JPH08147494A

JPH08147494A - 頭髪画像生成装置

Info

Publication number: JPH08147494A
Application number: JP28341194A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Munetsuzuki; 敏彦宗續; Masamichi Nakagawa; 雅通中川; Fumio Maehara; 文雄前原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-11-17
Filing date: 1994-11-17
Publication date: 1996-06-07

Abstract

(57)【要約】【目的】頭部を撮影した頭部画像を用いて、頭髪もし
くは頭髪を含めた頭部の外形を近似するポリゴンモデル
と、頭髪を表現するテクスチャ画像を生成することによ
って、撮影角度、撮影数に応じた範囲のあらゆる角度か
ら見て、違和感の少ない頭髪画像を表現する。【構成】頭部画像入力部１１で対象人物１５の頭部の
画像を取り込み、取り込まれた頭部画像に基づいて、頭
部形状モデル生成部１２では、頭髪または頭髪を含む頭
部の外形を近似する頭部形状モデルを生成し、頭髪テク
スチャ画像生成部１３では頭髪を表現する頭髪テクスチ
ャ画像を生成し、この頭部形状モデルと頭髪テクスチャ
画像をテクスチャマッピングを用いてテクスチャマッピ
ング表示部１４で表示することにより、頭髪画像を得
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータグラフィ
ックスにおける３次元の人物像を表示する場合、実際に
撮影した画像を基に、さまざまな角度から違和感の少な
い頭髪部分を表示するための頭髪画像生成装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、頭髪画像はある決まった方向から
撮影した像を基に２次元的な外観形状を作成し、それを
顔画像に重ね合わせて描画することによって行われてい
た。すなわち、ある定まった方向のみの描画であった。
もしくは、頭髪１本１本をモデル化し、その長さや太
さ、向き、光の反射などを制御することによって、頭髪
の描画を行っている。例えば、（特開平２−１７０２８
８号公報）では、髪の毛をひとつまたは複数の三角柱で
近似し、その三角柱の長さ、数、進行経路、回転、太さ
の一部もしくは全部を制御することで、頭髪の描画を行
っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の方
法では、実写を用いる場合、さまざまな方向から見た画
像を描画する場合は、それだけの画像を用意しなければ
ならない。また、頭髪をモデル化する場合は、多くの計
算を要する。またその描画像に作りもののような違和感
が残る。

【０００４】本発明では、視線の角度の範囲は撮影する
角度、撮影する像の数によって決まるが、なるべく少な
い実写画像から、さまざまな角度から見た場合に違和感
の少ない頭髪画像を表現するための頭髪画像生成装置を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、頭髪を含んだ頭部の画像を取り込む頭部画像
入力部と、前記頭部画像入力部から出力された頭部画像
を入力として頭髪もしくは頭髪を含む頭部の形状を近似
する頭部形状モデルを生成する頭部形状モデル生成部
と、前記頭部画像から頭髪を表現する頭髪テクスチャ画
像を生成する頭髪テクスチャ画像生成部と、テクスチャ
マッピングを用いて画像を表示するテクスチャマッピン
グ表示部を具備し、前記頭部形状モデルと前記頭髪テク
スチャ画像を前記テクスチャマッピング表示部により表
示する構成である。

【０００６】

【作用】本発明において、頭部画像入力部は、対象人物
の頭部を撮影し、取り込んだアナログ画像をディジタル
画像に変換して出力し、頭部形状モデル生成部は、頭部
画像入力部が出力した画像を入力として、頭髪または頭
髪を含んだ頭部の外形を近似する３次元の頭部形状モデ
ルを出力し、頭髪テクスチャ画像生成部は、頭部画像入
力部が出力した画像を入力として、３次元形状から展開
した頭髪を表現する頭髪テクスチャ画像を生成し、テク
スチャマッピング表示部は、頭部形状モデル生成部が出
力した頭部形状モデルと頭髪テクスチャ画像生成部が出
力した頭髪テクスチャ画像を入力し、それらをテクスチ
ャマッピングによって表示する。

【０００７】

【実施例】以下、図を参照しながら本発明の実施例につ
いて説明する。

【０００８】（実施例１）図１は、本発明の第１の実施
例における頭髪画像生成装置のブロック図を表す。

【０００９】図１において、１１は頭部画像入力部を表
し、１２は頭部形状モデル生成部を表し、１３は頭髪テ
クスチャ画像生成部を表し、１４はテクスチャマッピン
グ表示部を表し、１５は対象人物を表す。頭部画像入力
部１１によって取り込まれた頭部画像は、頭部形状モデ
ル生成部１２と頭髪テクスチャ画像生成部１３に送られ
る。頭部形状モデル生成部１２では、頭部画像を基に、
頭髪または頭髪を含む頭部の外形を近似する頭部形状モ
デルを生成する。生成された頭部形状モデルはテクスチ
ャマッピング表示部１４に送られる。頭髪テクスチャ画
像生成部１３では、頭部画像を基に、ある範囲のあらゆ
る角度から見た頭髪を表現する頭髪テクスチャ画像を生
成する。生成された頭髪テクスチャ画像はテクスチャマ
ッピング表示部１４に送られる。テクスチャマッピング
表示部１４では、頭部形状モデルに頭髪テクスチャ画像
をマッピングして描画することにより、頭髪画像の表現
を行う。

【００１０】図２は本実施例のより詳細な構成を示すブ
ロック図である。図２において、２１は正面頭部画像入
力部、２２は左側面頭部画像入力部、２３は背面頭部画
像入力部、２４は右側面頭部画像入力部、２５は頭部形
状モデル生成部、２６は頭髪テクスチャ画像生成部、２
７はテクスチャマッピング表示部、２８は対象人物を表
す。図中の２直線Ｌ１、Ｌ２は直交しており、対象人物
２８はその直交点において直線Ｌ１方向で図中の矢印の
向きに向いている。正面頭部画像入力部２１と対象人物
２８と背面頭部画像入力部２３は、この順に直線Ｌ１上
に配置される。同様に、左側面頭部画像入力部２２と対
象人物２８と右側面頭部画像入力部２４は、この順に直
線Ｌ２上に配置される。正面頭部画像入力部２１、左側
面頭部画像入力部２２、背面頭部画像入力部２３、右側
面頭部画像入力部２４は、対象人物２８から等距離に配
置される。

【００１１】次に頭部形状モデル生成部２５は、正面頭
部画像入力部２１と、左側面頭部画像入力部２２と、背
面頭部画像入力部２３のそれぞれが出力する頭部画像を
入力とし、図８に示すような、表面を幾つかの三角形で
構成することによって表現されるポリゴンモデル８１を
出力するものである。頭髪テクスチャ画像生成部２６
は、正面頭部画像入力部２１と、左側面頭部画像入力部
２２と、背面頭部画像入力部２３と、右側面頭部画像入
力部２４のそれぞれが出力する頭部画像を入力とし、図
１５に示すように頭部を展開した画像を生成するもので
ある。以下、正面頭部画像入力部２１、左側面頭部画像
入力部２２、背面頭部画像入力部２３、右側面頭部画像
入力部２４、頭部形状モデル生成部２５、頭髪テクスチ
ャ画像生成部２６、テクスチャマッピング表示部２７各
々について、その動作を説明する。

【００１２】図３は、正面頭部画像入力部２１の構成を
表す。３１は撮影用カメラを、３２はアナログ／ディジ
タル変換器を、３３はカメラ３１を固定する器具を表
す。カメラ３１は器具３３によって水平方向に固定され
る。カメラ３１で撮影されたアナログ画像は、変換器３
２によってディジタル画像に変換され、出力される。こ
こで、この出力画像を正面頭部画像と呼ぶことにする。
また、左側面頭部画像入力部２２、背面頭部画像入力部
２３、右側面頭部画像入力部２４も同様に構成され、そ
れらの出力画像をそれぞれ左側面頭部画像、背面頭部画
像、右側面頭部画像と呼ぶことにする。

【００１３】図５に、正面頭部画像入力部２１、左側面
頭部画像入力部２２、背面頭部画像入力部２３、右側面
頭部画像入力部２４によって取り込まれた頭部画像の例
を示す。５１は正面頭部画像入力部２１によって取り込
まれた正面頭部画像を、５２は左側面頭部画像入力部２
２によって取り込まれた左側面頭部画像を、５３は背面
頭部画像入力部２３によって取り込まれた背面頭部画像
を、５４は右側面頭部画像入力部２４によって取り込ま
れた右側面頭部画像を示す。

【００１４】図４は頭部形状モデル生成部２５における
処理の流れを示す。４１は頭髪部抽出手段を、４２は頭
髪変換領域生成手段を、４３は顔領域抽出手段を、４４
は頭部モデリング領域生成手段を、４５は頭部形状モデ
ル生成手段を、２９は頭部形状モデル生成部２５が出力
する頭部形状モデルを表す。また、頭髪領域とは頭部画
像に写っている頭髪部分を表し、顔領域とは頭部で頭髪
領域を除いた部分のことを表す。頭髪変換領域とは、頭
髪形状をなるべく正確に表現する頭部形状モデル２９を
生成するために、その近似する場合の特徴となる点を求
めるための領域である。頭部モデリング領域とは頭部形
状モデル２９を生成する場合にその水平断面の楕円の中
心及び半径を求める基となる領域である。頭部形状モデ
ル生成部２５の入力は前述の正面頭部画像入力部２１、
左側面頭部画像入力部２２、背面頭部画像入力部２３に
よって取り込まれた正面頭部画像５１、左側面頭部画像
５２、背面頭部画像５３である。また、頭部形状モデル
生成部２５の出力は、ポリゴンモデルである頭部形状モ
デル２９である。以下処理の順に説明する。

【００１５】正面頭部画像５１、左側面頭部画像５２、
背面頭部画像５３から、頭髪部抽出手段４１によって頭
髪領域を求める。頭髪部抽出手段４１としては、例え
ば、電子情報通信学会全国大会講演論文集７（１９９０
年）第３７７頁から第３７８頁に発表されている。図５
において、正面頭部画像５１、左側面頭部画像５２、背
面頭部画像５３のうち斜線をつけた領域がそれぞれの頭
髪領域である。これらの頭髪領域の大きさを合わせるた
めに頭部画像のスケーリングを行う。まず、正面頭部画
像５１の水平方向の矢印で示した大きさと背面頭部画像
５３の水平方向の矢印で示した大きさが等しくなるよう
に、正面頭部画像５１のスケーリングを行う。つぎに、
左側面頭部画像５２の鉛直方向の矢印で示した大きさと
背面頭部画像５３の鉛直方向の矢印で示した大きさが等
しくなるように左側面頭部画像５２のスケーリングを行
う。

【００１６】次に頭髪変換領域生成手段４２により、正
面頭部画像５１、左側面頭部画像５２、背面頭部画像５
３の頭髪変換領域を求める。頭髪変換領域生成手段４２
での処理は以下のようになる。正面頭部画像５１、左側
面頭部画像５２、背面頭部画像５３それぞれにおいて、
画素を水平方向に走査し、頭髪領域の両端を求める。画
像上全体で求めた頭髪領域の両端を結ぶ線分で被覆され
る領域を頭髪変換領域とする。図６に正面頭部画像５
１、左側面頭部画像５２、背面頭部画像５３それぞれか
ら求めた頭髪変換領域を示す。６１は正面頭部画像５１
から求めた正面頭髪変換領域を、６２は左側面頭部画像
５２から求めた左側面頭髪変換領域を、６３は背面頭部
画像５３から求めた背面頭髪変換領域を示す。正面頭髪
変換領域６１、左側面頭髪変換領域６２、背面頭髪変換
領域６３それぞれにおいて、最上位点、最下位点、最左
点、最右点、領域の境界線の変曲点を特徴点とする。そ
れぞれの図６で正面頭髪変換領域６１、左側面頭髪変換
領域６２、背面頭髪変換領域６３それぞれの境界上で印
を付した点が特徴点である。

【００１７】次に正面頭部画像５１から顔領域抽出手段
４３により、正面顔領域を求める。この正面顔領域と前
述の正面頭髪変換領域６１、背面頭髪変換領域６３とか
ら、正面頭部モデリング領域を生成する。まず、背面頭
髪変換領域６３の鏡像を求める。この鏡像と、正面頭髪
変換領域６１と、正面顔領域の和集合の領域を正面頭部
モデリング領域とする。また、左側面頭部画像５２から
顔領域抽出手段４３により左側面顔領域を求める。この
左側面顔領域と前述の左側面頭髪変換領域６２の和集合
の領域を側面頭部モデリング領域とする。図７に頭部モ
デリング領域の例を示す。７１は正面頭部モデリング領
域を、７２は側面頭部モデリング領域を示す。図中に付
した点は、正面頭髪変換領域６１、左側面頭髪変換領域
６２、背面頭髪変換領域６３における特徴点である。

【００１８】頭部形状モデル生成手段４５では、図８に
示すように右手系のｘｙｚ座標系において、中心が原点
にあり、頭の縦の向きがｙ軸の向きと一致し、顔がｚ軸
正の方向を向いた頭部形状モデル２９をポリゴンモデル
８１で生成する。このため正面頭部モデリング領域７１
に図９ａに示すような座標系を導入する。また、側面頭
部モデリング領域７２に図９ｂに示すような座標系を導
入する。この座標系の原点は、辺が軸に平行で頭部モデ
リング領域に接する長方形を求め、その対角線の交点と
なる。

【００１９】頭部形状モデル２９は、ｙ軸に垂直な断面
が、ｘ軸、ｚ軸と平行な軸を持つ楕円で近似したもので
ある。この楕円のｘ軸、ｚ軸方向の半径と中心を、正面
頭部モデリング領域７１と側面頭部モデリング領域７２
より求める。例として、平面ｙ＝ｙ１で切った断面にお
ける楕円の半径と中心の求め方を説明する。図９ａに示
すように正面頭部モデリング領域７１を直線ｙ＝ｙ１で
切った線分Ｌｍの両端のｘ座標をｘ１０、ｘ１２（ただ
しｘ１０≦ｘ１２）、線分Ｌｍの中点Ｃのｘ座標をｘ１
１とする。また、線分Ｌｍの長さの１／２をｒｘとす
る。ｘ１１とｒｘをｘ１０、ｘ１２で表すと（数１）の
ようになる。

【００２０】

【数１】

【００２１】このｘ１１が断面の楕円の中心のｘ座標
に、ｒｘがｘ軸方向の半径となる。同様に、図９ｂに示
すように側面頭部モデリング領域７２を直線ｙ＝ｙ１で
切った線分の両端のｚ座標をｚ１０、ｚ１２（ただしｚ
１０≦ｚ１２）、中点の座標をｚ１１、この線分の長さ
の１／２をｒｚとする。（数２）で表されるｚ１１が断
面の楕円の中心のｚ座標、ｒｚがｚ軸方向の半径とな
る。

【００２２】

【数２】

【００２３】平面ｙ＝ｙ１で切った断面の楕円の方程式
は、ｘ１１、ｚ１１、ｒｘ、ｒｚ、媒介変数θを用いて
（数３）で表される。

【００２４】

【数３】

【００２５】頭部形状モデル２９をポリゴンモデル８１
で生成するために、まず頭部形状モデル２９の緯度方向
の分割（ｙ軸に垂直な平面での分割）を行い、その分割
面において経度方向の分割を行ってポリゴンの頂点を求
める。その頂点について隣接する頂点を結んで３角形を
作ることによりポリゴンモデル８１を生成する。ポリゴ
ンの頂点には、図１０に示すように、モデルを構成する
座標系でのｘ座標、ｙ座標、ｚ座標と、テクスチャマッ
ピングの時にテクスチャ画像上でその頂点にマッピング
される点と対応をとる座標（テクスチャ座標と呼ぶ）
ｕ、ｖの５個の情報を持たせる。

【００２６】まず頭部形状モデル２９の緯度方向の分割
を考える。これは正面頭髪変換領域６１、左側面頭髪変
換領域６２、背面頭髪変換領域６３それぞれの特徴点を
必ず通るようにする。そこで、まず特徴点を通る断面に
よる分割を行う。この分割数がある定数ｎ以上ならば、
これで分割を終える。分割数がｎに満たない場合は、間
隔の広いものから順にその中点で分割を行う。これを繰
り返し分割数をｎにする。定数ｎは緯度方向の最小の分
割数を表し、本実施例ではｎ＝２０とした。経度方向の
分割数をｍとすると、ポリゴンの頂点の座標は、（数
３）においてθに（数４）を代入することによって得ら
れる。本実施例ではｍ＝２０とした。

【００２７】

【数４】

【００２８】次に図１１を用いて、図中のポリゴンの頂
点Ｐｍテクスチャ座標の決定法を説明する。図１１にお
いて、１１１は点Ｐｍを通りｘｚ平面と平行な面で頭部
形状モデル２９を切りとった断面の周であり、楕円形を
している。Ｃｅは楕円１１１の中心であり、Ｌｅは楕円
１１１の軸のうち、ｘ軸に平行なものである。Ｐ０は楕
円１１１の周と軸Ｌｅの交点である。１１２は点Ｐ０か
ら点Ｐｍまで時計回りにとった楕円１１１の弧である。
Ｐ１、Ｐ２は点Ｃｅを通りｙ軸に平行な直線と頭部形状
モデルが交わる点で、Ｐ１がｙ座標正のもの、Ｐ２がｙ
座標負のものである。１１３は、点Ｃｅと点Ｐｍを通
り、ｘｚ平面に垂直な平面が切る頭部形状モデル２９の
断面で、点Ｐ１とＰ２を両端としＰｍを通る断面の周の
一部を表す。１１４は曲線１１３上で、点Ｐ１から点Ｐ
ｍまでの部分である。これらを用いると、ｕ、ｖは一般
に（数５）のようにして割り当てられる。

【００２９】

【数５】

【００３０】しかし、楕円１１１の周の長さや弧１１２
の長さを求めるのは計算に時間がかかる。また、曲線１
１３の長さや曲線１１４の長さを求めるのは容易ではな
い。そこで、ｕについては図１１中の角度θに注目す
る。またｖに関しては、頭部画像が水平に投影されてい
ることを利用する。これから、ｕ、ｖを頭部形状モデル
２９の高さをＨとして（数６）のように割り当てる。

【００３１】

【数６】

【００３２】（数７）に１頂点のデータｘ、ｙ、ｚ、
ｕ、ｖの式をまとめる。

【００３３】

【数７】

【００３４】図１２は頭髪テクスチャ画像生成部２６の
処理の流れを表す。図中の１２１は頭髪テクスチャ生成
手段を、２１０は頭髪テクスチャ画像を表す。頭髪テク
スチャ画像生成部２６の入力は正面頭部画像５１、左側
面頭部画像５２、背面頭部画像５３、右側面頭部画像５
４であり、出力は頭部形状モデル２９にマッピングする
頭髪テクスチャ画像２１０である。以下この動作を説明
する。

【００３５】まず頭部形状モデル生成部２５での処理と
同様に、正面頭部画像５１、左側面頭部画像５２、背面
頭部画像５３、右側面頭部画像５４から、頭髪部抽出手
段４１により頭髪領域を求める。図５において、正面頭
部画像５１、左側面頭部画像５２、背面頭部画像５３、
右側面頭部画像５４に斜線をつけた部分が、それぞれの
頭髪領域である。この頭髪領域の大きさを合わせるため
に、スケーリングを行う。正面頭部画像５１、左側面頭
部画像５２、背面頭部画像５３のスケーリングは頭部形
状モデル生成部２５での処理と同様である。右側面頭部
画像５４については、図５において右側面頭部画像５４
の垂直方向の矢印で示した大きさと、左側面頭部画像５
２の垂直方向の矢印で示した大きさが等しくなるよう
に、右側面頭部画像５４のスケーリングを行う。

【００３６】次に頭髪変換領域生成手段４２によって、
正面頭部画像５１、左側面頭部画像５２、背面頭部画像
５３の頭髪変換領域を求める。それぞれ正面頭髪変換領
域６１、左側面頭髪変換領域６２、背面頭髪変換領域６
３である。また、正面頭部画像５１、左側面頭部画像５
２から顔領域抽出手段４３により顔領域を求める。この
顔領域と正面頭髪変換領域６１、左側面頭髪変換領域６
２、背面頭部画像変換領域６３から、頭部モデリング領
域生成手段４４によって、正面頭部モデリング領域７１
と側面頭部モデリング領域７２を生成する。

【００３７】図１３に頭髪テクスチャ画像生成手段１２
１の処理手順を示す。まず正面頭部画像５１と正面頭部
モデリング領域７１から、画像変換手段１３５により、
頭部形状モデル２９の正面部分にマッピングする画像で
ある正面頭髪テクスチャ画像１３１を生成する。同様
に、背面頭部画像５３と正面頭部モデリング領域７１か
ら頭部形状モデル２９の背面部にマッピングする背面頭
髪テクスチャ画像１３３を、左側面頭部画像５２と側面
頭部モデリング領域７２から頭部形状モデル２９の左側
面部にマッピングする左側面頭部テクスチャ画像１３２
を、右側面頭部画像５４と側面頭部モデリング領域７２
から頭部形状モデル２９の右側面にマッピングする右側
面頭髪テクスチャ画像１３４を、それぞれ画像変換手段
１３５により生成する。最後に正面頭髪テクスチャ画像
１３１、左側面頭髪テクスチャ画像１３２、背面頭髪テ
クスチャ画像１３３、右側面頭髪テクスチャ画像１３４
を画像合成手段１３６によって合成し、頭髪テクスチャ
画像２１０を生成する。

【００３８】図１４を参照しながら、正面頭髪テクスチ
ャ画像１３１の生成を例にとって、画像変換手段１３５
の動作を説明する。図１４ａにおいて、１４１は中心が
原点にありｚ軸正の方向を向いた頭部を、１４２は頭部
を写像する半円筒を、１４３は頭部を切りとるｘｚ平面
に平行な平面を表す。図１４ｂは平面１４３での断面を
表す。１４４は頭部１４１の断面の周を、１４５は曲線
１４４の外接矩形で、辺がｘ軸、ｚ軸に平行なものの対
角線の交点を表し、１４６は点１４５を通りｘ軸に平行
な直線を表し、１４７は曲線１４４の直線１４６よりｚ
軸正の方向にある部分を表し、１４８は点１４５を中心
とする半円を表す。曲線１４７上の任意の点１４９に対
し、点１４５から点１４９に向かって半直線１４１０を
引き、その半直線１４１０と半円１４８と交わる点１４
１１に点１４９を写像することにより、曲線１４７を半
円１４８に写像する。この操作を頭部１４１のすべての
断面に対して行い、各断面での半円１４８を集めれば、
頭部１４１を写像した半円筒１４２が得られる。この半
円筒を開いたものが正面頭髪テクスチャ画像１３１とな
る。

【００３９】一般に曲線１４７の大きさや、点１４５の
ｘ座標、ｚ座標は断面１４３によって異なり、半円筒を
集める場合問題となる。そこで、点１４９と点１４１１
の対応を直線１４６と半直線１４１０の間の時計回りに
とった角度θのみで表す。すなわち、正面頭髪テクスチ
ャ画像１３１の横の大きさをａπとすると、上述の点１
４１１は頭髪テクスチャ画像の断面１４３に対応するラ
スタ上のａθの点となる。ここで、ａはある定数、πは
円周率である。このように対応付けすると、この頭髪テ
クスチャ画像１３１をマッピングする頭部形状モデル２
９の各頂点のテクスチャ座標ｕを角度比で定義している
ため、都合の良いものとなる。実際には正面頭髪テクス
チャ画像１３１はディジタル画像であるため、その大き
さはａπを越えない最大の整数となる。本実施例では、
ａ＝１００を用いる。また、断面１４３でのｘｚ座標系
は左手系であり、正面頭髪テクスチャ画像１３１のもと
となる正面頭部画像５１は右手系であるため、上記の点
１４１１に対応する点はａ（π−θ）になる。

【００４０】正面頭部画像５１は図１４ｃに示すように
頭部が投影されている。そこで、正面頭部画像５１を正
面頭部モデリング領域７１を参照し、次のように正面頭
髪テクスチャ画像１３１に変換する。図９ａにおいて、
線分Ｌｍ上で、頭髪領域に含まれる任意の点Ｐｃ（ｘ
１，ｙ１）を、（数８）に従い正面頭髪テクスチャ画像
１３１上の点Ｐｔ（Ｘ，Ｙ）にマッピングする。

【００４１】

【数８】

【００４２】頭髪領域以外の点の場合は、マッピングを
行わないこととする。以上の操作を正面頭部画像５１の
頭髪領域内のすべての画素に行うことによって、正面頭
髪テクスチャ画像１３１を生成する。この場合、正面頭
髪テクスチャ画像の縦方向の大きさは頭部形状モデル２
９の高さに等しくなる。

【００４３】同様にして背面頭部画像５３と正面頭部モ
デリング領域７２の鏡像から背面頭髪テクスチャ画像１
３３を生成する。また、左側面頭髪テクスチャ画像１３
２は左側面頭部画像５２と側面頭部モデリング領域７２
から、同様の操作により生成する。右側面頭髪テクスチ
ャ画像１３４は、右側面頭部画像５４と、側面頭部モデ
リング領域７２の鏡像により同様の操作によって生成す
る。

【００４４】以上のようにして生成した正面頭髪テクス
チャ画像１３１、左側面頭髪テクスチャ画像１３２、背
面頭髪テクスチャ画像１３３、右側面頭髪テクスチャ画
像１３４を合成して、頭髪テクスチャ画像２１０を生成
する。図１５は、頭髪テクスチャ画像２１０と頭部との
対応を示す。また、図１６は、正面頭髪テクスチャ画像
１３１、左側面頭髪テクスチャ画像１３２、背面頭髪テ
クスチャ画像１３３、右側面頭髪テクスチャ画像１３４
と頭部との対応を示す。

【００４５】図のように、正面頭髪テクスチャ画像１３
１、左側面頭髪テクスチャ画像１３２、背面頭髪テクス
チャ画像１３３、右側面頭髪テクスチャ画像１３４はそ
れぞれ隣合う画像と９０°ずつオーバーラップしてい
る。そこで、正面頭髪テクスチャ画像１３１、左側面頭
髪テクスチャ画像１３２、背面頭髪テクスチャ画像１３
３、右側面頭髪テクスチャ画像１３４それぞれの中央
（すなわち０．５ａπ）から左右０．２５ａπずつ０．
５ａπの部分を用いて、頭髪テクスチャ画像２１０を生
成する。これは頭髪テクスチャ画像２１０上のピクセル
ＰＴ（ｘ，ｙ）に、正面頭髪テクスチャ画像１３１上の
ピクセルＰｆ（ｘ，ｙ），左側面頭髪テクスチャ画像１
３２上のピクセルＰｌ（ｘ，ｙ）、背面頭髪テクスチャ
画像１３３上のピクセルＰｂ（ｘ、ｙ）、右側面頭髪テ
クスチャ画像１３４上のピクセルＰｒ（ｘ，ｙ）を（数
９）に従ってマッピングすることにより生成する。

【００４６】

【数９】

【００４７】図１７にテクスチャマッピング処理の動作
を示す。すなわち、ポリゴンモデルのある頂点Ｐがテク
スチャ座標としてｕ＝ｕ１、ｖ＝ｖ１を持っている場
合、テクスチャ画像上の点Ｐｔ（ｕ１，ｖ１）が頂点Ｐ
にマッピングされる。前述の頭部形状モデル２９と上述
の頭髪テクスチャ画像２１０を、このテクスチャマッピ
ング表示部２７を用いて表示することにより、実写を用
いた頭髪画像表示を行う。このために頭髪テクスチャ画
像２１０に図１８に示すように座標軸を導入する。図中
のＹＩは頭髪テクスチャ画像２１０のｙ軸方向の大きさ
を表す。また、頭髪テクスチャ画像２１０とマッピング
に関するテクスチャ座標との関係を図１９に示す。頭髪
テクスチャ画像の頭部形状モデル２９へのマッピング
は、頭部形状モデル２９の頂点Ｐのテクスチャ座標ｕ、
ｖから（数１０）によって得られる頭髪テクスチャ画像
２１０上の点（Ｘ，Ｙ）を頂点Ｐにマッピングすること
によって行われる。

【００４８】

【数１０】

【００４９】以上のように本実施例によれば、水平方向
のいかなる角度から見ても違和感の少ない頭髪画像が得
られる。

【００５０】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
について、図面を参照しながら説明する。第１の実施例
では頭部形状モデル生成部１２の入力が、正面頭部画像
と、左側面頭部画像または右側面頭部画像のどちらか一
方と、背面頭部画像である構成のものであったが、第２
の実施例では頭部形状モデル生成部の入力が、正面頭部
画像と、左側面頭部画像と、背面頭部画像と、右側面頭
部画像である場合の構成について説明する。この場合、
側面頭部モデリング領域７２の生成過程と頭部形状モデ
ル２９の緯度方向の分割とが異なる。以下上記実施例と
異なる処理について説明する。

【００５１】図２０は本実施例における頭部形状モデル
生成部２５の処理の流れを示す。まず、右側面頭部画像
から、頭髪部抽出手段４１によって頭髪領域を求める。
この頭髪領域の大きさを左側面頭部画像の頭髪領域と大
きさを合わせるために、右側面頭部画像のスケーリング
を行う。このスケーリングは第１の実施例における頭髪
テクスチャ画像生成部で行ったものと同様の処理によ
る。次に頭髪変換領域生成手段４２によって右側面頭髪
変換領域を求める。また、顔領域抽出手段４３により右
側面顔領域を求める。このようにして求めた右側面頭髪
変換領域と右側面顔領域のそれぞれの鏡像と、左側面頭
髪変換領域と左側面顔領域の和集合を、側面頭部モデリ
ング領域とする。

【００５２】頭部形状モデル２９の緯度方向の分割は、
正面頭髪変換領域、左側面頭髪変換領域、背面頭髪変換
領域、右側面頭髪変換領域それぞれの特徴点を通るよう
に分割する。この分割数がある定数ｎ以上ならば、これ
で分割を終える。分割数がｎに満たない場合は、間隔の
広いものから順にその中点で分割を行う。これを繰り返
し分割数をｎとする。

【００５３】

【発明の効果】以上のように本発明は、頭部を撮影し、
その頭部画像から頭髪または頭髪を含めた頭部の外形を
近似する頭部形状モデル、および頭髪を表現する頭髪テ
クスチャ画像を生成し、テクスチャマッピングに描画を
行うことにより、頭髪画像を得るものである。この頭髪
画像は、実写を用いることと、現実の頭髪形状もしくは
頭部形状に近いモデルにマッピングを行うことから、作
りもののような違和感は少ない。また、頭部の撮影角
度、および撮影数に応じた範囲のあらゆる角度から見
て、違和感の少ないものである。特に頭部を正面、左右
両側面、背面から撮影した正面頭部画像、左側面頭部画
像、背面頭部画像、右側面頭部画像を用いることによ
り、水平方向のいかなる角度から見ても違和感の少ない
頭髪画像を表現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における頭髪画像生成装
置のブロック図

【図２】本実施例の詳細な構成を示すブロック図

【図３】本実施例の正面頭部画像入力部の構成図

【図４】本実施例における頭部形状モデル生成部の動作
のながれ図

【図５】（ａ）は正面頭部画像とその頭髪領域の例の図（ｂ）は左側面頭部画像とその頭髪領域の例の図（ｃ）は背面頭部画像とその頭髪領域の例の図（ｄ）は右側面頭部画像とその頭髪領域の例の図

【図６】（ａ）は正面頭髪変換領域の例の図（ｂ）は左側面頭髪変換領域の例の図（ｃ）は背面頭髪変換領域の例の図（ｄ）は右側面頭髪変換領域の例の図

【図７】（ａ）は正面頭部モデリング領域の例の図（ｂ）は側面頭部モデリング領域の例の図

【図８】頭部形状モデルを構成する空間の座標系とポリ
ゴンモデルの図

【図９】（ａ）は正面頭部モデリング領域での処理の図（ｂ）は側面頭部モデリング領域での処理の図

【図１０】ポリゴンの頂点が持つデータの図

【図１１】ポリゴンの頂点におけるテクスチャ座標の求
め方を示す図

【図１２】実施例における頭髪テクスチャ画像生成部の
動作のながれ図

【図１３】実施例における頭髪テクスチャ画像生成手段
の動作のながれ図

【図１４】（ａ）は頭部と頭部を投影する半円筒の関係
を表す図（ｂ）は頭部を半円筒に投影する方法の例の図（ｃ）は正面頭髪テクスチャ画像の生成を表す図

【図１５】頭部と頭髪テクスチャ画像の対応を表す図

【図１６】頭部と正面頭髪テクスチャ画像、左側面頭髪
テクスチャ画像、背面頭髪テクスチャ画像、右側面頭髪
テクスチャ画像との対応を示す図

【図１７】テクスチャマッピングの動作例を示す図

【図１８】頭髪テクスチャ画像の座標系の例を示す図

【図１９】頭髪テクスチャ画像のテクスチャ座標系を表
す図

【図２０】本発明の第２の実施例における頭部形状モデ
ル生成部の動作のながれ図

【符号の説明】

１１頭部画像入力部１２頭部形状モデル生成部１３頭髪テクスチャ画像生成部１４テクスチャマッピング処理部１５対象人物２１正面頭部画像入力部２２左側面頭部画像入力部２３背面頭部画像入力部２４右側面頭部画像入力部２５頭部形状モデル生成部２６頭髪テクスチャ画像生成部２７テクスチャマッピング表示部２８対象人物２９頭部形状モデル３１撮影用カメラ３２アナログ／ディジタル変換器３３カメラ固定器具４１頭髪部抽出手段４２頭髪変換領域生成手段４３顔領域抽出手段４４頭部モデリング領域生成手段４５頭部形状モデル生成手段５１正面頭部画像５２左側面頭部画像５３背面頭部画像５４右側面頭部画像６１正面頭髪変換領域６２左側面頭髪変換領域６３背面頭髪変換領域６４右側面頭髪変換領域７１正面頭部モデリング領域７２側面頭部モデリング領域８１ポリゴンモデル１３１正面頭髪テクスチャ画像１３２左側面頭髪テクスチャ画像１３３背面頭髪テクスチャ画像１３４右側面頭髪テクスチャ画像２１０頭髪テクスチャ画像

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０６Ｆ 15/62 ３８０

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】頭髪を含んだ頭部の画像を取り込む頭部画
像入力部と、前記頭部画像入力部から出力された頭部画
像を入力として頭髪もしくは頭髪を含む頭部の形状を近
似する頭部形状モデルを生成する頭部形状モデル生成部
と、前記頭部画像から頭髪を表現する頭髪テクスチャ画
像を生成する頭髪テクスチャ画像生成部と、テクスチャ
マッピングを用いて画像を表示するテクスチャマッピン
グ表示部を具備し、前記頭部形状モデルと前記頭髪テク
スチャ画像を前記テクスチャマッピング表示部により表
示することによって頭髪画像を表現することを特徴とす
る頭髪画像生成装置。
【請求項２】頭部画像入力部が、正面から見た頭部の画
像を取り込む正面頭部画像入力部と、左側面から見た頭
部の画像を取り込む左側面頭部画像入力部と、背面から
見た頭部の画像を取り込む背面頭部画像入力部と、右側
面から見た頭部の画像を取り込む右側面頭部画像入力部
とから構成され、頭髪テクスチャ画像生成部の入力が、
前記正面頭部画像入力部によって取り込まれた正面頭部
画像と、前記左側面頭部画像入力部から取り込まれた左
側面頭部画像と、前記背面頭部画像入力部から取り込ま
れた背面頭部画像と、前記右側面頭部画像入力部から取
り込まれた右側面頭部画像であることを特徴とする請求
項１記載の頭髪画像生成装置。
【請求項３】頭部形状モデル生成部の入力が、正面頭部
画像と、左側面頭部画像または右側面頭部画像のどちら
か一方と、背面頭部画像であることを特徴とする請求項
２記載の頭髪画像生成装置。
【請求項４】頭部形状モデル生成部の入力が、正面頭部
画像と、左側面頭部画像と、背面頭部画像と、右側面頭
部画像であることを特徴とする請求項２記載の頭髪画像
生成装置。
【請求項５】頭部形状モデルは、水平断面が楕円であ
り、各水平断面の大きさの比が対応する頭部の水平断面
の大きさの比と等しいものであることを特徴とする請求
項１記載の頭髪画像生成装置。