JPH05264245A

JPH05264245A - 画像処理装置

Info

Publication number: JPH05264245A
Application number: JP4062996A
Authority: JP
Inventors: Kei Arakawa; 圭荒川; Yoshiyasu Sumi; 義恭角
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-03-19
Filing date: 1992-03-19
Publication date: 1993-10-12

Abstract

(57)【要約】【目的】画像中の特殊な反射光の情報を自動検出する
装置と、特殊な反射光の情報を分離する装置と、特殊な
反射光の情報を付加する画像合成装置を提供する。【構成】領域分割された画像における各領域の色情報
から、領域の標準的色情報と前記領域中の各画素の色情
報との差分情報を演算部４により計算し、前記領域中の
各画素に対応する三次元座標点の属する小領域の三次元
傾き情報を演算部５により計算し、色差分情報と三次元
傾き情報を用いて、前記領域における陰影、鏡面反射成
分等の画像中の三次元構造に依存する特殊な反射光の情
報を検出部６により検出する。検出された特殊反射光情
報から演算部８により特殊反射光情報の分布関数を計算
し、分布関数と原画像から特殊反射光情報を演算部８に
より分離する。特殊反射光情報分布関数と、特殊反射光
情報の分離された画像を用いて、新たに特殊反射光情報
の付加された画像を画像合成部１０により合成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は画像の中から画像の情
報を抽出し、合成する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、陰影など特殊反射光情報の検出技
術は画像の正確な立体構造認識技術に、特殊反射光情報
の分離は正確な画像認識技術に、特殊反射光情報を付加
した画像合成技術は自然な画像合成の技術に用いられ、
ますますさかんになりつつある。

【０００３】対象物に対する特殊反射光情報の検出に関
する画像処理としては、（ア）手作業による検出、
（イ）画素の色情報のみを用いた計算による領域分割の
みによる検出、（ウ）予め定められた光源に対して位置
を変えることにより同一の対象物に対する複数の画像を
照合し計算する事による対象物及びに対象物の特殊反射
光情報の抽出、等がある。

【０００４】対象物に対する特殊反射光情報の分離され
た部品画像を生成する画像処理としては、（エ）標準的
画素値を扱うことにより特殊反射光情報を無視すること
による分離、（オ）光源位置情報、光源スペクトル情
報、対象物反射率情報及びに対象物立体構造情報を与
え、計算による分離、上記（ア）手作業による分離、等
がある。

【０００５】対象物に関する付加情報の合成としては、
（カ）光源位置情報、光源スペクトル情報及びに対象物
立体構造情報を与え、計算による付加を行なう手法、上
記（ア）手作業による手法、等がある。

【０００６】このうち（ア）の手法はコンピュータ・グ
ラフィックス等で一般に用いられている手法である。

【０００７】（イ）の手法としては陳暁静、小谷信司、
森英雄「道路上の影の検出」電子情報通信学会技術報告
ＰＲＵ８８ー１０２（１９８８年）等がある。対象画像
は屋外道路の画像に限られており、環境光と光源光の電
磁波スペクトルの違いから生じる影の部分と日向の部分
のスペクトル成分のずれに着目し影の除去を行なってい
る。

【０００８】（ウ）の手法としてはIBM 社、”デジタル
メソドトゥエリミネイトシャドウイフェクツ
インイメージズ（Ｄｉｇｉｔａｌｍｅｔｈｏｄ
ｔｏｅｌｉｍｉｎａｔｅｓｈａｄｏｗｅｆｆｅｃｔ
ｓｉｎｉｍａｇｅｓ）”ＩＢＭテクニカルディ
スクロージャーブリテン（Ｔｅｃｈ．Ｄｉｓｃｌｏ
ｓｕｒｅＢｕｌｌ．）ｖｏｌ．２９Ｎｏ．４ｐ
１８５３（１９８６年）がある。既知の２光源による２
画像の比較により陰影、鏡面反射などの特殊反射光情報
を除去する方法である。

【０００９】（エ）の手法としては石橋聡、岸野文郎
「領域分割を用いた人物像の色彩テクスチャ分析・合
成」電子情報通信学会誌Ｄ−II ＶＯＬ．Ｊ７４−ＤII
ＮＯ．１１（１９９１年１１月）がある。この手法で
は画像の色成分としてＨＶＳ知覚表色系を用いており、
陰影情報の集まる明度成分における低周波成分を取り除
くことにより、陰影を除去している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記ア）の手作業によ
る技術では作業者に多くの時間と労力が必要とされると
いう問題点がある。また、コンピュータ・グラフィック
ス等における手作業による部品化に関しては単純なモデ
ルが用意されることが多く、合成された画像は画像の
「自然さ」をつくる表面の特徴情報が無視された画像に
なるという問題点もある。本発明では、自動で画像の特
殊反射光情報を画像から分離し、表面の微細構造を残し
た画像の合成技術を提供する。

【００１１】上記イ）の技術では、画像が３次元構造デ
ータを持っておらず、また、検出すべき特殊反射光情報
を「影」に限定しており、特殊反射光情報の正確な検出
を行えないという問題点がある。本発明では三次元構造
データを用いて、種々の特殊反射光情報検出手段を提供
する。

【００１２】上記ウ）の技術では画像入力に関して、特
定の光源を準備し、環境を整えて入力する作業が必要と
されており、すでに入力されている画像に対して処理を
行なうことができないという問題点がある。本発明では
三次元構造の与えられている任意の画像に対して特殊反
射光情報を除去する技術を提供する。

【００１３】上記エ）の技術では原画像における特殊反
射光情報を明確に区別しておらず、大胆な仮定を導入し
ているために、合成すべき画像の表面特徴が極めて平板
なものとなり、抽出画像から自然な画像が合成できない
という問題点がある。本発明では種々の特殊反射光情報
を区別して検出することが可能であり、それを用いて画
像の表面特徴情報の保存された画像を合成する技術を提
供する。

【００１４】上記オ）、カ）の技術では、処理を行なう
上で光源位置情報など多くの情報、仮定を必要とすると
いう問題点がある。本発明では正確な光源情報等を用い
ず、画像における特殊反射光情報を検出し、合成に用い
ることのできる技術を提供する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、画像
に対する色情報及びに三次元傾き情報を用いて前記領域
における特殊反射光情報を検出する特殊反射光検出部を
備えている。

【００１６】請求項２の発明は、前記特殊反射光情報の
分布関数演算部を備えた特殊反射光情報の自動分離部に
より構成されている。

【００１７】請求項３の発明は、前記特殊反射光情報分
布関数と前記特殊反射光情報分離画像による画像合成部
を備えている。

【００１８】

【作用】本発明は上記した構成によって、画像と対応す
る三次元構造情報のみから、自動的に複数の特殊反射光
情報を検出し、自動的に表面特徴情報を損なうことなく
特殊反射光を分離し、表面特徴情報をの保存された画像
を自動的に合成する。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。

【００２０】図１に本発明の一実施例の構成図を示す。
１は二次元画像データの領域分割によって得られた一領
域の画像であり、それぞれの二次元座標点においてカラ
ーの濃度値をもつ。

【００２１】２は三次元構造情報であり、領域画像１に
対応している。三次元構造情報２は三次元座標点の集合
であり、その各々の三次元座標点は領域画像１の二次元
座標点に対応している。

【００２２】３は領域特殊反射光情報検出装置である。
領域画像１の各点のカラー濃度値と標準色情報の差分を
計算する色差分情報演算部と、その各点に対応する三次
元傾き情報を計算する三次元傾き情報演算部５と、色差
分情報と三次元傾き情報から陰影、鏡面反射等の領域画
像１の領域表面に分布する特殊な反射光の情報を検出す
る特殊反射光検出部からなる。

【００２３】７は特殊反射光情報分離装置である。特殊
反射光情報分布関数演算部８と特殊反射光情報分離部９
よりなる。

【００２４】１０は画像合成部である。図２に本発明の
詳細説明図を示す。上記のように構成された画像処理装
置について図２に従い、以下その動作を説明する。

【００２５】１１はスキャナ等の入力装置により入力さ
れた二次元画像であり、既に画像１１から領域分割され
た領域画像１と領域画像１に対応する三次元構造データ
２が与えられている。

【００２６】領域特殊反射光情報検出装置３において、
領域１の二次元座標点におけるカラーの濃度値はＨＩＳ
知覚表色系の値（色相、明度、彩度）に変換され、領域
画像の平均画素値１２との差分がとられ、差分画素値１
３が得られる。また、領域１の二次元座標点の各点にお
いてその二次元座標点に対応する三次元座標点が与えら
れ、その三次元座標点の近傍三点により形成される微小
平面の法線ベクトルの角度値、１４が計算されている
（図３参照）。差分画素値１３における明度と彩度、法
線ベクトル角度値１４を四次元座標空間上にプロット
し、領域特殊反射光情報分布１５が得られる。領域特殊
反射光情報分布１５のクラスタリングにより、鏡面反射
成分、陰影等の、属する平面の傾きに依存して明度、彩
度が変化する複数の特殊反射光分布１６が得られる。

【００２７】領域特殊反射光情報分布関数演算部４にお
いて、領域特殊反射光分布１６の法線ベクトルに対する
差分画素値の平均値と標準偏差を計算し、領域特殊反射
光情報分布関数１７をもとめる。

【００２８】領域特殊反射光情報分離部５において、領
域画像１の画素値から領域特殊反射光情報分布関数によ
り求められる差分画素値を減じ、特殊反射光情報の欠落
した領域画像１７をえる。

【００２９】領域画像合成部１０において、領域特殊反
射光情報分布関数１６は変形され、特殊反射光情報欠落
領域画像１７に加算され、合成領域画像１８が合成され
る。

【００３０】合成画像１９は複数の領域において得られ
た領域合成画像１８の合成によって得られる。

【００３１】図３は法線ベクトル角度値１４に対する補
足説明である。三次元構造情報が三次元座標空間上の点
集合として与えられたとき、三次元空間上の点２０は最
近傍の二点２１と２２により、微小平面２３を形成し、
その微小平面２３に垂直な法線ベクトル２４が得られ
る。三次元座標軸２５、２６、２７について、座標軸２
５と法線ベクトル２４のなす角２９、軸２６と軸２７を
含む平面への法線ベクトル２４の斜影２８と軸２７のな
す角３０が得られる。この角２９と角３０が点２０によ
り与えられる法線ベクトルの角度値である。

【００３２】以上のように色差分情報演算部と三次元傾
き情報演算部を設けることにより、特殊反射光を画像か
ら検出できる。また、特殊反射光分布関数演算部と特殊
反射光除去部を設けることにより、特殊反射光を除去可
能である。また、特殊反射光合成部を設けることによ
り、特殊反射光情報を付加された画像を合成可能であ
る。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明は、色差分情報演算
部、三次元傾き情報演算部、特殊反射光分布関数演算部
を備える特殊反射光情報検出部を設けることにより、画
像と対応する三次元構造情報のみから、自動的に単一で
ない特殊反射光情報を検出する。

【００３４】また、特殊反射光情報分布演算部を備えた
特殊反射光分離部を設けることにより、自動的に表面特
徴情報を損なうことなく特殊反射光を分離する。

【００３５】また、特殊反射光分布関数を用いて特殊反
射光を付加する画像合成部を設けることにより、特殊反
射光情報を加えることにより、表面特徴情報をの保存さ
れた画像を自動的に合成する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示す構成図

【図２】本発明の１実施例の説明図

【図３】本発明における法線ベクトル角度値に対する補
足説明図

【符号の説明】

１画像中の領域２領域画像の三次元構造情報３特殊な反射光の情報の検出装置４色差分情報演算部５三次元傾き情報演算部６領域の特殊な反射光情報の検出部７特殊反射光分離装置８領域の特殊な反射光情報の分布関数の演算部９領域の特殊な反射光情報の分離部１０領域画像合成部２０３次元座標上の点２１点２０の最近傍の点２２点２０の最近傍の点２３点２０、２１、２２が形成する小平面２４平面２３に垂直な法線ベクトル２５三次元軸２６三次元軸２７三次元軸２８法線ベクトルが軸２６、２７の形成する平面に落
とす斜影２９軸２５と法線ベクトル２４がなす角３０斜影２８と軸２７がなす角

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】領域分割された画像における各領域の色情
報から、領域の標準的色情報と前記領域中の各画素の色
情報との差分情報を計算する色差分情報演算部と、前記
領域中の各画素に対応する三次元座標点の属する小領域
の三次元傾き情報を計算する三次元傾き情報演算部と、
色差分情報と三次元傾き情報を用いて前記領域における
陰影、鏡面反射成分等の画像中の三次元構造に依存する
特殊な反射光の情報を検出する特殊反射光検出部とを備
えた画像特殊反射光検出装置。
【請求項２】請求項１に記載の画像特殊反射光検出装置
により検出された特殊反射光情報から特殊反射光情報の
分布関数を計算する分布関数演算部と、前記分布関数と
原画像から前記特殊反射光情報を分離する特殊反射光分
離演算部を備えたことを特徴とする画像特殊反射光分離
装置。
【請求項３】請求項２に記載の画像特殊反射光分離装置
により計算された分布関数と、特殊反射光情報の分離さ
れた画像を用いて、新たに特殊反射光情報の付加された
画像を合成する画像合成部を備えたことを特徴とする画
像合成装置。