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JP2005190261A - Image forming device - Google Patents

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JP2005190261A
JP2005190261A JP2003432131A JP2003432131A JP2005190261A JP 2005190261 A JP2005190261 A JP 2005190261A JP 2003432131 A JP2003432131 A JP 2003432131A JP 2003432131 A JP2003432131 A JP 2003432131A JP 2005190261 A JP2005190261 A JP 2005190261A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
spectral reflection
target surface
observation condition
image
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2003432131A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Tsubouchi
隆浩 坪内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2003432131A priority Critical patent/JP2005190261A/en
Publication of JP2005190261A publication Critical patent/JP2005190261A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily create a virtual texture image of a target surface using a small amount of data. <P>SOLUTION: A spectral reflection data accepting part 11 accepts spectral reflection data that show the spectral reflection characteristic of the entire target surface under a plurality of observing conditions which differ at least in illuminating positions or viewing positions. A brightness distribution data accepting part 12 accepts the target surface's brightness distribution data at a predetermined illuminating position and viewing position. An observing condition information accepting part 13 accepts the observing conditions employed during the formation of the texture image. Based on the spectral reflection data and the brightness distribution data, a texture image forming part 14 creates a virtual texture image of the target surface under the observing conditions shown in observing condition information. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成する画像作成装置に関する。   The present invention relates to an image creating apparatus that creates a virtual texture image of a target surface.

自動車ボディー、携帯電話、家電製品等の塗料として、着色顔料と光輝材を主成分とするメタリック塗料が知られている。このメタリック塗料が塗布された塗装面は、着色顔料を主成分とするソリッド塗料と異なる性質を持つ。すなわち、照明位置(光源の位置)や視点位置の変化によって色彩が変化する。また、光輝材を含むので、塗装面の所定領域内における輝度分布は一様でない。このため、メタリック塗装された自動車等を3次元コンピュータグラフィクスで仮想表現しようとする場合、ポリゴンモデルに単にシェーディングを施しても、メタリック塗装独特の質感は得られない。   As paints for automobile bodies, mobile phones, home appliances, etc., metallic paints mainly composed of color pigments and glittering materials are known. The painted surface to which the metallic paint is applied has properties different from those of the solid paint mainly composed of a color pigment. That is, the color changes depending on the change in the illumination position (light source position) and the viewpoint position. In addition, since a bright material is included, the luminance distribution in a predetermined region of the painted surface is not uniform. For this reason, when trying to virtually express a metallic painted automobile or the like with three-dimensional computer graphics, even if the polygon model is simply subjected to shading, a texture unique to metallic painting cannot be obtained.

このようなメタリック塗装面を高品位に仮想表現しようとする場合、下記の手法の採用が考えられる。   In order to virtually express such a metallic painted surface with high quality, the following method may be adopted.

ポリゴンモデル表面に実世界から取得した撮影画像(テクスチャ画像)を貼り付けるテクスチャマッピングと呼ばれる手法がある。   There is a technique called texture mapping in which a photographed image (texture image) acquired from the real world is pasted on the polygon model surface.

このテクスチャマッピングの一手法として、対象物体を異なる視点あるいは照明条件で撮影した撮影画像をテクスチャ画像として複数用意しておき、3次元物体のレンダリング時には物体表面の法線や視点、および照明位置などの情報から先に用意しておいたテクスチャ画像を切り替えてマッピングする手法がある。しかし、このように複数の撮像環境に応じて多数のテクスチャ画像を用意しておく場合、膨大なテクスチャメモリが必要となる。そこで、上記の多数のテクスチャ画像を圧縮する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   As one method of this texture mapping, a plurality of captured images obtained by capturing the target object with different viewpoints or illumination conditions are prepared as texture images. When rendering a three-dimensional object, the normal and viewpoint of the object surface, the illumination position, etc. There is a method of mapping by switching texture images prepared in advance from information. However, when a large number of texture images are prepared in accordance with a plurality of imaging environments as described above, a huge amount of texture memory is required. Thus, a technique for compressing the above-described many texture images has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

一方、テクスチャマッピングの一手法として、3次元オブジェクトの表面に基本テクスチャマップデータをマッピングし、次いで光学属性マップデータをマッピングする技術がある(例えば、特許文献2参照)。ここで、基本テクスチャマップデータは、糸の種類、色、太さ及び形状に関する情報に基づいて作成され、光学属性マップデータは、拡散反射率(RGB各色毎の反射率)、鏡面反射率(RGB各色毎の反射率)、反射率指向性等の情報に基づいて作成される。   On the other hand, as a method of texture mapping, there is a technique of mapping basic texture map data on the surface of a three-dimensional object and then mapping optical attribute map data (see, for example, Patent Document 2). Here, the basic texture map data is created based on information on the type, color, thickness, and shape of the yarn, and the optical attribute map data includes diffuse reflectance (reflectance for each color of RGB), specular reflectance (RGB). It is created based on information such as reflectance for each color) and reflectance directivity.

特開2003−223650号公報JP 2003-223650 A 特開2003−36449号公報JP 2003-36449 A

しかし、上記の特許文献に記載の技術には、次の問題点がある。すなわち、特許文献1に記載の技術では、圧縮前のテクスチャ画像データが膨大なため、圧縮してもなおデータ量が非常に大きい。特許文献2に記載の技術では、テクスチャパターンの作成に物体の構成情報(糸の種類、太さ、形状等)が必要とされるので、テクスチャ画像の作成のための準備が容易でない。   However, the techniques described in the above patent documents have the following problems. That is, in the technique described in Patent Document 1, since the texture image data before compression is enormous, the amount of data is still very large even after compression. According to the technique described in Patent Document 2, since object configuration information (thread type, thickness, shape, etc.) is required for creating a texture pattern, preparation for creating a texture image is not easy.

本発明は、少ないデータ量に基づいて、容易にテクスチャ画像を作成することができる画像作成装置を提供する。   The present invention provides an image creation apparatus that can easily create a texture image based on a small amount of data.

本発明は、対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成する画像作成装置であって、少なくとも照明位置または視点位置が異なる複数の観察条件における、前記対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データを受け付ける分光反射データ受付部と、所定の照明位置および視点位置における、前記対象表面の輝度分布データを受け付ける輝度分布データ受付部と、テクスチャ画像作成時の観察条件情報を受け付ける観察条件情報受付部と、前記分光反射データおよび前記輝度分布データに基づいて、前記観察条件情報により示される観察条件における前記対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成するテクスチャ画像作成部と、を有することを特徴とする。   The present invention is an image creation device for creating a virtual texture image of a target surface, and spectral reflection data indicating spectral reflection characteristics of the entire target surface at least under a plurality of observation conditions with different illumination positions or viewpoint positions. A spectral reflection data reception unit for receiving, a luminance distribution data reception unit for receiving luminance distribution data of the target surface at a predetermined illumination position and viewpoint position, an observation condition information reception unit for receiving observation condition information at the time of texture image creation, A texture image creating unit that creates a virtual texture image of the target surface under the viewing condition indicated by the viewing condition information based on the spectral reflection data and the luminance distribution data.

メタリック塗装面は、色彩の空間分布が略均一であるとともに、照明位置や視点位置が変化しても輝度分布が殆ど変化しない。そこで、本発明では、所定の照明位置および視点位置における対象表面の輝度分布を示す輝度分布データをテクスチャ画像作成の元データとする。また、メタリック塗装面は、照明位置や視点位置の変化によって色彩が変化するという特性をもつ。そこで、本発明では、照明位置や視点位置の変化による色彩の変化を表現すべく、少なくとも照明位置または視点位置が異なる複数の観察条件における対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データをテクスチャ画像作成の元データとする。そして、分光反射データおよび輝度分布データに基づいて、所望の観察条件における対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成する。このため、複数の観察条件におけるテクスチャ画像を予め用意しておく場合に比べて、データ量を削減することができる。また、対象となる表面の構成情報は不要であるので、容易にテクスチャ画像を作成することができる。   On the metallic coating surface, the spatial distribution of colors is substantially uniform, and the luminance distribution hardly changes even if the illumination position or the viewpoint position changes. Therefore, in the present invention, the luminance distribution data indicating the luminance distribution of the target surface at the predetermined illumination position and viewpoint position is used as the original data for creating the texture image. Further, the metallic painted surface has a characteristic that the color changes depending on the change of the illumination position or the viewpoint position. Therefore, in the present invention, in order to express a color change due to a change in the illumination position or the viewpoint position, spectral reflection data indicating spectral reflection characteristics of the entire target surface under a plurality of observation conditions having at least different illumination positions or viewpoint positions is used as a texture image. The original data for creation. Based on the spectral reflection data and the luminance distribution data, a virtual texture image of the target surface under a desired observation condition is created. For this reason, the amount of data can be reduced compared with the case where texture images under a plurality of observation conditions are prepared in advance. Moreover, since the configuration information of the target surface is unnecessary, a texture image can be easily created.

なお、本発明の画像作成装置は、メタリック塗装面に限らず、自動車内装面、単色テキスタイル(単色後染織物、単色ニット)等の他の表面についても利用可能である。   Note that the image creating apparatus of the present invention is not limited to a metallic paint surface, but can be used for other surfaces such as an automobile interior surface and a monochromatic textile (monochromatic post-dyed fabric, monochromatic knit).

また、本発明は、対象物体の仮想的な3次元画像を作成する画像作成装置であって、一以上の対象表面を含む前記対象物体の3次元形状データを受け付ける3次元形状データ受付部と、少なくとも照明位置または視点位置が異なる複数の観察条件における、前記対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データを受け付ける分光反射データ受付部と、所定の照明位置および視点位置における、前記対象表面の輝度分布データを受け付ける輝度分布データ受付部と、3次元画像作成時の前記対象物体に対する照明位置および視点位置を示す観察条件情報を受け付ける観察条件情報受付部と、前記3次元形状データおよび前記観察条件情報に基づいて、3次元画像作成時の前記各対象表面に対する観察条件を求める観察条件特定部と、前記分光反射データおよび前記輝度分布データに基づいて、前記3次元形状データに含まれる各対象表面に、前記観察条件特定部により求められた各観察条件における各対象表面の仮想的なテクスチャ画像を貼り付け、前記対象物体の仮想的な3次元画像を作成するテクスチャ画像貼り付け部と、を有することを特徴とする。   In addition, the present invention is an image creation device that creates a virtual three-dimensional image of a target object, and a three-dimensional shape data receiving unit that receives three-dimensional shape data of the target object including one or more target surfaces; Spectral reflection data receiving unit for receiving spectral reflection data indicating spectral reflection characteristics of the entire target surface under a plurality of observation conditions having at least different illumination positions or viewpoint positions, and luminance of the target surface at a predetermined illumination position and viewpoint position A luminance distribution data receiving unit that receives distribution data, an observation condition information receiving unit that receives observation condition information indicating an illumination position and a viewpoint position with respect to the target object at the time of creating a three-dimensional image, the three-dimensional shape data, and the observation condition information An observation condition specifying unit for obtaining an observation condition for each of the target surfaces at the time of creating a three-dimensional image, and the spectrum Based on the projection data and the luminance distribution data, a virtual texture image of each target surface in each observation condition obtained by the observation condition specifying unit is pasted on each target surface included in the three-dimensional shape data, A texture image pasting unit that creates a virtual three-dimensional image of the target object.

本発明の画像作成装置において、前記分光反射データおよび前記輝度分布データのうち少なくとも一つは、実表面を測定することによって得られた実測データであることが好ましい。   In the image creating apparatus of the present invention, it is preferable that at least one of the spectral reflection data and the luminance distribution data is actual measurement data obtained by measuring an actual surface.

また、本発明は、対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成する画像作成方法であって、少なくとも照明位置または視点位置が異なる複数の観察条件における、前記対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データを受け付ける分光反射データ受付ステップと、所定の照明位置および視点位置における、前記対象表面の輝度分布データを受け付ける輝度分布データ受付ステップと、テクスチャ画像作成時の観察条件情報を受け付ける観察条件情報受付ステップと、前記分光反射データおよび前記輝度分布データに基づいて、前記観察条件情報により示される観察条件における前記対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成するテクスチャ画像作成ステップと、を有することを特徴とする。   The present invention is also an image creation method for creating a virtual texture image of a target surface, wherein the spectral reflection indicates spectral reflection characteristics of the entire target surface under a plurality of observation conditions having at least different illumination positions or viewpoint positions. Spectral reflection data reception step for receiving data, luminance distribution data reception step for receiving luminance distribution data of the target surface at a predetermined illumination position and viewpoint position, and observation condition information reception step for receiving observation condition information when creating a texture image And a texture image creation step of creating a virtual texture image of the target surface under the observation conditions indicated by the observation condition information based on the spectral reflection data and the luminance distribution data. .

また、本発明は、対象物体の仮想的な3次元画像を作成する画像作成装置であって、一以上の対象表面を含む前記対象物体の3次元形状データを受け付ける3次元形状データ受付ステップと、少なくとも照明位置または視点位置が異なる複数の観察条件における、前記対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データを受け付ける分光反射データ受付ステップと、所定の照明位置および視点位置における、前記対象表面の輝度分布データを受け付ける輝度分布データ受付ステップと、3次元画像作成時の前記対象物体に対する照明位置および視点位置を示す観察条件情報を受け付ける観察条件情報受付ステップと、前記3次元形状データおよび前記観察条件情報に基づいて、3次元画像作成時の前記各対象表面に対する観察条件を求める観察条件特定ステップと、前記分光反射データおよび前記輝度分布データに基づいて、前記3次元形状データに含まれる各対象表面に、前記観察条件特定ステップで求められた各観察条件における各対象表面の仮想的なテクスチャ画像を貼り付け、前記対象物体の仮想的な3次元画像を作成するテクスチャ画像貼り付けステップと、を有することを特徴とする。   In addition, the present invention is an image creation device for creating a virtual three-dimensional image of a target object, the three-dimensional shape data receiving step for receiving three-dimensional shape data of the target object including one or more target surfaces; Spectral reflection data receiving step for receiving spectral reflection data indicating spectral reflection characteristics of the entire target surface under a plurality of observation conditions having at least different illumination positions or viewpoint positions, and luminance of the target surface at a predetermined illumination position and viewpoint position A luminance distribution data receiving step for receiving distribution data, an observation condition information receiving step for receiving observation condition information indicating an illumination position and a viewpoint position for the target object at the time of creating a three-dimensional image, the three-dimensional shape data, and the observation condition information To obtain the observation condition for each target surface at the time of creating a three-dimensional image Based on the condition specifying step and each target surface included in the three-dimensional shape data based on the spectral reflection data and the luminance distribution data, the virtual surface of each target surface in each observation condition obtained in the observation condition specifying step A texture image pasting step for pasting a simple texture image and creating a virtual three-dimensional image of the target object.

本発明の画像作成方法において、前記分光反射データおよび前記輝度分布データのうち少なくとも一つは、実表面を測定することによって得られた実測データであることが好ましい。   In the image creation method of the present invention, it is preferable that at least one of the spectral reflection data and the luminance distribution data is actual measurement data obtained by measuring an actual surface.

また、本発明は、コンピュータに対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成させる画像作成プログラムであって、コンピュータに、少なくとも照明位置または視点位置が異なる複数の観察条件における、前記対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データを受け付ける分光反射データ受付ステップと、所定の照明位置および視点位置における、前記対象表面の輝度分布データを受け付ける輝度分布データ受付ステップと、テクスチャ画像作成時の観察条件情報を受け付ける観察条件情報受付ステップと、前記分光反射データおよび前記輝度分布データに基づいて、前記観察条件情報により示される観察条件における前記対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成するテクスチャ画像作成ステップと、を実行させることを特徴とする。   The present invention is also an image creation program for causing a computer to create a virtual texture image of a target surface, wherein the computer reflects spectral reflection of the entire target surface under a plurality of observation conditions with at least different illumination positions or viewpoint positions. Spectral reflection data reception step for receiving spectral reflection data indicating characteristics, luminance distribution data reception step for receiving luminance distribution data of the target surface at a predetermined illumination position and viewpoint position, and observation condition information at the time of texture image creation An observation condition information receiving step, and a texture image creation step of creating a virtual texture image of the target surface under the observation conditions indicated by the observation condition information based on the spectral reflection data and the luminance distribution data. It is characterized by making it.

また、本発明は、コンピュータに対象物体の仮想的な3次元画像を作成させる画像作成プログラムであって、コンピュータに、一以上の対象表面を含む前記対象物体の3次元形状データを受け付ける3次元形状データ受付ステップと、少なくとも照明位置または視点位置が異なる複数の観察条件における、前記対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データを受け付ける分光反射データ受付ステップと、所定の照明位置および視点位置における、前記対象表面の輝度分布データを受け付ける輝度分布データ受付ステップと、3次元画像作成時の前記対象物体に対する照明位置および視点位置を示す観察条件情報を受け付ける観察条件情報受付ステップと、前記3次元形状データおよび前記観察条件情報に基づいて、3次元画像作成時の前記各対象表面に対する観察条件を求める観察条件特定ステップと、前記分光反射データおよび前記輝度分布データに基づいて、前記3次元形状データに含まれる各対象表面に、前記観察条件特定ステップで求められた各観察条件における各対象表面の仮想的なテクスチャ画像を貼り付け、前記対象物体の仮想的な3次元画像を作成するテクスチャ画像貼り付けステップと、を実行させることを特徴とする。   Further, the present invention is an image creation program for causing a computer to create a virtual three-dimensional image of a target object, wherein the computer receives three-dimensional shape data of the target object including one or more target surfaces. A data reception step, a spectral reflection data reception step for receiving spectral reflection data indicating spectral reflection characteristics of the entire target surface under a plurality of observation conditions with at least different illumination positions or viewpoint positions, and a predetermined illumination position and viewpoint position, A luminance distribution data receiving step for receiving luminance distribution data of the target surface, an observation condition information receiving step for receiving observation condition information indicating an illumination position and a viewpoint position of the target object at the time of creating a three-dimensional image, and the three-dimensional shape data And based on the observation condition information An observation condition specifying step for obtaining an observation condition for each target surface, and each of the target surfaces included in the three-dimensional shape data based on the spectral reflection data and the luminance distribution data. A texture image pasting step of pasting a virtual texture image of each target surface under observation conditions and creating a virtual three-dimensional image of the target object is performed.

本発明の画像作成プログラムにおいて、前記分光反射データおよび前記輝度分布データのうち少なくとも一つは、実表面を測定することによって得られた実測データであることが好ましい。   In the image creation program of the present invention, it is preferable that at least one of the spectral reflection data and the luminance distribution data is actual measurement data obtained by measuring an actual surface.

本発明によれば、複数の観察条件における対象表面全体の分光反射データと、所定の観察条件における対象表面の輝度分布データとに基づいて、所望の観察条件における対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成する。このため、複数の観察条件におけるテクスチャ画像を予め用意しておく場合に比べて、データ量を削減することができる。また、対象となる表面の構成情報は不要であるので、容易にテクスチャ画像を作成することができる。   According to the present invention, a virtual texture image of a target surface under a desired observation condition is obtained based on spectral reflection data of the entire target surface under a plurality of observation conditions and luminance distribution data of the target surface under a predetermined observation condition. create. For this reason, the amount of data can be reduced compared with the case where texture images under a plurality of observation conditions are prepared in advance. Moreover, since the configuration information of the target surface is unnecessary, a texture image can be easily created.

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施の形態に係る画像作成装置10の構成を示すブロック図である。画像作成装置10は、自動車ボディーの所定領域(例えば、10mm×10mmの領域)の塗装面等(以下、対象表面と称する)の仮想的なテクスチャ画像データ(以下、テクスチャ画像と称す)を作成するものである。この画像作成装置10は、特に、メタリック塗料が塗布された自動車ボディー、携帯電話、家電製品等の塗装面のテクスチャの仮想表現に好適に利用されるものである。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an image creating apparatus 10 according to the present embodiment. The image creating apparatus 10 creates virtual texture image data (hereinafter referred to as a texture image) of a painted surface or the like (hereinafter referred to as a target surface) of a predetermined area (for example, a 10 mm × 10 mm area) of an automobile body. Is. The image creating apparatus 10 is particularly preferably used for virtual expression of the texture of a painted surface of an automobile body, a mobile phone, a home appliance, or the like to which a metallic paint is applied.

図1において、画像作成装置10は、分光反射データ受付部11、輝度分布データ受付部12、観察条件情報受付部13、およびテクスチャ画像作成部14を有する。本実施の形態では、画像作成装置10は、コンピュータにより実現され、上記各部11〜14は、CPUおよびRAMによりROM等の記録媒体に格納された画像作成プログラムが実行されることにより実現される。ただし、画像作成装置10の実現態様は特に限定されないことは言うまでもない。   In FIG. 1, the image creating apparatus 10 includes a spectral reflection data receiving unit 11, a luminance distribution data receiving unit 12, an observation condition information receiving unit 13, and a texture image creating unit 14. In the present embodiment, the image creating apparatus 10 is realized by a computer, and each of the units 11 to 14 is realized by executing an image creating program stored in a recording medium such as a ROM by a CPU and a RAM. However, it goes without saying that the realization mode of the image creating apparatus 10 is not particularly limited.

図2は、本実施の形態に係る画像作成装置10の動作手順を示すフローチャートである。以下、図1および2を用いて、画像作成装置10の動作について具体的に説明する。   FIG. 2 is a flowchart showing an operation procedure of the image creating apparatus 10 according to the present embodiment. Hereinafter, the operation of the image creating apparatus 10 will be specifically described with reference to FIGS. 1 and 2.

分光反射データ受付部11は、少なくとも照明位置または視点位置が異なる複数の観察条件における対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データを受け付ける(S11)。ここで、分光反射データとしては、例えば、可視光領域(波長400〜800nm)の波長10nm毎の反射率データが挙げられるが、分光反射特性を示すものであれば、他の任意のデータを採用することができる。例として、光三原色RGBが挙げられる。また、分光反射データは、実測されたデータであってもよいし、仮想的に作成されたデータであってもよい。   The spectral reflection data receiving unit 11 receives spectral reflection data indicating spectral reflection characteristics of the entire target surface under a plurality of observation conditions having at least different illumination positions or viewpoint positions (S11). Here, as the spectral reflection data, for example, reflectance data for each wavelength of 10 nm in the visible light region (wavelength 400 to 800 nm) can be mentioned, but any other data is adopted as long as it exhibits spectral reflection characteristics. can do. As an example, there are three light primary colors RGB. The spectral reflection data may be actually measured data or virtually created data.

本実施の形態では、分光反射データは、メタリック塗装された試験片を以下の通りに測定することにより得られた実測データである。図3は、分光反射データの測定環境を示す図である。図3において、照明位置および視点位置は、それぞれ、試験片の中心を原点とする球座標(θi,φi)、(θe,φe)で表される。照明位置には光源が配置され、視点位置にはR(赤)G(緑)B(青)各色の輝度値を測定する受光器が配置される。このような測定系において、θi、φi、θe、φeをそれぞれ変化させて、試験片からの反射光を受光器により受光し、RGB各色の輝度値r(θi,φi,θe,φe)、g(θi,φi,θe,φe)、b(θi,φi,θe,φe)を測定する。ここで、θiおよびθeは、0°以上180°以下の範囲において10°間隔で変化させられ、φiおよびφeは、0°以上90°以下の範囲において10°間隔で変化させられる。   In the present embodiment, the spectral reflection data is actual measurement data obtained by measuring a metallic-coated test piece as follows. FIG. 3 is a diagram showing a measurement environment for spectral reflection data. In FIG. 3, the illumination position and the viewpoint position are represented by spherical coordinates (θi, φi) and (θe, φe), respectively, with the center of the test piece as the origin. A light source is arranged at the illumination position, and a light receiver for measuring the luminance value of each color of R (red), G (green), and B (blue) is arranged at the viewpoint position. In such a measurement system, θi, φi, θe, and φe are changed, and the reflected light from the test piece is received by the light receiver, and the luminance values r (θi, φi, θe, φe), g of the RGB colors are received. (Θi, φi, θe, φe), b (θi, φi, θe, φe) are measured. Here, θi and θe are changed at 10 ° intervals in the range of 0 ° to 180 °, and φi and φe are changed at 10 ° intervals in the range of 0 ° to 90 °.

分光反射データ受付部11は、上記のとおりに測定されたRGB各色の輝度値r(θi,φi,θe,φe)、g(θi,φi,θe,φe)、b(θi,φi,θe,φe)を分光反射データとして受け付け、テクスチャ画像作成部14に渡す。   The spectral reflection data receiving unit 11 is a luminance value r (θi, φi, θe, φe), g (θi, φi, θe, φe), b (θi, φi, θe,) measured as described above. φe) is received as spectral reflection data and passed to the texture image creation unit 14.

輝度分布データ受付部12は、所定の照明位置および視点位置における対象表面の輝度分布を示す輝度分布データを受け付ける(S12)。ここで、輝度分布データは、実測されたデータであってもよいし、仮想的に作成されたデータであってもよい。   The luminance distribution data receiving unit 12 receives luminance distribution data indicating the luminance distribution of the target surface at the predetermined illumination position and viewpoint position (S12). Here, the luminance distribution data may be actually measured data or may be virtually created data.

本実施の形態では、輝度分布データは、メタリック塗装された試験片を以下の通りに測定することにより得られた実測データである。図4は、輝度分布データの測定環境を示す図である。図4において、試験片の中心を含む試験片に垂直な面内に、光源および単色CCDが固定配置されており、25°入射、10°受光の光学系となっている。ここでは、光源および単色CCDの分光分布特性は、可視光領域でフラットであるが、適宜設定されればよい。この測定系において、光源からの光の試験片による反射光を単色CCDで受光し、反射光の輝度分布を測定する。ここでは、図5に示される測定結果が得られたものとする。図5に示される各値BL(u,v)は、単色CCDの各受光素子によって検出された輝度値であり、単色CCDの受光素子の配列に対応してマトリクス状に配列されている。ここで、変数uおよびvは、それぞれ、図5のマトリクスの横方向および縦方向の位置を示す。また、図5において、輝度値はレベル0〜15の16階調で表現されている。   In the present embodiment, the luminance distribution data is actual measurement data obtained by measuring a metallic-coated test piece as follows. FIG. 4 is a diagram showing a measurement environment for luminance distribution data. In FIG. 4, a light source and a monochromatic CCD are fixedly arranged in a plane perpendicular to the test piece including the center of the test piece, and an optical system with 25 ° incidence and 10 ° light reception is obtained. Here, the spectral distribution characteristics of the light source and the monochromatic CCD are flat in the visible light region, but may be set as appropriate. In this measurement system, light reflected from a test piece of light from a light source is received by a monochromatic CCD, and the luminance distribution of the reflected light is measured. Here, it is assumed that the measurement result shown in FIG. 5 is obtained. Each value BL (u, v) shown in FIG. 5 is a luminance value detected by each light receiving element of the single color CCD, and is arranged in a matrix corresponding to the arrangement of the light receiving elements of the single color CCD. Here, the variables u and v indicate the horizontal and vertical positions of the matrix of FIG. In FIG. 5, the luminance value is expressed by 16 gradations of levels 0 to 15.

輝度分布データ受付部12は、上記のとおりに測定された輝度分布BL(u,v)を輝度分布データとして受け付け、テクスチャ画像作成部14に渡す。   The luminance distribution data receiving unit 12 receives the luminance distribution BL (u, v) measured as described above as luminance distribution data and passes it to the texture image creating unit 14.

観察条件情報受付部13は、テクスチャ画像作成時の対象表面に対する観察条件を示す観察条件情報を受け付ける(S13)。具体的には、対象表面に対する照明位置が(θi´,φi´)であり、対象表面に対する視点位置が(θe´,φe´)であるときのテクスチャ画像を作成しようとする場合、(θi´,φi´,θe´、φe´)が観察条件情報として観察条件情報受付部13に与えられる。そして、観察条件情報受付部13は、受け付けた観察条件(θi´,φi´,θe´、φe´)をテクスチャ画像作成部14に渡す。   The observation condition information accepting unit 13 accepts observation condition information indicating an observation condition for the target surface at the time of creating the texture image (S13). Specifically, when an attempt is made to create a texture image when the illumination position with respect to the target surface is (θi ′, φi ′) and the viewpoint position with respect to the target surface is (θe ′, φe ′), (θi ′ , Φi ′, θe ′, φe ′) is given to the observation condition information receiving unit 13 as observation condition information. Then, the observation condition information reception unit 13 passes the received observation conditions (θi ′, φi ′, θe ′, φe ′) to the texture image creation unit 14.

ついで、テクスチャ画像作成部14は、分光反射データ受付部11から受けた分光反射データと輝度分布データ受付部12から受けた輝度分布データとに基づいて、観察条件情報受付部13から受けた観察条件情報により示される観察条件における対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成する(S14、S15)。   Next, the texture image creating unit 14 receives the observation condition received from the observation condition information receiving unit 13 based on the spectral reflection data received from the spectral reflection data receiving unit 11 and the luminance distribution data received from the luminance distribution data receiving unit 12. A virtual texture image of the target surface under the observation condition indicated by the information is created (S14, S15).

以下、テクスチャ画像の作成手順について説明する。まず、テクスチャ画像作成部14は、分光反射データであるRGB各色の輝度値r(θi,φi,θe,φe)、g(θi,φi,θe,φe)、b(θi,φi,θe,φe)の中から、観察条件(θi,φi,θe,φe)がテクスチャ画像作成時の観察条件(θi´,φi´,θe´、φe´)と一致するもの、すなわちr(θi´,φi´,θe´、φe´)(以下、r´とする)、g(θi´,φi´,θe´、φe´)(以下、g´とする)、b(θi´,φi´,θe´、φe´)(以下、b´とする)を選択する(S14)。そして、このRGB各色の輝度値r´、g´、b´の各々を輝度分布BL(u,v)に掛けることによって、テクスチャ画像を構成するRGB各色の輝度分布R(u,v)、G(u,v)、B(u,v)を算出する(S15)。すなわち、テクスチャ画像を構成するRGB各色の輝度分布は、それぞれ、R(u,v)=r´・BL(u,v)、G(u,v)=g´・BL(u,v)、B(u,v)=b´・BL(u,v)となる。具体的には、r´=15、g´=7、b´=2であった場合、R(u,v)、G(u,v)、B(u,v)は、それぞれ、図6、7、8に示されるとおりとなる。   Hereinafter, a procedure for creating a texture image will be described. First, the texture image creating unit 14 has luminance values r (θi, φi, θe, φe), g (θi, φi, θe, φe), b (θi, φi, θe, φe) that are spectral reflection data. ), The observation conditions (θi, φi, θe, φe) coincide with the observation conditions (θi ′, φi ′, θe ′, φe ′) at the time of creating the texture image, that is, r (θi ′, φi ′). , Θe ′, φe ′) (hereinafter referred to as r ′), g (θi ′, φi ′, θe ′, φe ′) (hereinafter referred to as g ′), b (θi ′, φi ′, θe ′), φe ′) (hereinafter referred to as b ′) is selected (S14). Then, by multiplying each of the luminance values r ′, g ′, b ′ of the RGB colors by the luminance distribution BL (u, v), the luminance distributions R (u, v), G of the RGB colors constituting the texture image. (U, v) and B (u, v) are calculated (S15). That is, the luminance distribution of each color of RGB constituting the texture image is R (u, v) = r ′ · BL (u, v), G (u, v) = g ′ · BL (u, v), B (u, v) = b ′ · BL (u, v). Specifically, when r ′ = 15, g ′ = 7, and b ′ = 2, R (u, v), G (u, v), and B (u, v) are as shown in FIG. 7, 8 as shown.

テクスチャ画像作成部14により作成されたテクスチャ画像は、ディスプレイに表示されたり、他の装置やプログラムに出力されたりすることとなる。   The texture image created by the texture image creation unit 14 is displayed on a display or output to another device or program.

なお、上記の説明では、(θi,φi,θe,φe)の中に観察条件情報(θi´,φi´,θe´、φe´)と一致するものが存在しているが、必ずしも一致するものが存在していなくてもよい。この場合、r´、g´、b´は、最近傍法や線形補間法等の各種の補間法により、分光反射データr、g、bから算出される。   In the above description, some of (θi, φi, θe, φe) matches the observation condition information (θi ′, φi ′, θe ′, φe ′), but they always match. May not be present. In this case, r ′, g ′, and b ′ are calculated from the spectral reflection data r, g, and b by various interpolation methods such as a nearest neighbor method and a linear interpolation method.

また、ステップS11〜13は、どのような順序で実行されてもよい。また、分光反射データ、輝度分布データ、および観察条件情報は、ユーザインタフェースを介してユーザにより入力されてもよいし、他の装置やプログラムから入力されてもよい。   Steps S11 to S13 may be executed in any order. Further, the spectral reflection data, the luminance distribution data, and the observation condition information may be input by the user via a user interface, or may be input from another device or program.

以上のとおり、本実施の形態に係る画像作成装置10によれば、複数の観察条件における対象表面全体の分光反射データと、所定の観察条件における対象表面の輝度分布データとに基づいてテクスチャ画像を作成するので、複数の観察条件におけるテクスチャ画像を予め格納しておく場合に比べて、所望の観察条件におけるテクスチャ画像の作成に必要なデータ量を小さくすることができる。このため、限られたリソース(メモリ容量、データ転送速度)で効率的なテクスチャの仮想表現が可能となる。   As described above, according to the image creating apparatus 10 according to the present embodiment, a texture image is generated based on the spectral reflection data of the entire target surface under a plurality of observation conditions and the luminance distribution data of the target surface under a predetermined observation condition. Since it is created, the amount of data necessary for creating a texture image under a desired viewing condition can be reduced as compared with a case where texture images under a plurality of viewing conditions are stored in advance. For this reason, efficient virtual representation of texture is possible with limited resources (memory capacity, data transfer rate).

ここで、本実施の形態では、対象表面内の色の空間分布、および、照明位置または視点位置の変化に伴う輝度分布の変化を考慮しない。このため、本実施の形態に係る画像作成装置10は、色の空間分布が略均一であり、観察条件の変化による輝度分布の変化が少ない対象表面について好適に用いられる。このような対象表面としては、例えば、自動車ボディー、携帯電話、家電製品等の塗装面、自動車内装面、単色テキスタイル(単色後染織物、単色ニット)等が挙げられる。また、複数の観察条件における対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データを用いるので、照明位置や視点位置の変化によって見える色彩が変化する対象表面について特に好適に用いられる。したがって、本実施の形態に係る画像作成装置10は、特に、光輝材を含有するメタリック塗料が塗布された塗装面について好適に利用される。   Here, in the present embodiment, the spatial distribution of the color within the target surface and the change in the luminance distribution accompanying the change in the illumination position or the viewpoint position are not considered. For this reason, the image creating apparatus 10 according to the present embodiment is preferably used for a target surface that has a substantially uniform color spatial distribution and a small change in luminance distribution due to a change in observation conditions. Examples of such target surfaces include painted surfaces of automobile bodies, mobile phones, home appliances, etc., automobile interior surfaces, monochromatic textiles (monochromatic post-dyed fabrics, monochromatic knits), and the like. In addition, since spectral reflection data indicating the spectral reflection characteristics of the entire target surface under a plurality of observation conditions is used, it is particularly preferably used for the target surface whose color changes as the illumination position or viewpoint position changes. Therefore, the image creating apparatus 10 according to the present embodiment is preferably used particularly for a painted surface to which a metallic paint containing a glittering material is applied.

また、テクスチャ画像データを圧縮した場合には、テクスチャマッピング時にデータの展開処理が必要となるが、本実施の形態によれば、当該展開処理が不要である。このため、テクスチャ画像データを圧縮する場合に比べ、テクスチャ画像作成時の演算量を削減することができ、限られたCPU速度で高品質なテクスチャ表現ができる。   In addition, when the texture image data is compressed, data expansion processing is required at the time of texture mapping, but according to the present embodiment, the expansion processing is not necessary. For this reason, compared with the case where texture image data is compressed, the amount of calculation at the time of texture image creation can be reduced, and high quality texture expression can be performed at a limited CPU speed.

また、分光反射データおよび輝度分布データに基づいてテクスチャ画像を作成するので、物体の構成情報が必要とされない。例えば、メタリック塗料の場合、着色顔料の種類や、光輝性微粒子の種類、直径、および含有量等の情報が必要とされない。このため、テクスチャの仮想表現を容易に行うことができる。自動車の塗装面等の試験片があれば、この試験片の塗装面の分光反射特性と輝度分布を測定することのみにより、対象表面の仮想表現が可能となる。   Further, since the texture image is created based on the spectral reflection data and the luminance distribution data, the object configuration information is not required. For example, in the case of a metallic paint, information such as the type of color pigment, the type, diameter, and content of glittering fine particles is not required. For this reason, the virtual expression of a texture can be performed easily. If there is a test piece such as a painted surface of an automobile, a virtual representation of the target surface is possible only by measuring the spectral reflection characteristics and the luminance distribution of the painted surface of the test piece.

また、分光反射データおよび輝度分布データとして実測データを用いることとした場合、実在する物体表面のテクスチャを容易かつリアルに再現することができる。   In addition, when actual measurement data is used as spectral reflection data and luminance distribution data, the actual texture of the object surface can be easily and realistically reproduced.

図9は、他の実施の形態に係る画像作成装置20の構成を示すブロック図である。画像作成装置20は、3次元形状データにテクスチャマッピングを施し、対象物体の仮想的な3次元画像データ(以下、3次元画像と称す)を作成するものである。図9において、画像作成装置20は、3次元形状データ受付部21、分光反射データ受付部22、輝度分布データ受付部23、観察条件情報受付部24、観察条件特定部25、およびテクスチャ画像貼り付け部26を有する。以下、画像作成装置20について説明するが、画像作成装置10と重複する部分については、その説明を省略する。   FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of an image creating apparatus 20 according to another embodiment. The image creation device 20 performs texture mapping on the 3D shape data to create virtual 3D image data (hereinafter referred to as a 3D image) of the target object. In FIG. 9, an image creating apparatus 20 includes a three-dimensional shape data receiving unit 21, a spectral reflection data receiving unit 22, a luminance distribution data receiving unit 23, an observation condition information receiving unit 24, an observation condition specifying unit 25, and a texture image pasting. Part 26. Hereinafter, the image creating apparatus 20 will be described, but the description of the same parts as the image creating apparatus 10 will be omitted.

図10は、本実施の形態に係る画像作成装置20の動作手順を示すフローチャートである。以下、図10を用いて、画像作成装置20の動作について具体的に説明する。   FIG. 10 is a flowchart showing an operation procedure of the image creating apparatus 20 according to the present embodiment. Hereinafter, the operation of the image creating apparatus 20 will be specifically described with reference to FIG.

3次元形状データ受付部21は、対象物体の3次元形状を表す、一以上の対象表面を含む3次元形状データを受け付ける(S21)。本実施の形態では、3次元形状データは、図11に示されるとおり、対象物体Bである自動車ボディーの形状を表す複数のポリゴン面Sj(j=1,2,3,・・・)からなるデータである。この複数のポリゴン面Sjは、自動車ボディーの塗装面に対応し、テクスチャ画像が貼り付けられるべき対象表面Sjである。ここで、各ポリゴン面Sjは、多角形であり、各頂点の座標によって画定される。3次元形状データ受付部21は、3次元形状データをテクスチャ画像貼り付け部26に渡す。   The three-dimensional shape data receiving unit 21 receives three-dimensional shape data including one or more target surfaces representing the three-dimensional shape of the target object (S21). In the present embodiment, the three-dimensional shape data includes a plurality of polygonal surfaces Sj (j = 1, 2, 3,...) Representing the shape of the automobile body that is the target object B, as shown in FIG. It is data. The plurality of polygonal surfaces Sj correspond to the painted surface of the automobile body, and are target surfaces Sj on which texture images are to be pasted. Here, each polygon surface Sj is a polygon and is defined by the coordinates of each vertex. The three-dimensional shape data receiving unit 21 passes the three-dimensional shape data to the texture image pasting unit 26.

分光反射データ受付部22は、分光反射データを受け付ける(S22)。ここでは、分光反射データは、自動車ボディーの塗装面の試験片について、画像作成装置10の場合と同様に測定されたものである。したがって、分光反射データは、RGB各色の輝度値r(θi,φi,θe,φe)、g(θi,φi,θe,φe)、b(θi,φi,θe,φe)である。分光反射データ受付部22は、分光反射データをテクスチャ画像貼り付け部26に渡す。   The spectral reflection data receiving unit 22 receives spectral reflection data (S22). Here, the spectral reflection data is measured on the test piece on the painted surface of the automobile body in the same manner as in the image creating apparatus 10. Therefore, the spectral reflection data are the luminance values r (θi, φi, θe, φe), g (θi, φi, θe, φe), b (θi, φi, θe, φe) of each color of RGB. The spectral reflection data receiving unit 22 passes the spectral reflection data to the texture image pasting unit 26.

輝度分布データ受付部23は、輝度分布データを受け付ける(S23)。ここでは、輝度分布データは、自動車ボディーの塗装面の試験片について、画像作成装置10の場合と同様に測定されたものである。したがって、輝度分布データは、輝度分布BL(u,v)である。輝度分布データ受付部23は、輝度分布データをテクスチャ画像貼り付け部26に渡す。   The luminance distribution data receiving unit 23 receives luminance distribution data (S23). Here, the luminance distribution data is measured on the test piece on the painted surface of the automobile body in the same manner as in the image creating apparatus 10. Therefore, the luminance distribution data is the luminance distribution BL (u, v). The luminance distribution data receiving unit 23 passes the luminance distribution data to the texture image pasting unit 26.

観察条件情報受付部24は、3次元画像作成時の対象物体に対する照明位置および視点位置を示す観察条件情報を受け付ける(S24)。   The observation condition information receiving unit 24 receives observation condition information indicating an illumination position and a viewpoint position with respect to the target object at the time of creating a three-dimensional image (S24).

具体的には、図11のように、対象物体Bが置かれた座標系において、照明位置が座標(xi,yi,zi)であり、視点位置が座標(xe,ye,ze)であるときの3次元画像を作成しようとする場合、照明座標(xi,yi,zi)および視点座標(xe,ye,ze)が観察条件情報として観察条件情報受付部24に与えられる。観察条件情報受付部24は、この観察条件情報を観察条件特定部25に渡す。   Specifically, as shown in FIG. 11, when the illumination position is the coordinate (xi, yi, zi) and the viewpoint position is the coordinate (xe, ye, ze) in the coordinate system where the target object B is placed. When the three-dimensional image is to be created, the illumination coordinates (xi, yi, zi) and the viewpoint coordinates (xe, ye, ze) are given to the observation condition information receiving unit 24 as observation condition information. The observation condition information receiving unit 24 passes this observation condition information to the observation condition specifying unit 25.

ついで、観察条件特定部25は、3次元形状データおよび観察条件情報に基づいて、3次元画像作成時の各対象表面Sjに対する観察条件を求める(S25)。具体的には、各対象表面Sjについて、当該対象表面Sjを画定する複数の頂点座標と、照明座標(xi,yi,zi)および視点座標(xe,ye,ze)とから、当該対象表面Sjに対する照明位置(θij,φij)と視点位置(θej,φej)とを算出する。そして、算出された観察条件(θij,φij,θej,φej)をテクスチャ画像貼り付け部26に渡す。   Next, the observation condition specifying unit 25 obtains an observation condition for each target surface Sj when creating a three-dimensional image based on the three-dimensional shape data and the observation condition information (S25). Specifically, for each target surface Sj, the target surface Sj is determined from a plurality of vertex coordinates defining the target surface Sj, illumination coordinates (xi, yi, zi), and viewpoint coordinates (xe, ye, ze). An illumination position (θij, φij) and a viewpoint position (θej, φej) are calculated. Then, the calculated observation conditions (θij, φij, θej, φej) are passed to the texture image pasting unit 26.

ついで、テクスチャ画像貼り付け部26は、分光反射データ受付部22から受けた分光反射データと輝度分布データ受付部23から受けた輝度分布データとに基づいて、3次元形状データ受付部21から受けた3次元形状データに含まれる各対象表面Sjに、観察条件特定部25により求められた各観察条件における各対象表面Sjの仮想的なテクスチャ画像を貼り付け、対象物体Bの仮想的な3次元画像を作成する(S26〜28)。ここで、テクスチャ画像貼り付け部26は、分光反射データおよび輝度分布データに基づいてカラーテクスチャ画像を作成した後に、当該カラーテクスチャ画像を対象表面に貼り付けてもよいし、輝度分布データに基づいてモノクロテクスチャ画像を対象表面に貼り付けた後に、分光反射データに基づいて対象表面にカラーレンダリングを施してもよい。また、対象表面Sjの形状と輝度分布データの輝度配置形状とが異なる場合、適宜の方法により輝度分布データの輝度配置形状を対象表面Sjの形状に揃えればよい。   Next, the texture image pasting unit 26 received from the three-dimensional shape data receiving unit 21 based on the spectral reflection data received from the spectral reflection data receiving unit 22 and the luminance distribution data received from the luminance distribution data receiving unit 23. A virtual texture image of each target surface Sj under each observation condition obtained by the observation condition specifying unit 25 is pasted on each target surface Sj included in the three-dimensional shape data, and a virtual three-dimensional image of the target object B is attached. Is created (S26-28). Here, the texture image pasting unit 26 may create the color texture image based on the spectral reflection data and the luminance distribution data, and then paste the color texture image on the target surface, or based on the luminance distribution data. After the monochrome texture image is pasted on the target surface, color rendering may be performed on the target surface based on the spectral reflection data. If the shape of the target surface Sj and the luminance arrangement shape of the luminance distribution data are different, the luminance arrangement shape of the luminance distribution data may be aligned with the shape of the target surface Sj by an appropriate method.

本実施の形態では、テクスチャ画像貼り付け部26は、以下の手順でテクスチャ画像を貼り付ける。まず、3次元形状データに含まれる複数の対象表面Sjの各々に、テクスチャパターンとして輝度分布BL(u,v)を貼り付ける(S26)。ついで、対象表面Sjの各々について、カラーレンダリングを施す。すなわち、分光反射データであるRGB各色の輝度値r(θi,φi,θe,φe)、g(θi,φi,θe,φe)、b(θi,φi,θe,φe)の中から、観察条件(θi,φi,θe,φe)が3次元画像作成時の対象表面Sjに対する観察条件(θij,φij,θej,φej)と一致するもの、すなわちr(θij,φij,θej,φej)(以下、rjとする)、g(θij,φij,θej,φej)(以下、gjとする)、b(θij,φij,θej,φej)(以下、bjとする)を選択する(S27)。そして、このRGB各色の輝度値rj、gj、bjの各々を対象表面Sjに貼り付けられた輝度分布BL(u,v)に掛けることによって、対象表面SjにRGB各色の輝度分布を与える(S28)。これにより、対象表面SjのRGB各色の輝度分布は、Rj(u,v)=rj・BL(u,v)、Gj(u,v)=gj・BL(u,v)、Bj(u,v)=bj・BL(u,v)となる。なお、分光反射データとして、反射率データref(θi,φi,θe,φe,λ)(ここで、λ=400〜800nm、10nm間隔)を用いた場合には、対象表面Sjの輝度分布は、Refj(u,v,λ)=refj・BL(u,v)となる。ここで、refj=ref(θij,φij,θej,φej,λ)である。   In the present embodiment, the texture image pasting unit 26 pastes a texture image in the following procedure. First, the luminance distribution BL (u, v) is pasted as a texture pattern to each of the plurality of target surfaces Sj included in the three-dimensional shape data (S26). Next, color rendering is performed on each of the target surfaces Sj. That is, the observation conditions are selected from the luminance values r (θi, φi, θe, φe), g (θi, φi, θe, φe), b (θi, φi, θe, φe) of the RGB colors that are spectral reflection data. (Θi, φi, θe, φe) coincides with the observation condition (θij, φij, θej, φej) for the target surface Sj at the time of creating a three-dimensional image, that is, r (θij, φij, θej, φej) (hereinafter, rj), g (θij, φij, θej, φej) (hereinafter referred to as gj), b (θij, φij, θej, φej) (hereinafter referred to as bj) are selected (S27). Then, by multiplying the luminance values rj, gj, bj of the respective RGB colors by the luminance distribution BL (u, v) pasted on the target surface Sj, the luminance distribution of the respective RGB colors is given to the target surface Sj (S28). ). Thereby, the luminance distribution of each RGB color of the target surface Sj is Rj (u, v) = rj · BL (u, v), Gj (u, v) = gj · BL (u, v), Bj (u, v) = bj · BL (u, v). When reflectance data ref (θi, φi, θe, φe, λ) (where λ = 400 to 800 nm, 10 nm interval) is used as spectral reflection data, the luminance distribution of the target surface Sj is Refj (u, v, λ) = refj · BL (u, v). Here, refj = ref (θij, φij, θej, φej, λ).

テクスチャ画像貼り付け部26により作成された3次元画像は、ディスプレイに表示されたり、他の装置やプログラムに出力されたりすることとなる。   The three-dimensional image created by the texture image pasting unit 26 is displayed on a display or output to another device or program.

なお、上記のステップS21〜24は、どのような順序で実行されてもよい。また、3次元形状データ、分光反射データ、輝度分布データ、および観察条件情報は、ユーザインタフェースを介してユーザにより入力されてもよいし、他の装置やプログラムから入力されてもよい。   In addition, said step S21-24 may be performed in what order. Further, the three-dimensional shape data, spectral reflection data, luminance distribution data, and observation condition information may be input by a user via a user interface, or may be input from another device or program.

以上のとおり、本実施の形態に係る画像作成装置20によれば、画像作成装置10と同様の効果に加えて、次の効果が得られる。すなわち、自動車ボディー等の対象物体の一部の表面の分光反射データおよび輝度分布データがあれば、任意の照明位置および視点位置での対象物体全体の仮想的な外観画像を作成することができる。   As described above, according to the image creating apparatus 20 according to the present embodiment, in addition to the same effects as the image creating apparatus 10, the following effects can be obtained. That is, if there is spectral reflection data and luminance distribution data of a part of the surface of a target object such as an automobile body, a virtual appearance image of the entire target object at an arbitrary illumination position and viewpoint position can be created.

以上、本発明に係る画像作成装置の実施の形態を示したが、本発明が上記の実施の形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、上記の実施の形態では、図5に示される輝度分布BL(u,v)をそのまま輝度分布データとしているが、輝度値を2値化したものを輝度分布データとしてもよい。この場合、さらにデータ量を削減することができる。ここで、輝度値の2値化は、例えば、次の手順で行われる。まず、図5に示される輝度値の平均値ABを算出する。ついで、平均値AB未満の輝度値の平均値BBと、平均値AB以上の輝度値の平均値LBとを算出する。そして、平均値AB未満の輝度値をBB/ABに置き換え、平均値AB以上の輝度値をLB/ABに置き換える。   As mentioned above, although embodiment of the image preparation apparatus concerning this invention was shown, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to said embodiment. For example, in the above embodiment, the luminance distribution BL (u, v) shown in FIG. 5 is used as luminance distribution data as it is, but binarized luminance values may be used as luminance distribution data. In this case, the data amount can be further reduced. Here, the binarization of the luminance value is performed by the following procedure, for example. First, the average value AB of the luminance values shown in FIG. 5 is calculated. Next, an average value BB of luminance values less than the average value AB and an average value LB of luminance values equal to or higher than the average value AB are calculated. Then, the luminance value less than the average value AB is replaced with BB / AB, and the luminance value equal to or higher than the average value AB is replaced with LB / AB.

また、対象表面による反射が等方性反射である場合またはそれに近い場合には、次の測定方法によって分光反射データを測定することができる。図12に、等方性反射における分光反射データの測定環境を示す。図12において、試験片の中心を含む試験片に垂直な面内に、光源および受光器が配置されている。光源の位置は固定されており、試験片に対する光源の光の入射角は60°である。この測定系において、受光角を−30〜60°の範囲で所定の角度ずつ変化させ、受光器により分光反射率を測定する。この場合、実際に測定された観察条件以外の観察条件における分光反射データは、測定された分光反射データから算出される。したがって、対象表面による反射が等方性反射である場合またはそれに近い場合には、さらにデータ量を削減することができる。なお、この場合、正反射角と受光角との差を示す情報を観察条件情報とすることができる。ここで、正反射角は対象表面に対する照明位置から求められ、受光角は対象表面に対する視点位置から求められる。   Further, when the reflection from the target surface is isotropic reflection or close to it, spectral reflection data can be measured by the following measurement method. FIG. 12 shows a measurement environment for spectral reflection data in isotropic reflection. In FIG. 12, the light source and the light receiver are arranged in a plane perpendicular to the test piece including the center of the test piece. The position of the light source is fixed, and the incident angle of the light of the light source with respect to the test piece is 60 °. In this measurement system, the light receiving angle is changed by a predetermined angle within a range of −30 to 60 °, and the spectral reflectance is measured by the light receiver. In this case, spectral reflection data under observation conditions other than the actually measured observation conditions are calculated from the measured spectral reflection data. Therefore, when the reflection by the target surface is isotropic reflection or close to it, the amount of data can be further reduced. In this case, information indicating the difference between the regular reflection angle and the light receiving angle can be used as observation condition information. Here, the regular reflection angle is obtained from the illumination position with respect to the target surface, and the light reception angle is obtained from the viewpoint position with respect to the target surface.

画像作成装置10の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of an image creation device 10. FIG. 画像作成装置10の動作手順を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing an operation procedure of the image creating apparatus 10. 分光反射データの測定環境を示す図である。It is a figure which shows the measurement environment of spectral reflection data. 輝度分布データの測定環境を示す図である。It is a figure which shows the measurement environment of luminance distribution data. 輝度分布データを示す図である。It is a figure which shows luminance distribution data. テクスチャ画像を構成するR色の輝度分布を示す図である。It is a figure which shows the luminance distribution of R color which comprises a texture image. テクスチャ画像を構成するG色の輝度分布を示す図である。It is a figure which shows the luminance distribution of G color which comprises a texture image. テクスチャ画像を構成するB色の輝度分布を示す図である。It is a figure which shows the luminance distribution of B color which comprises a texture image. 画像作成装置20の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram illustrating a configuration of an image creation device 20. FIG. 画像作成装置20の動作手順を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an operation procedure of the image creating apparatus 20. 対象物体Bの3次元形状データを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing three-dimensional shape data of a target object B. 等方性反射における分光反射データの測定環境を示す図である。It is a figure which shows the measurement environment of the spectral reflection data in isotropic reflection.

符号の説明Explanation of symbols

10,20 画像作成装置、11,22 分光反射データ受付部、12,23 輝度分布データ受付部、13,24 観察条件情報受付部、14 テクスチャ画像作成部、21 3次元形状データ受付部、25 観察条件特定部、26 テクスチャ画像貼り付け部、Sj 対象表面、B 対象物体。   10, 20 Image creation device, 11, 22 Spectral reflection data reception unit, 12, 23 Luminance distribution data reception unit, 13, 24 Observation condition information reception unit, 14 Texture image creation unit, 21 3D shape data reception unit, 25 Observation Condition specifying unit, 26 texture image pasting unit, Sj target surface, B target object.

Claims (9)

対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成する画像作成装置であって、
少なくとも照明位置または視点位置が異なる複数の観察条件における、前記対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データを受け付ける分光反射データ受付部と、
所定の照明位置および視点位置における、前記対象表面の輝度分布データを受け付ける輝度分布データ受付部と、
テクスチャ画像作成時の観察条件情報を受け付ける観察条件情報受付部と、
前記分光反射データおよび前記輝度分布データに基づいて、前記観察条件情報により示される観察条件における前記対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成するテクスチャ画像作成部と、
を有することを特徴とする画像作成装置。
An image creation device for creating a virtual texture image of a target surface,
A spectral reflection data receiving unit that receives spectral reflection data indicating spectral reflection characteristics of the entire target surface under a plurality of observation conditions with at least different illumination positions or viewpoint positions;
A luminance distribution data receiving unit for receiving luminance distribution data of the target surface at a predetermined illumination position and viewpoint position;
An observation condition information receiving unit for receiving observation condition information when creating a texture image;
Based on the spectral reflection data and the luminance distribution data, a texture image creation unit that creates a virtual texture image of the target surface under the observation conditions indicated by the observation condition information;
An image creating apparatus comprising:
対象物体の仮想的な3次元画像を作成する画像作成装置であって、
一以上の対象表面を含む前記対象物体の3次元形状データを受け付ける3次元形状データ受付部と、
少なくとも照明位置または視点位置が異なる複数の観察条件における、前記対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データを受け付ける分光反射データ受付部と、
所定の照明位置および視点位置における、前記対象表面の輝度分布データを受け付ける輝度分布データ受付部と、
3次元画像作成時の前記対象物体に対する照明位置および視点位置を示す観察条件情報を受け付ける観察条件情報受付部と、
前記3次元形状データおよび前記観察条件情報に基づいて、3次元画像作成時の前記各対象表面に対する観察条件を求める観察条件特定部と、
前記分光反射データおよび前記輝度分布データに基づいて、前記3次元形状データに含まれる各対象表面に、前記観察条件特定部により求められた各観察条件における各対象表面の仮想的なテクスチャ画像を貼り付け、前記対象物体の仮想的な3次元画像を作成するテクスチャ画像貼り付け部と、
を有することを特徴とする画像作成装置。
An image creation device for creating a virtual three-dimensional image of a target object,
A three-dimensional shape data receiving unit for receiving three-dimensional shape data of the target object including one or more target surfaces;
A spectral reflection data receiving unit that receives spectral reflection data indicating spectral reflection characteristics of the entire target surface under a plurality of observation conditions with at least different illumination positions or viewpoint positions;
A luminance distribution data receiving unit for receiving luminance distribution data of the target surface at a predetermined illumination position and viewpoint position;
An observation condition information receiving unit for receiving observation condition information indicating an illumination position and a viewpoint position with respect to the target object at the time of creating a three-dimensional image;
An observation condition specifying unit for obtaining an observation condition for each target surface at the time of creating a three-dimensional image based on the three-dimensional shape data and the observation condition information;
Based on the spectral reflection data and the luminance distribution data, a virtual texture image of each target surface under each observation condition obtained by the observation condition specifying unit is pasted on each target surface included in the three-dimensional shape data. A texture image pasting unit for creating a virtual three-dimensional image of the target object;
An image creating apparatus comprising:
前記分光反射データおよび前記輝度分布データのうち少なくとも一つは、実表面を測定することによって得られた実測データであることを特徴とする請求項1または2に記載の画像作成装置。   The image creating apparatus according to claim 1, wherein at least one of the spectral reflection data and the luminance distribution data is actual measurement data obtained by measuring an actual surface. 対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成する画像作成方法であって、
少なくとも照明位置または視点位置が異なる複数の観察条件における、前記対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データを受け付ける分光反射データ受付ステップと、
所定の照明位置および視点位置における、前記対象表面の輝度分布データを受け付ける輝度分布データ受付ステップと、
テクスチャ画像作成時の観察条件情報を受け付ける観察条件情報受付ステップと、
前記分光反射データおよび前記輝度分布データに基づいて、前記観察条件情報により示される観察条件における前記対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成するテクスチャ画像作成ステップと、
を有することを特徴とする画像作成方法。
An image creation method for creating a virtual texture image of a target surface,
Spectral reflection data receiving step for receiving spectral reflection data indicating spectral reflection characteristics of the entire target surface under a plurality of observation conditions with at least different illumination positions or viewpoint positions;
A luminance distribution data receiving step for receiving luminance distribution data of the target surface at a predetermined illumination position and viewpoint position;
An observation condition information receiving step for receiving observation condition information at the time of creating the texture image;
Based on the spectral reflection data and the luminance distribution data, a texture image creation step of creating a virtual texture image of the target surface under the observation conditions indicated by the observation condition information;
An image creating method characterized by comprising:
対象物体の仮想的な3次元画像を作成する画像作成装置であって、
一以上の対象表面を含む前記対象物体の3次元形状データを受け付ける3次元形状データ受付ステップと、
少なくとも照明位置または視点位置が異なる複数の観察条件における、前記対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データを受け付ける分光反射データ受付ステップと、
所定の照明位置および視点位置における、前記対象表面の輝度分布データを受け付ける輝度分布データ受付ステップと、
3次元画像作成時の前記対象物体に対する照明位置および視点位置を示す観察条件情報を受け付ける観察条件情報受付ステップと、
前記3次元形状データおよび前記観察条件情報に基づいて、3次元画像作成時の前記各対象表面に対する観察条件を求める観察条件特定ステップと、
前記分光反射データおよび前記輝度分布データに基づいて、前記3次元形状データに含まれる各対象表面に、前記観察条件特定ステップで求められた各観察条件における各対象表面の仮想的なテクスチャ画像を貼り付け、前記対象物体の仮想的な3次元画像を作成するテクスチャ画像貼り付けステップと、
を有することを特徴とする画像作成方法。
An image creation device for creating a virtual three-dimensional image of a target object,
3D shape data receiving step for receiving 3D shape data of the target object including one or more target surfaces;
Spectral reflection data receiving step for receiving spectral reflection data indicating spectral reflection characteristics of the entire target surface under a plurality of observation conditions with at least different illumination positions or viewpoint positions;
A luminance distribution data receiving step for receiving luminance distribution data of the target surface at a predetermined illumination position and viewpoint position;
An observation condition information receiving step for receiving observation condition information indicating an illumination position and a viewpoint position with respect to the target object at the time of creating a three-dimensional image;
An observation condition specifying step for obtaining an observation condition for each of the target surfaces at the time of creating a three-dimensional image based on the three-dimensional shape data and the observation condition information;
Based on the spectral reflection data and the luminance distribution data, a virtual texture image of each target surface under each observation condition obtained in the observation condition specifying step is pasted on each target surface included in the three-dimensional shape data. A texture image pasting step for creating a virtual three-dimensional image of the target object;
An image creation method characterized by comprising:
前記分光反射データおよび前記輝度分布データのうち少なくとも一つは、実表面を測定することによって得られた実測データであることを特徴とする請求項4または5に記載の画像作成方法。   6. The image creation method according to claim 4, wherein at least one of the spectral reflection data and the luminance distribution data is actual measurement data obtained by measuring an actual surface. コンピュータに対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成させる画像作成プログラムであって、コンピュータに、
少なくとも照明位置または視点位置が異なる複数の観察条件における、前記対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データを受け付ける分光反射データ受付ステップと、
所定の照明位置および視点位置における、前記対象表面の輝度分布データを受け付ける輝度分布データ受付ステップと、
テクスチャ画像作成時の観察条件情報を受け付ける観察条件情報受付ステップと、
前記分光反射データおよび前記輝度分布データに基づいて、前記観察条件情報により示される観察条件における前記対象表面の仮想的なテクスチャ画像を作成するテクスチャ画像作成ステップと、
を実行させることを特徴とする画像作成プログラム。
An image creation program for causing a computer to create a virtual texture image of a target surface.
Spectral reflection data receiving step for receiving spectral reflection data indicating spectral reflection characteristics of the entire target surface under a plurality of observation conditions with at least different illumination positions or viewpoint positions;
A luminance distribution data receiving step for receiving luminance distribution data of the target surface at a predetermined illumination position and viewpoint position;
An observation condition information receiving step for receiving observation condition information at the time of creating the texture image;
Based on the spectral reflection data and the luminance distribution data, a texture image creation step of creating a virtual texture image of the target surface under the observation conditions indicated by the observation condition information;
An image creation program characterized by causing
コンピュータに対象物体の仮想的な3次元画像を作成させる画像作成プログラムであって、コンピュータに、
一以上の対象表面を含む前記対象物体の3次元形状データを受け付ける3次元形状データ受付ステップと、
少なくとも照明位置または視点位置が異なる複数の観察条件における、前記対象表面全体の分光反射特性を示す分光反射データを受け付ける分光反射データ受付ステップと、
所定の照明位置および視点位置における、前記対象表面の輝度分布データを受け付ける輝度分布データ受付ステップと、
3次元画像作成時の前記対象物体に対する照明位置および視点位置を示す観察条件情報を受け付ける観察条件情報受付ステップと、
前記3次元形状データおよび前記観察条件情報に基づいて、3次元画像作成時の前記各対象表面に対する観察条件を求める観察条件特定ステップと、
前記分光反射データおよび前記輝度分布データに基づいて、前記3次元形状データに含まれる各対象表面に、前記観察条件特定ステップで求められた各観察条件における各対象表面の仮想的なテクスチャ画像を貼り付け、前記対象物体の仮想的な3次元画像を作成するテクスチャ画像貼り付けステップと、
を実行させることを特徴とする画像作成プログラム。
An image creation program for causing a computer to create a virtual three-dimensional image of a target object.
3D shape data receiving step for receiving 3D shape data of the target object including one or more target surfaces;
Spectral reflection data receiving step for receiving spectral reflection data indicating spectral reflection characteristics of the entire target surface under a plurality of observation conditions with at least different illumination positions or viewpoint positions;
A luminance distribution data receiving step for receiving luminance distribution data of the target surface at a predetermined illumination position and viewpoint position;
An observation condition information receiving step for receiving observation condition information indicating an illumination position and a viewpoint position with respect to the target object at the time of creating a three-dimensional image;
An observation condition specifying step for obtaining an observation condition for each of the target surfaces at the time of creating a three-dimensional image based on the three-dimensional shape data and the observation condition information;
Based on the spectral reflection data and the luminance distribution data, a virtual texture image of each target surface under each observation condition obtained in the observation condition specifying step is pasted on each target surface included in the three-dimensional shape data. A texture image pasting step for creating a virtual three-dimensional image of the target object;
An image creation program characterized by causing
前記分光反射データおよび前記輝度分布データのうち少なくとも一つは、実表面を測定することによって得られた実測データであることを特徴とする請求項7または8に記載の画像作成プログラム。   9. The image creation program according to claim 7, wherein at least one of the spectral reflection data and the luminance distribution data is actual measurement data obtained by measuring an actual surface.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP2015197744A (en) * 2014-03-31 2015-11-09 キヤノン株式会社 Information processing device, measurement system, information processing method, and program

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