (High Map) that represents high and low such that black is low and white is high.
Then, as shown in FIG. 3A, when paying attention to a certain pixel 100, the inclination of the pixel value in the x direction in the pixel 100 is calculated, and as shown in FIG. 3B, in the pixel 100. The slope of the pixel value in the y direction is calculated.

いま、注目する画素100の画素値をP(x、y)とし、x方向に隣接する画素の画素値をP(x+1,y)、y方向に隣接する画素の画素値をP(x,y+1)とすると、x方向の傾きは、
Δx(x,y)=P(x+1,y)-P(x,y)
であり、y方向の傾きは、
Δy(x,y)=P(x、y+1)-P(x,y)
である。
Now, let P (x, y) be the pixel value of the pixel 100 of interest, P (x + 1, y) be the pixel value of the pixel adjacent in the x direction, and P (x, y + 1) be the pixel value of the pixel adjacent in the y direction. ), The inclination in the x direction is
Δx (x, y) = P (x + 1, y) -P (x, y)
And the inclination in the y direction is
Δy (x, y) = P (x, y + 1) -P (x, y)
Is.

次に、x方向の傾きΔxを成分とするx方向傾きベクトル102xと、y方向の傾きΔyを成分とするy方向傾きベクトル102yの外積を算出することで、注目する画素100の法線ベクトル102が算出される。図3(c)は、注目する画素100の法線ベクトル102を例示する。 Next, by calculating the outer product of the x-direction tilt vector 102x whose component is the x-direction tilt Δx and the y-direction tilt vector 102y whose component is the y-direction tilt Δy, the normal vector 102 of the pixel 100 of interest is calculated. Is calculated. FIG. 3 (c) illustrates the normal vector 102 of the pixel 100 of interest.

以上の処理を原画像10を構成する全ての画素について実行し、全ての画素についてその法線ベクトルを算出する。 The above processing is executed for all the pixels constituting the original image 10, and the normal vector is calculated for all the pixels.

画素毎に法線ベクトルを算出した後、画素傾き方向算出部12は、画素毎の法線ベクトルの成分をRGB座標系に変換して法線画像を生成する(法線マッピング)。法線マッピングは公知であり、3次元CGにおけるバンプマッピング的技法の一種であり、追加のポリゴンを使わずに詳細な見た目を実現する方法であり、より詳細なオブジェクトの法線ベクトルのx、y、z座標に対応したRGB画像を意味する。 After calculating the normal vector for each pixel, the pixel tilt direction calculation unit 12 converts the component of the normal vector for each pixel into an RGB coordinate system to generate a normal image (normal mapping). Normal mapping is known and is a kind of bump mapping technique in 3D CG, which is a method to realize a detailed appearance without using additional polygons, and x, y of the normal vector of a more detailed object. , Z means an RGB image corresponding to the z coordinate.

例えば、法線ベクトル(x、y、z)のx成分を-1≦x≦1、y成分を-1≦y≦1、z成分を0≦z≦1とし、赤成分Rの0~255(8ビット)の値を法線ベクトルのx成分の-1.0~1.0に対応させ、緑色成分Gの0~255の値を法線ベクトルのy分の-1.0~1.0に対応させ、青色成分Bの0~255の値を、法線ベクトルのz成分の0~1.0に対応させて変換する。これにより、原画像10のうち、注目画素100が黒で、その周囲の画素も黒の場合、法線ベクトルは(0,0,1)となり、これをRBGに変換すると(R,G,B)=(128,128,255)となる。これは青紫色に相当する。法線マッピングを行うと、原画像10における色の変化量が多いほど凹凸が深くなり、また、変化する距離が近いほど凹凸が細かくなる。 For example, the x component of the normal vector (x, y, z) is -1 ≦ x ≦ 1, the y component is -1 ≦ y ≦ 1, the z component is 0 ≦ z ≦ 1, and the red component R is 0 to 255. The value of (8 bits) corresponds to -1.0 to 1.0 of the x component of the normal vector, and the value of 0 to 255 of the green component G corresponds to -1.0 to 1. for y of the normal vector. Corresponds to 0, and the value of 0 to 255 of the blue component B is converted corresponding to 0 to 1.0 of the z component of the normal vector. As a result, when the pixel 100 of interest in the original image 10 is black and the pixels around it are also black, the normal vector becomes (0,0,1), and when this is converted to RBG (R, G, B). ) = (128, 128, 255). This corresponds to bluish purple. When normal mapping is performed, the unevenness becomes deeper as the amount of change in color in the original image 10 increases, and the unevenness becomes finer as the changing distance becomes shorter.

3.反射特性マップ
図4は、反射特性生成部14で生成される反射特性マップ200の一例を示す。反射分布は、物体の材質(表面凹凸等)で異なるが、物体表面で反射した光は拡散光と正反射光で簡易的に表現し得る。反射特性生成部14は、例えば1又は複数のガウシアン分布を用いた反射特性マップを生成する。
3. 3. Reflection characteristic map FIG. 4 shows an example of the reflection characteristic map 200 generated by the reflection characteristic generation unit 14. The reflection distribution differs depending on the material of the object (surface unevenness, etc.), but the light reflected on the surface of the object can be simply expressed by diffused light and specularly reflected light. The reflection characteristic generation unit 14 generates a reflection characteristic map using, for example, one or a plurality of Gaussian distributions.

図において、反射特性マップ200は2次元マップとして表現される。横方向はx方向の角度0°~180°、縦方向はy方向の角度0°~180°を示し、(x方向角度、y方向角度)毎の反射強度を色分けして示す。図において、x方向の角度が90°に近づくほど、及びy方向の角度が90°に近づくほど反射強度が高くなることを示す。法線画像の法線ベクトルのx方向、y方向の角度から、図4に示す反射特性マップ200を参照することで、法線ベクトルに対応した画素値が得られる。反射特性マップ200は、実測して得られたものではなく、任意に設定可能である。 In the figure, the reflection characteristic map 200 is represented as a two-dimensional map. The horizontal direction indicates an angle of 0 ° to 180 ° in the x direction, the vertical direction indicates an angle of 0 ° to 180 ° in the y direction, and the reflection intensity for each (x direction angle, y direction angle) is shown in different colors. In the figure, it is shown that the reflection intensity increases as the angle in the x direction approaches 90 ° and as the angle in the y direction approaches 90 °. By referring to the reflection characteristic map 200 shown in FIG. 4 from the angles in the x direction and the y direction of the normal vector of the normal image, the pixel value corresponding to the normal vector can be obtained. The reflection characteristic map 200 is not obtained by actual measurement and can be set arbitrarily.

記憶装置30fには、予め1又は複数の反射特性マップ200が記憶されており、利用者はこれらの反射特性マップ200を任意に選択し得る。例えば、プロセッサ30aは、記憶装置30fに記憶された1又は複数の反射特性マップ200をディスプレイ30gに表示して利用者の選択に供する。プロセッサ30aは、利用者が操作指示することにより所望の反射特性マップを選択すると、選択された反射特性マップ200を用いて法線ベクトルを対応する画素値に変換する。 One or a plurality of reflection characteristic maps 200 are stored in the storage device 30f in advance, and the user can arbitrarily select these reflection characteristic maps 200. For example, the processor 30a displays one or more reflection characteristic maps 200 stored in the storage device 30f on the display 30g and makes them available to the user for selection. When the desired reflection characteristic map is selected by the user instructing the operation, the processor 30a converts the normal vector into the corresponding pixel value using the selected reflection characteristic map 200.

4.強反射画像
強反射画像生成部16は、法線画像と反射特性マップ200から強反射画像を生成する。具体的には、既述したように、プロセッサ30aは、法線画像の法線ベクトルのx方向、y方向の角度から、図4に示す反射特性マップ200を参照することで、法線ベクトルに対応した画素値を生成する。
4. Strong reflection image The strong reflection image generation unit 16 generates a strong reflection image from the normal image and the reflection characteristic map 200. Specifically, as described above, the processor 30a converts the normal vector of the normal image into a normal vector by referring to the reflection characteristic map 200 shown in FIG. 4 from the x-direction and y-direction angles of the normal vector. Generate the corresponding pixel value.

図5は、法線画像から図4に示す反射特性マップ200を用いて生成される強反射画像の一例を示す。図5(a)は法線画像であり、図5(b)は反射特性マップ200を適用して変換した画像である。反射特性マップ200により、特定の法線ベクトルについて相対的に強い反射強度が与えられ、別の法線ベクトルについて相対的に弱い反射強度が与えられる。その結果、法線画像のうち、特定の法線ベクトル部分について反射強度が強くなる。図5(b)において、一部の強反射部分を領域40,42が実線で示されている。 FIG. 5 shows an example of a strong reflection image generated from the normal image using the reflection characteristic map 200 shown in FIG. FIG. 5A is a normal image, and FIG. 5B is an image converted by applying the reflection characteristic map 200. The reflection characteristic map 200 gives a relatively strong reflection intensity for one normal vector and a relatively weak reflection intensity for another normal vector. As a result, the reflection intensity becomes stronger for a specific normal vector portion in the normal image. In FIG. 5B, regions 40 and 42 are shown by solid lines in some of the strongly reflecting portions.

5.質感再現
質感再現部18は、原画像10と強反射画像とを合成することで質感再現画像を生成する。具体的には、プロセッサ30aは、原画像10をRAM30cに格納し、生成した強反射画像をRAM30cに格納し、これらの画像をRAM30cから読み出して合成することで質感再現画像を生成する。
5. Texture reproduction The texture reproduction unit 18 generates a texture reproduction image by synthesizing the original image 10 and the strongly reflected image. Specifically, the processor 30a stores the original image 10 in the RAM 30c, stores the generated strong reflection image in the RAM 30c, reads these images from the RAM 30c, and synthesizes them to generate a texture reproduction image.

図6は、質感再現画像の一例を示す。図6(a)が原画像10であり、図6(b)は強反射画像である。質感再現部18は、原画像10と強反射画像を合成することで、図6(c)に示す質感再現画像を生成する。すなわち、質感再現部18は、原画像10に対し、反射特性マップ200により生成された強反射領域を付加することで原画像10の質感を再現する。 FIG. 6 shows an example of a texture reproduction image. FIG. 6A is an original image 10, and FIG. 6B is a strong reflection image. The texture reproduction unit 18 generates the texture reproduction image shown in FIG. 6 (c) by synthesizing the original image 10 and the strongly reflected image. That is, the texture reproduction unit 18 reproduces the texture of the original image 10 by adding the strong reflection region generated by the reflection characteristic map 200 to the original image 10.

実施形態において、強反射画像は、原画像10の法線画像と反射特性マップ200から生成される点に留意すべきである。法線画像により色の変化が凹凸として表現され、当該凹凸から反射特性マップ200を用いて強反射領域を抽出することで、2次元の原画像10に質感が付与される。 It should be noted that in the embodiment, the strong reflection image is generated from the normal image of the original image 10 and the reflection characteristic map 200. The color change is expressed as unevenness by the normal image, and the strong reflection region is extracted from the unevenness by using the reflection characteristic map 200 to give a texture to the two-dimensional original image 10.

また、2次元の原画像10との合成をせずに、強反射画像をそのまま再現画像として表示部で表示してもよい。原画像10と強反射画像を合成して表示するか、強反射画像をそのまま表示するかを利用者が選択可能に構成してもよい。 Further, the strongly reflected image may be displayed as it is as a reproduced image on the display unit without being combined with the two-dimensional original image 10. The user may be able to select whether to display the original image 10 and the strongly reflected image in combination or to display the strongly reflected image as it is.

強反射領域は、原画像10の法線画像から反射特性マップ200を用いて生成されるから、反射特性マップ200を変化させることで強反射領域も変化し、結果として質感再現画像の質感も変化し得る。 Since the strong reflection region is generated from the normal image of the original image 10 using the reflection characteristic map 200, the strong reflection region also changes by changing the reflection characteristic map 200, and as a result, the texture of the texture reproduction image also changes. Can be.

図7は、複数の反射特性マップ202,204,206の例を示す。反射特性マップ202,204,206は、図4に示すように基本的にはx、y方向の角度の二次元マップであるが、ここでは簡易的にx方向の角度の一次元マップとして示す。一次元マップから二次元マップは容易に生成し得る。 FIG. 7 shows an example of a plurality of reflection characteristic maps 202, 204, 206. As shown in FIG. 4, the reflection characteristic maps 202, 204, and 206 are basically two-dimensional maps of angles in the x and y directions, but here, they are simply shown as one-dimensional maps of the angles in the x direction. A two-dimensional map can be easily generated from a one-dimensional map.

図7(a)は、相対的にx方向の角度に対して平坦なガウシアン分布の反射特性マップ202を示す。図において、横軸は仰角0°~180°、縦軸は反射率である。反射特性は相対的に平坦であるため、これに応じて強反射領域も緩慢になる。 FIG. 7A shows a reflection characteristic map 202 of a Gaussian distribution that is relatively flat with respect to an angle in the x direction. In the figure, the horizontal axis is an elevation angle of 0 ° to 180 °, and the vertical axis is the reflectance. Since the reflection characteristics are relatively flat, the strong reflection region is correspondingly slowed down.

図7(b)は、相対的に急峻なガウシアン分布の反射特性マップ204を示す。反射特性は相対的に急峻であるため、これに応じて特定の強反射領域が強調される。 FIG. 7B shows a reflection characteristic map 204 of a relatively steep Gaussian distribution. Since the reflection characteristics are relatively steep, a specific strong reflection region is emphasized accordingly.

図7(c)は、図7(a)に示す反射特性マップ202と、図7(b)に示す反射特性マップ204を合わせた反射特性マップ206を示す。従って、x方向の角度が0°あるいは180°の近傍では反射特性マップ202に示す反射率で強反射領域が原画像10に付加され、x方向の角度が90°近傍では反射特性マップ204に示す反射率で強反射領域が原画像10に付加される。 7 (c) shows a reflection characteristic map 206 which is a combination of the reflection characteristic map 202 shown in FIG. 7 (a) and the reflection characteristic map 204 shown in FIG. 7 (b). Therefore, a strong reflection region is added to the original image 10 at the reflectance shown in the reflection characteristic map 202 when the angle in the x direction is near 0 ° or 180 °, and is shown in the reflection characteristic map 204 when the angle in the x direction is near 90 °. A strong reflection region is added to the original image 10 by the reflectance.

利用者は、図7(a)、(b)、(c)に示される複数の反射特性マップ202,204,206から任意の反射特性マップを選択して質感再現画像を生成し得る。ガウシアン分布は、平均値μ及び分散σで規定されるから、利用者は、平均値μ、分散σの少なくともいずれかを変化させることで反射特性マップを変化させ、所望の質感再現画像を生成し得る。 The user can select an arbitrary reflection characteristic map from the plurality of reflection characteristic maps 202, 204, 206 shown in FIGS. 7 (a), 7 (b), and (c) to generate a texture reproduction image. Since the Gaussian distribution is defined by the mean value μ and the variance σ 2 , the user changes the reflection characteristic map by changing at least one of the mean value μ and the variance σ 2 , and obtains a desired texture reproduction image. Can be generated.

例えば、利用者は、分散σをσ →σ →σ (但し、σ >σ >σ )と順次変化させることで反射特性マップを順次変化させ、質感再現画像を順次変化させる。利用者は、質感再現画像を順次変化させ、所望の質感再現画像が得られた場合に当該質感再現画像を操作指示により選択する。プロセッサ30aは、利用者により選択された質感再現画像をそのときの反射特性マップとともに記憶装置30fに記憶する。 For example, the user sequentially changes the reflection characteristic map by sequentially changing the variance σ 2 in the order of σ 1 2 → σ 2 2 → σ 3 2 (however, σ 1 2 > σ 2 2 > σ 3 2 ). Texture reproduction The image is changed sequentially. The user sequentially changes the texture reproduction image, and when the desired texture reproduction image is obtained, the user selects the texture reproduction image according to the operation instruction. The processor 30a stores the texture reproduction image selected by the user in the storage device 30f together with the reflection characteristic map at that time.

なお、プロセッサ30aは、利用者により選択された反射特性マップ、あるいは利用者により選択された反射特性マップと質感再現画像、あるいは原画像10と反射特性マップと質感再現画像を通信I/F30e及びネットワークを介して外部サーバに送信してもよく、外部サーバは質感再現装置から送信された反射特性マップや質感再現画像、あるいは原画像を格納してもよい。 The processor 30a communicates the reflection characteristic map selected by the user, the reflection characteristic map and the texture reproduction image selected by the user, or the original image 10 and the reflection characteristic map and the texture reproduction image through the communication I / F30e and the network. The external server may be transmitted to an external server via the above, and the external server may store a reflection characteristic map, a texture reproduction image, or an original image transmitted from the texture reproduction device.

このように、実施形態では、実測して得られる反射特性を用いるのではなく、例えばガウシアン分布等の所定の反射特性マップを用い、この反射特性マップを適宜変化させて所望の質感を表現するので、より簡易に原画像10の質感を表現し得る。 As described above, in the embodiment, instead of using the reflection characteristics obtained by actual measurement, a predetermined reflection characteristic map such as a Gaussian distribution is used, and the reflection characteristic map is appropriately changed to express a desired texture. , The texture of the original image 10 can be expressed more easily.

<実施形態2>
図8は、本実施形態における質感表現装置の機能ブロック図を示す。図1と異なる点は、強反射領域強調部22が付加されている点である。強反射領域強調部22は、1又は複数のプロセッサ30aが処理プログラムを実行することで実現されるが、ハードウェア回路から構成してもよい。
<Embodiment 2>
FIG. 8 shows a functional block diagram of the texture expression device according to the present embodiment. The difference from FIG. 1 is that the strong reflection region emphasizing portion 22 is added. The strong reflection region enhancement unit 22 is realized by executing a processing program by one or a plurality of processors 30a, but may be configured by a hardware circuit.

強反射画像生成部16は、実施形態1と同様に、法線画像と反射特性マップから強反射画像を生成する。強反射画像生成部16は、生成した強反射画像を強反射領域強調部22に出力する。 The strong reflection image generation unit 16 generates a strong reflection image from the normal image and the reflection characteristic map as in the first embodiment. The strong reflection image generation unit 16 outputs the generated strong reflection image to the strong reflection region enhancement unit 22.

強反射領域強調部22は、強反射画像をフィルタ処理して強反射領域のエッジを強調する。あるいは、強反射領域強調部22は、強反射画像をフィルタ処理して強反射領域をぼかしてもよい。強反射領域強調部22は、フィルタ処理した強反射画像を質感再現部18に出力する。 The strong reflection region enhancement unit 22 filters the strong reflection image to emphasize the edges of the strong reflection region. Alternatively, the strong reflection region enhancement unit 22 may filter the strong reflection image to blur the strong reflection region. The strong reflection region enhancement unit 22 outputs the filtered strong reflection image to the texture reproduction unit 18.

本実施形態によれば、強反射領域のエッジを強調し、あるいはぼかすことで、さらに異なる質感(例えば、つるっとした質感)を表現し得る。 According to the present embodiment, a further different texture (for example, a smooth texture) can be expressed by emphasizing or blurring the edge of the strong reflection region.

<実施形態3>
図9は、本実施形態における質感表現装置の機能ブロック図を示す。図1と異なる点は、画素値補正部24が付加されている点である。画素値補正部24は、1又は複数のプロセッサ30aが処理プログラムを実行することで実現されるが、ハードウェア回路から構成してもよい。
<Embodiment 3>
FIG. 9 shows a functional block diagram of the texture expression device according to the present embodiment. The difference from FIG. 1 is that the pixel value correction unit 24 is added. The pixel value correction unit 24 is realized by executing a processing program by one or a plurality of processors 30a, but may be configured by a hardware circuit.

画素値補正部24は、原画像10をフィルタ処理して質感再現部18に出力する。例えば、画素値補正部24は、原画像10の画素値をガンマ補正により暗くする。画素値補正部24は、フィルタ処理した原画像10を質感再現部18に出力する。 The pixel value correction unit 24 filters the original image 10 and outputs it to the texture reproduction unit 18. For example, the pixel value correction unit 24 darkens the pixel value of the original image 10 by gamma correction. The pixel value correction unit 24 outputs the filtered original image 10 to the texture reproduction unit 18.

質感再現部18は、フィルタ処理された原画像10と強反射画像を合成して質感画像を生成する。原画像10の画素値を暗くすることで、強反射領域とのコントラストが高まり、さらに異なる質感(質感がより強まる)を表現し得る。 The texture reproduction unit 18 generates a texture image by synthesizing the filtered original image 10 and the strongly reflected image. By darkening the pixel value of the original image 10, the contrast with the strong reflection region is increased, and a different texture (texture becomes stronger) can be expressed.

画素値補正部24は、強反射画像生成部16で生成された強反射画像を取得し、強反射画像の面積に応じて原画像10の暗くする量を変化させてもよい。例えば、強反射画像の面積が大なるほど原画像10をより暗くする等である。具体的には、画素値補正部24における入力値INと補正値OUTを、
OUT=INγ
とし、γの値を強反射画像の面積が大なるほど大きくなるように設定する。これにより、強反射領域とのコントラストがさらに高まり、質感がより強まる。
The pixel value correction unit 24 may acquire the strong reflection image generated by the strong reflection image generation unit 16 and change the amount of darkening of the original image 10 according to the area of the strong reflection image. For example, the larger the area of the strongly reflected image, the darker the original image 10. Specifically, the input value IN and the correction value OUT in the pixel value correction unit 24 are set to
OUT = IN γ
Then, the value of γ is set so that the larger the area of the strongly reflected image, the larger the value. As a result, the contrast with the strong reflection region is further increased, and the texture is further strengthened.

<実施形態4>
実施形態1、実施形態2、及び実施形態3を組み合わせてもよい。
<Embodiment 4>
The first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment may be combined.

図10は、本実施形態における質感再現装置の機能ブロック図を示す。図1に示される機能ブロック図に対し、実施形態2における強反射領域強調部22、及び実施形態3における画素値補正部24が付加される。利用者は、反射特性マップ、強反射領域強調部22におえるフィルタ処理、画素値補正部24におけるフィルタ処理の少なくともいずれかを調整することで、多様な質感再現画像を生成し得る。 FIG. 10 shows a functional block diagram of the texture reproduction device according to the present embodiment. The strong reflection region enhancement unit 22 in the second embodiment and the pixel value correction unit 24 in the third embodiment are added to the functional block diagram shown in FIG. The user can generate various texture reproduction images by adjusting at least one of the reflection characteristic map, the filter processing in the strong reflection region enhancement unit 22, and the filter processing in the pixel value correction unit 24.

図11は、図10の構成における処理フローチャートを示す。 FIG. 11 shows a processing flowchart in the configuration of FIG.

まず、画素傾き方向算出部12は、原画像10を取得する(S101)。 First, the pixel tilt direction calculation unit 12 acquires the original image 10 (S101).

次に、画素傾き方向算出部12は、原画像の画素毎に法線ベクトルを算出する(S102)。具体的には、x方向の傾きベクトルとy方向の傾きベクトルを算出し、これらの外積を演算することで法線ベクトルを算出する。 Next, the pixel tilt direction calculation unit 12 calculates a normal vector for each pixel of the original image (S102). Specifically, the slope vector in the x direction and the slope vector in the y direction are calculated, and the normal vector is calculated by calculating the outer product of these.

次に、画素傾き方向算出部12は、法線ベクトルから法線画像を生成する(S103)。すなわち、画素毎の法線ベクトルの成分(x、y、z)をRGB値に変換する。なお、画素傾き方向算出部12は、生成された法線画像を表示部20に表示してもよい。 Next, the pixel tilt direction calculation unit 12 generates a normal image from the normal vector (S103). That is, the components (x, y, z) of the normal vector for each pixel are converted into RGB values. The pixel tilt direction calculation unit 12 may display the generated normal image on the display unit 20.

次に、反射特性生成部14は、反射特性マップを生成する(S104)。反射特性マップは、予め記憶装置30fに記憶されている反射特性マップをそのまま用いてもよく、利用者からの操作指示により予め記憶されている反射特性マップを変化させて生成してもよい。反射特性マップの変化の一例は、図7Cに示すような複数の反射特性マップの組合せである。また、他の例は、利用者によるガウシアン分布の平均値μと分散σの少なくともいずれかの調整である。外部サーバに複数の反射特性マップの候補が格納されており、質感再現装置は外部サーバにアクセスしてこれらの反射特性マップ候補を外部サーバからダウンロードして表示部20に表示し、利用者が所望の反射特性マップを選択することによって反射特性マップを生成してもよい。 Next, the reflection characteristic generation unit 14 generates a reflection characteristic map (S104). As the reflection characteristic map, the reflection characteristic map stored in advance in the storage device 30f may be used as it is, or the reflection characteristic map stored in advance may be changed and generated according to an operation instruction from the user. An example of a change in the reflection characteristic map is a combination of a plurality of reflection characteristic maps as shown in FIG. 7C. Another example is the adjustment of at least one of the mean value μ and the variance σ 2 of the Gaussian distribution by the user. A plurality of reflection characteristic map candidates are stored in the external server, and the texture reproduction device accesses the external server, downloads these reflection characteristic map candidates from the external server, displays them on the display unit 20, and the user desires them. The reflection characteristic map may be generated by selecting the reflection characteristic map of.

次に、強反射画像生成部16は、法線画像と反射特性マップから強反射画像を生成する(S105)。強反射画像生成部16は、生成した強反射画像を表示部20に表示してもよい。 Next, the strong reflection image generation unit 16 generates a strong reflection image from the normal image and the reflection characteristic map (S105). The strong reflection image generation unit 16 may display the generated strong reflection image on the display unit 20.

次に、強反射領域強調部22は、強反射領域に対してフィルタ処理を施して強反射領域を所望の態様で強調する(S106)。利用者は、どのようなフィルタ処理を施すかを選択し得る。強反射領域強調部22は、表示部20に各種フィルタを表示して利用者が所望のフィルタ処理を選択できるように構成してもよい。 Next, the strong reflection region enhancing unit 22 applies a filter treatment to the strong reflection region to emphasize the strong reflection region in a desired manner (S106). The user can select what kind of filtering should be applied. The strong reflection region enhancement unit 22 may be configured to display various filters on the display unit 20 so that the user can select a desired filter process.

次に、画素値補正部24は、原画像の画素値をガンマ補正する(S107)。利用者は、ガンマ補正時のガンマ(γ)の値を選択し得る。また、画素値補正部24は、強反射画像における強反射領域の面積に応じてガンマ値を設定してもよい。画素値補正部24は、画素値を補正した原画像10を表示部20に表示してもよい。 Next, the pixel value correction unit 24 gamma-corrects the pixel value of the original image (S107). The user can select the gamma (γ) value at the time of gamma correction. Further, the pixel value correction unit 24 may set the gamma value according to the area of the strong reflection region in the strong reflection image. The pixel value correction unit 24 may display the original image 10 with the pixel value corrected on the display unit 20.

次に、質感再現部18は、画素値補正された原画像10と、強反射領域が強調された強反射画像とを合成して質感再現画像を生成する(S108)。質感再現部18は、生成した質感再現画像を表示部20に表示する(S109)。 Next, the texture reproduction unit 18 generates a texture reproduction image by synthesizing the original image 10 whose pixel value has been corrected and the strong reflection image in which the strong reflection region is emphasized (S108). The texture reproduction unit 18 displays the generated texture reproduction image on the display unit 20 (S109).

次に、質感再現装置は、生成された質感再現画像が要求を満たすか否かを判定する(S110)。具体的には、プロセッサ30aが利用者からの入力に応じて要求を満たすか否かを判定する。表示部20に表示された質感再現画像に満足する場合には利用者はその旨、例えばYESを入力する。他方、利用者が質感再現画像に満足しない場合には利用者はその旨、例えばNOを入力する。要求を満たさない場合、S104以降の処理を繰り返し、反射特性マップ、強反射領域のフィルタ処理、原画像の画素値補正の少なくともいずれかを変化させて質感再現画像を再生成して表示部20に表示する。 Next, the texture reproduction device determines whether or not the generated texture reproduction image satisfies the requirement (S110). Specifically, it is determined whether or not the processor 30a satisfies the request in response to the input from the user. When the user is satisfied with the texture reproduction image displayed on the display unit 20, the user inputs, for example, YES. On the other hand, if the user is not satisfied with the texture reproduction image, the user inputs to that effect, for example, NO. If the requirement is not satisfied, the processing after S104 is repeated, and at least one of the reflection characteristic map, the filter processing of the strong reflection region, and the pixel value correction of the original image is changed to regenerate the texture reproduction image and display it on the display unit 20. indicate.

図11の処理フローチャートにおいて、S106及びS107の処理をスキップする場合は実施形態1に相当し、S107の処理をスキップする場合は実施形態2に相当し、S106の処理をスキップする場合は実施形態3に相当する。 In the processing flowchart of FIG. 11, when the processing of S106 and S107 is skipped, it corresponds to the first embodiment, when the processing of S107 is skipped, it corresponds to the second embodiment, and when the processing of S106 is skipped, it corresponds to the third embodiment. Corresponds to.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments and can be modified in various ways.

例えば、実施形態では、反射特性マップとしてガウシアン分布を例示したが、これに限定されるものではなく、任意の関数あるいはテーブルを用いて反射特性マップを生成し得る。 For example, in the embodiment, the Gaussian distribution is exemplified as the reflection characteristic map, but the present invention is not limited to this, and the reflection characteristic map can be generated by using an arbitrary function or table.

また、実施形態では、図3に示す注目画素100のx方向の傾きベクトル102x及びy方向の方向きベクトル102yを、
Δx=P(x+1,y)-P(x,y)
Δy=P(x,y+1)-P(x,y)
として算出しているが、x方向の傾きとしてy方向に隣接する画素のx方向の傾きの平均
Δx={Δx(x,y-1)+Δx(x,y)+Δx(x,y+1)}/3
として算出してもよく、y方向の傾きとしてx方向に隣接する画素のy方向の傾きの平均
Δy={Δy(x-1,y)+Δy(x,y)+Δy(x+1,y)}/3
として算出してもよい。ここで、
Δx(x,y-1):注目画素(x,y)に隣接する画素(x,y-1)のx方向傾き
Δx(x,y):注目画素(x,y)のx方向傾き(平均算出前)
Δx(x,y+1):注目画素(x,y)に隣接する画素(x,y+1)のx方向傾き
Δy(x-1,y):注目画素(x,y)に隣接する画素(x-1,y)のy方向傾き
Δy(x,y):注目画素(x,y)のy方向傾き(平均算出前)
Δy(x+1,y):注目画素(x,y)に隣接する画素(x+1,y)のy方向傾き
である。
Further, in the embodiment, the inclination vector 102x in the x direction and the direction vector 102y in the y direction of the pixel 100 of interest shown in FIG. 3 are used.
Δx = P (x + 1, y) -P (x, y)
Δy = P (x, y + 1) -P (x, y)
However, as the inclination in the x direction, the average of the inclinations in the x direction of the pixels adjacent to the y direction is Δx = {Δx (x, y-1) + Δx (x, y) + Δx (x, y + 1)} / 3
As the inclination in the y direction, the average of the inclinations of the pixels adjacent to the x direction in the y direction is Δy = {Δy (x-1, y) + Δy (x, y) + Δy (x + 1, y)} / 3
It may be calculated as. here,
Δx (x, y-1): Inclination in the x direction of the pixel (x, y-1) adjacent to the pixel of interest (x, y) Δx (x, y): Inclination in the x direction of the pixel of interest (x, y) ( Before average calculation)
Δx (x, y + 1): Inclination in the x direction of the pixel (x, y + 1) adjacent to the pixel of interest (x, y) Δy (x-1, y): Pixel (x-) adjacent to the pixel of interest (x, y) 1, y) y-direction inclination Δy (x, y): y-direction inclination of the pixel of interest (x, y) (before average calculation)
Δy (x + 1, y): The inclination in the y direction of the pixel (x + 1, y) adjacent to the pixel of interest (x, y).

さらに、実施形態では、反射特性マップとして図4に示す反射特性マップ200、あるいは図7A,図7B,図7Cに示す反射特性マップ202,204,206を示したが、反射特性マップは画素毎の画素値の傾き、すなわち法線ベクトルの向きと反射強度との関係を規定すればよく、関数形式であってもテーブル形式であってもよい。 Further, in the embodiment, the reflection characteristic map 200 shown in FIG. 4 or the reflection characteristic maps 202, 204, 206 shown in FIGS. 7A, 7B, and 7C are shown as the reflection characteristic maps, but the reflection characteristic map is for each pixel. It suffices to specify the inclination of the pixel value, that is, the relationship between the direction of the normal vector and the reflection intensity, and may be in the function format or the table format.

10 原画像、12 画素傾き方向算出部、14 反射特性生成部、16 強反射画像生成部、18 質感再現部、20 表示部、102 法線ベクトル、200,202,204,206 反射特性マップ。 10 original image, 12 pixel tilt direction calculation unit, 14 reflection characteristic generation unit, 16 strong reflection image generation unit, 18 texture reproduction unit, 20 display unit, 102 normal vector, 200, 202, 204, 206 reflection characteristic map.

Claims (15)

原画像を構成する画素毎の画素値の傾きを算出する傾き算出部と、
前記傾き毎の反射特性を規定する反射特性マップを用いて、算出された前記傾きに応じた反射強度を算出することで相対的に強反射領域を有する強反射画像を生成する強反射画像生成部と、
前記原画像と前記強反射画像を合成して質感再現画像を生成する合成画像生成部と、
前記質感再現画像を表示する表示部と
前記原画像の画素値をガンマ補正する補正部と、
を備え、前記合成画像生成部は、ガンマ補正された前記原画像と前記強反射画像を合成する
画像処理装置。
A tilt calculation unit that calculates the tilt of the pixel value for each pixel that constitutes the original image,
A strong reflection image generation unit that generates a strong reflection image having a relatively strong reflection region by calculating the reflection intensity according to the calculated inclination using the reflection characteristic map that defines the reflection characteristic for each inclination. When,
A composite image generation unit that synthesizes the original image and the strong reflection image to generate a texture reproduction image,
A display unit that displays the texture reproduction image and
A correction unit that gamma-corrects the pixel value of the original image,
The composite image generation unit synthesizes the gamma-corrected original image and the strong reflection image.
Image processing device.
前記傾き算出部は、前記傾きとして法線ベクトルを算出し、前記法線ベクトルの成分をRGB値に変換することで前記原画像から法線画像を生成し、
前記強反射画像生成部は、前記法線画像と前記反射特性マップを用いて前記強反射画像を生成する
請求項1に記載の画像処理装置。
The slope calculation unit calculates a normal vector as the slope and converts a component of the normal vector into an RGB value to generate a normal image from the original image.
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the strong reflection image generation unit generates the strong reflection image by using the normal image and the reflection characteristic map.
前記反射特性マップは、利用者が調整可能である
請求項1,2のいずれかに記載の画像処理装置。
The image processing apparatus according to any one of claims 1 and 2, wherein the reflection characteristic map is adjustable by the user.
前記反射特性マップは、利用者が複数の反射特性マップの中から選択可能である
請求項1,2のいずれかに記載の画像処理装置。
The image processing apparatus according to any one of claims 1 and 2, wherein the reflection characteristic map can be selected by the user from a plurality of reflection characteristic maps.
前記反射特性マップは、利用者が複数の反射特性マップを組合せて構成可能である
請求項1,2のいずれかに記載の画像処理装置。
The image processing apparatus according to any one of claims 1 and 2, wherein the reflection characteristic map can be configured by a user by combining a plurality of reflection characteristic maps.
前記反射特性マップは、少なくとも1つ以上のガウシアン分布である
請求項1,2のいずれかに記載の画像処理装置。
The image processing apparatus according to any one of claims 1 and 2, wherein the reflection characteristic map is at least one Gaussian distribution.
前記ガウシアン分布の平均値と分散の少なくともいずれかは利用者が調整可能である
請求項に記載の画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 6 , wherein at least one of the mean value and the variance of the Gaussian distribution can be adjusted by the user.
前記強反射画像をフィルタ処理するフィルタ処理部をさらに備え、
前記合成画像生成部は、前記原画像とフィルタ処理された前記強反射画像を合成する
請求項1,2のいずれかに記載の画像処理装置。
Further, a filter processing unit for filtering the strongly reflected image is provided.
The image processing apparatus according to any one of claims 1 and 2, wherein the composite image generation unit synthesizes the original image and the filtered strong reflection image.
前記フィルタ処理は、前記強反射領域の強調処理である
請求項8に記載の画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 8, wherein the filter processing is an enhancement processing of the strong reflection region.
前記フィルタ処理は、前記強反射領域のぼかし処理である
請求項8に記載の画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 8, wherein the filter processing is a blurring process of the strong reflection region.
前記ガンマ補正のガンマ値は利用者が調整可能である
請求項に記載の画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 1 , wherein the gamma value of the gamma correction can be adjusted by the user.
前記ガンマ補正のガンマ値は、前記強反射領域の面積に応じて設定される
請求項に記載の画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 1 , wherein the gamma value of the gamma correction is set according to the area of the strong reflection region.
前記ガンマ補正のガンマ値は、前記強反射領域の面積が大なるほど前記原画像が暗くなるように設定される
請求項12に記載の画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 12 , wherein the gamma value of the gamma correction is set so that the original image becomes darker as the area of the strong reflection region becomes larger.
前記強反射画像生成部は、異なる前記反射特性マップを用いて異なる前記強反射画像を生成し、
前記合成画像生成部は、異なる前記強反射画像を用いて異なる質感再現画像を生成し、
前記表示部は、異なる前記質感再現画像を表示する
請求項1,2のいずれかに記載の画像処理装置。
The strong reflection image generation unit generates different strong reflection images using different reflection characteristic maps.
The composite image generation unit generates different texture reproduction images using the different strong reflection images.
The image processing apparatus according to any one of claims 1 and 2, wherein the display unit displays different texture reproduction images.
コンピュータに、
原画像を入力するステップと、
前記原画像を構成する画素毎の画素値の傾きを算出するステップと、
前記傾き毎の反射特性を規定する反射特性マップを用いて算出された前記傾きに応じた反射強度を算出することで相対的に強反射領域を有する強反射画像を生成するステップと、
前記原画像の画素値をガンマ補正するステップと、
ガンマ補正された前記原画像と前記強反射画像を合成して質感再現画像を生成するステップと、
前記質感再現画像を表示部に表示するステップと、
を実行させるプログラム。
On the computer
Steps to enter the original image and
The step of calculating the slope of the pixel value for each pixel constituting the original image, and
A step of generating a strong reflection image having a relatively strong reflection region by calculating the reflection intensity according to the inclination calculated by using the reflection characteristic map that defines the reflection characteristic for each inclination.
The step of gamma-correcting the pixel value of the original image,
A step of synthesizing the gamma-corrected original image and the strong reflection image to generate a texture reproduction image, and
The step of displaying the texture reproduction image on the display unit and
A program to execute.
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