三次元レリーフの製造方法および装置
【課題】従来よりも立体感をより一層得ること。
【解決手段】原画像に基づいて当該原画像を立体的に表現した三次元レリーフを製造する方法であって、原画像に対して、当該原画像に含まれる輪郭線を用いて複数の領域に区画し、原区画画像を作成するステップ（＃１３）と、原区画画像に対して、区画した領域を修正して修正区画画像を作成するステップ（＃１４）と、修正区画画像の各領域に対して高さレベルを付与するステップ（＃１５）と、各領域において付与された高さレベルに応じて、各領域内の部位の高さを決定するステップ（＃１８）と、決定した高さとなるようにレリーフ材料を加工し、原画像についての凹凸を有する三次元レリーフ原形を作成するステップ（＃１９）と、三次元レリーフ原形に対して、原画像に基づく画像印刷を行うことによって着色を行うステップ（＃２０）とを有してなる。
【解決手段】原画像に基づいて当該原画像を立体的に表現した三次元レリーフを製造する方法であって、原画像に対して、当該原画像に含まれる輪郭線を用いて複数の領域に区画し、原区画画像を作成するステップ（＃１３）と、原区画画像に対して、区画した領域を修正して修正区画画像を作成するステップ（＃１４）と、修正区画画像の各領域に対して高さレベルを付与するステップ（＃１５）と、各領域において付与された高さレベルに応じて、各領域内の部位の高さを決定するステップ（＃１８）と、決定した高さとなるようにレリーフ材料を加工し、原画像についての凹凸を有する三次元レリーフ原形を作成するステップ（＃１９）と、三次元レリーフ原形に対して、原画像に基づく画像印刷を行うことによって着色を行うステップ（＃２０）とを有してなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次元の原画像から凹凸を有する三次元レリーフを製造する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、美術品である絵画、彫刻などを三次元レリーフとして複製したものがある。また、人物や風景、または山や谷などの自然の地形の２次元画像に基づいて三次元レリーフを復元したものも知られている。
【０００３】
このような三次元レリーフを自動的に製造する加工システムが提案されている（特許文献１）。つまり、特許文献１によると、デジタルカメラなどによってレリーフのモチーフとなる画像を入力すると、各画素の色調データに基づいて算出された階調データに基づきレリーフの高さを表すＺ座標データが設定され、各画素の二次元位置データＤ（ｘ，ｙ）に基づきレリーフの平面位置を表すＸ−Ｙ座標データが設定される。そして、これらをＸＹＺ座標とする三次元形状データに基づいて工具のカッターパスが算出され、算出されたカッターパスに基づいて、被加工物の表面がＮＣ加工機により研削加工される。
【０００４】
ＮＣ加工機で表面を研削された被加工物に対し、画素情報の二次元位置データと対応する位置に、色調データで表された色乃至明るさのインクを噴霧して着色を行う。
【０００５】
また、インク吐出量の制御などの濃度制御をより正確に行うことによって原画像に一層忠実な三次元レリーフを作成する方法を、本出願人は先に提案した（特許文献２）。
【特許文献１】特開平９−３１１７０７
【特許文献２】特開２００７−３３１２５７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、三次元レリーフのための原画像として、例えば、建築物の現物を撮影して得られた写真画像、または建築物を描いた絵画などが用いられることがある。これら写真画像や絵画を原画像として用いた場合に、その原画像から得られる遠近感をそのまま三次元レリーフに適用しても、実際には立体感に欠ける三次元レリーフしか作成できないことがある。
【０００７】
特に、正面から見た縦寸法および横寸法に比べて厚さ寸法が大幅に少ない三次元レリーフでは、見た目の立体感、または奥行き感をどのようにして得るかということが重要である。
【０００８】
また、写真画像を原画像とした場合には、撮影時の光線に応じた陰影が写るため、この陰影を旨く処理する必要がある。
【０００９】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、従来よりも立体感をより一層得ることのできる三次元レリーフの製造方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る方法は、原画像に基づいて当該原画像を立体的に表現した三次元レリーフを製造する方法であって、前記原画像に対して、当該原画像に含まれる輪郭線を用いて複数の領域に区画し、原区画画像を作成するステップと、前記原区画画像に対して、区画した領域を修正して修正区画画像を作成するステップと、前記修正区画画像の各領域に対して高さレベルを付与するステップと、各領域において付与された高さレベルに応じて、各領域内の部位の高さを決定するステップと、決定した高さとなるようにレリーフ材料を加工し、前記原画像についての凹凸を有する三次元レリーフ原形を作成するステップと、前記三次元レリーフ原形に対して、前記原画像に基づく画像印刷を行うことによって着色を行うステップとを有してなる。
【００１１】
好ましくは、前記高さレベルをグレースケールを用いて示す濃淡画像を作成するステップと、前記濃淡画像を視認可能なように表示するステップとを有する。
【００１２】
また、前記修正区画画像を作成するステップにおいて、１つの平面を構成する部分が１つの領域となるように区画を修正する処理を含んでもよい。
【００１３】
また、前記原画像がカラー画像である場合に、当該原画像をモノクロ画像に変換するステップを含んでもよく、前記原区画画像を作成するステップにおいては、前記モノクロ画像を原画像として用いる。
【００１４】
また、前記着色を行うステップにおいて、各部の画像に対して形状を強調するための陰影を付与してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、従来よりも立体感をより一層得ることのできる三次元レリーフの製造方法および装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は本発明に係る三次元レリーフ製造装置１の全体の構成を示す図、図２は原画像ＧＦの例を示す図、図３は図２に示す原画像ＧＦに対応する高さ画像ＴＦの例を示す図、図４は図２に示す原画像ＧＦの１つの窓の部分を拡大して示す図、図５は図４に対応する原区画画像ＫＦの例を示す図、図６は図５に対応する修正区画画像ＳＦの例を示す図、図７は図６に示す修正区画画像ＳＦに高さを付与した状態を説明する図、図８は図７に対応する高さ画像ＴＦの例を示す図、図９はパターンの例を示す図、図１０はある領域ＡＲ１４において柱の画像に陰影を付した様子を示す図である。
【００１７】
図１において、三次元レリーフ製造装置１は、画像処理のためのコンピュータ１０、入力装置２１、表示装置２２、プリンタ２３、および加工装置２４などからなる。
【００１８】
コンピュータ１０は、ＣＰＵやＤＳＰなどによる処理装置、半導体メモリや磁気ディスクなどの記憶装置、および種々のインタフェース回路などを含んで構成されている。
【００１９】
コンピュータ１０は、入力装置２１から入力される指令またはデータなどに応じて、三次元レリーフの製造のために必要な処理を行い、例えば図２に示すような原画像ＧＦに基づいて図３に示すような高さ画像ＴＦを生成する。
【００２０】
入力装置２１は、キーボードやマウスなどである。なお、コンピュータ１０および入力装置２１などのために、パーソナルコンピュータを用いることが可能である。
【００２１】
表示装置２２は、原画像ＧＦ、モノクロ画像ＧＦＭ、エッジ画像、原区画画像ＫＦ、修正区画画像ＳＦ、高さ画像ＴＦ、および濃淡画像ＴＦＮなどを表示し、その他の必要な画像やメッセンジなどを表示する。
【００２２】
プリンタ２３は、インクジェットプリンタであり、加工装置２４で加工された三次元レリーフ原形ＲＧに対し、その表面に、原画像ＧＦに基づく画像印刷を行うことによって着色を行う。プリンタ２３は、例えば、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色のインクを保持し、原画像ＧＦの色データに応じて、高速でパルス状に微量のそれぞれのインクを噴射し、三次元レリーフ原形ＲＧの凹凸の表面にフルカラーの画像を生成する。プリンタ２３の基本的な機能としては、従来から存在する種々の公知のインクジェットプリンタを用いることができる。
【００２３】
加工装置２４は、制御データに基づいて、レリーフ材料ＲＺに対して数値制御による加工を施し、原画像ＧＦについての三次元レリーフ原形ＲＧを作成する。加工装置２４として、種々のＮＣ旋盤、マシニングセンター、レーザ加工機、サンドブラスト、ルーターなどを用いることが可能である。なお、レリーフ材料ＲＺには、材木、石膏、大理石、合成樹脂、または金属など、種々の材料が用いられる。レリーフ材料ＲＺの形状として、板状、直方体状、円柱状、各柱状、球状など、種々の形状のものが用いられる。三次元レリーフ原形ＲＧは、レリーフ材料ＲＺに加工を施したものであるから、加工された表面は、通常、レリーフ材料ＲＺと同じ色である。
【００２４】
さて、コンピュータ１０の内部には、原画像格納部１１、カラーモノクロ変換部１２、エッジ検出部１３、原区画画像格納部１４、領域修正部１５、修正区画画像格納部１６、高さ付与部１７、高さ画像格納部１８、高さデータ格納部１９、および制御データ出力部２０などが機能的に形成されている。これらの各機能は、コンピュータ１０の内部のメモリに記憶されたプログラムをＣＰＵやＤＳＰが実行することにより、または適当な回路素子などが協働することによって、ソフトウエア的またはハードウエア的に実現される。
【００２５】
原画像格納部１１は、原画像ＧＦを格納する。なお、原画像ＧＦは画像データであるが、画像データの元になった画像を指すこともある。また、特に視覚可能な画像と画像データとを区別する際には、「原画像データＧＦ」「原画像ＧＦのデータ」「画像データ」などと記載することがある。他の画像についても同様である。
【００２６】
さて、原画像ＧＦとして、人物、動物、建築物、風景など、また、山や谷などの自然の地形の鳥瞰図や航空写真など、種々の画像が用いられる。
【００２７】
原画像ＧＦは、Ｘ方向およびＸ方向に直交するＹ方向にマトリックス状に配列された多数の画素ＧＳからなる２次元画像である。各画素ＧＳは、色情報ＣＤを持つ。色情報ＣＤは濃度情報を含む。例えば、各画素ＧＳが、ＲＧＢまたはＣＭＹＫなどで表現されている場合は、各原色の濃度情報によって各画素ＧＳの色、つまり、色相、彩度、および明度が決定される。画素ＧＳは他の表色系のデータによって表現されていてもよい。
【００２８】
このような原画像ＧＦを得るために、それらの実物をデジタルカメラやビデオカメラなどによって撮影してもよい。また、既に撮影された写真や印刷物などをスキャナなどで読み取ってデジタル化してもよい。また、既にデジタル化されて画像データとなった原画像ＧＦを、ＣＤ−ＲＯＭやメモリチップなどの記憶媒体を介して、またはネットワークからダウンロードして取得することも可能である。また、コンピュータ１０の内部において、種々のアプリケーションを用いて原画像ＧＦを生成してもよい。
【００２９】
なお、原画像ＧＦは、ビットマップ状のデータとして格納しておいてもよいが、適当な圧縮方法によって圧縮された圧縮データとして格納しておいてもよい。原画像ＧＦは、通常、フルカラー画像であるが、モノクロ画像でもよい。
【００３０】
カラーモノクロ変換部１２は、原画像ＧＦがカラー画像であった場合に、それをモノクロ画像に変換する。その場合に、例えば、原画像ＧＦの濃度情報（明度情報）を用いて、各画素についての濃度情報のみからなるモノクロ画像ＧＦＭを生成する。原画像ＧＦがモノクロ画像であった場合には、原画像ＧＦをそのままモノクロ画像ＧＦＭとして用いる。
【００３１】
エッジ検出部１３は、モノクロ画像ＧＦＭに対して、当該モノクロ画像ＧＦＭに含まれるエッジ（輪郭線）を用いて複数の領域ＡＲに区画し、原区画画像ＫＦを作成する。原区画画像ＫＦの例が図５に示されている。
【００３２】
すなわち、エッジ検出部１３は、モノクロ画像ＧＦＭに対してエッジ検出処理を施し、画像内におけるエッジを検出する。エッジ検出処理は、それ自体は公知の処理であり、例えば、画像における濃度の変化度合いが予め設定されたしきい値よりも大きい部分を画像のエッジとして検出する。検出されたエッジにより構成される画像がエッジ画像である。エッジ画像は、表示装置２２に表示される。
【００３３】
エッジ画像は、原区画画像ＫＦとして原区画画像格納部１４に格納される。その際に、エッジ画像のみではエッジまたはライン（線分）が不足して領域ＡＲを区画する区画線とはならない部分などについて、必要なラインを補って原区画画像ＫＦを生成する処理などを行うことがある。このようなエッジ検出を自動的に行ってもよいが、エッジ検出を自動的に行うことなく、モノクロ画像ＧＦＭを表示した状態で、ユーザがモノクロ画像ＧＦＭを見ながら入力装置２１による操作を行ってエッジ画像を生成してもよい。
【００３４】
領域修正部１５は、原区画画像ＫＦに対して、区画した領域ＡＲを修正して修正区画画像ＳＦを作成する。このとき、例えば、原区画画像ＫＦにおいて１つの平面を構成する部分が、１つの領域ＡＲとなるように、区画を修正する。
【００３５】
これは、例えば、建築物の壁面などにおいて、１つの平面であるにも係わらず、レイトレースによる陰影に基づく画像のエッジによってその１つの平面が２つの領域ＡＲに分割されている場合に、その２つの領域ＡＲを１つの領域ＡＲに統合する。
【００３６】
また、これとは逆に、壁面と壁面から浮き出た柱面とによる異なる２つの平面であるにも係わらず、レイトレースによる光沢によってそれらの間にエッジが検出されず、そのため２つの異なる平面が１つの領域ＡＲとして繋がってしまっている場合に、その１つの領域ＡＲを壁面と柱面との境界線によって２つの領域ＡＲに分割する。
【００３７】
例えば、図５におけるラインＬＮ１，２，３などは、画像の陰影によるエッジに基づくものであり、これらのラインＬＮ１，２，３を取り除く。これによって陰影のみによって区画されていた領域などが消滅する。例えば、ラインＬＮ１が取り除かれることによって、領域ＡＲ１１と領域ＡＲ１３とが統合され、領域ＡＲ１１となる。また、領域ＡＲ２１は消滅し、領域ＡＲ１１に合体する。
【００３８】
また、図５においては、図の右側において光線により輝度が高まっており、そのため壁面と柱面との境界部分にエッジが検出されていない。これに対して、図６に示すように、壁面と柱面との境界部分にラインＬＮ４を追加する。これによって、壁面である領域ＡＲ１１が分割され、領域ＡＲ１１の一部であった柱面の領域ＡＲ１２が分離される。
【００３９】
このような処理は、表示装置２２に表示されたそれらの画像をユーザが見ながら手動で行うことも可能であり、また、適当な画像処理により行うことも可能である。
【００４０】
修正区画画像格納部１６は、修正によって生成された修正区画画像ＳＦを格納する。
【００４１】
高さ付与部１７は、修正区画画像ＳＦの各領域ＡＲに対して、高さレベルＴＬを付与する。
【００４２】
すなわち、高さ付与部１７は、修正区画画像ＳＦにおける区画された各領域ＡＲに対して高さレベルＴＬを付与する。高さレベルＴＬの付与は、ユーザが手動で行ってもよく、または画像内における領域ＡＲの状態をコンピュータ１０で認識させることにより自動で行ってもよい。
【００４３】
図７に示す例では、高さレベルＴＬは、例えば１〜１０の１０段階に設定されており、それぞれの領域ＡＲに１〜１０のいずれかの高さレベルＴＬが付与されている。高さレベルＴＬは、その領域ＡＲにおける最大の高さを規定するものであり、「１」が最も高く、「１０」が最も低い。したがって、例えば、背景領域（背景部、背景位置）は、高さレベルＴＬが「１０」である。
【００４４】
図７の例では、領域ＡＲ１１には「８」、領域ＡＲ１２には「４」、領域ＡＲ１４には「３」、領域ＡＲ１５には「４」、領域ＡＲ１６には「３」が、それぞれ付与されている。
【００４５】
なお、本実施形態において、高さレベルＴＬは、図６に示す修正区画画像ＳＦについて、示された修正区画画像ＳＦの内部での相対的な高さに応じて付与されている。例えば、領域ＡＲ１１は、原画像ＧＦの全体からすれば手前に位置しているので高さレベルＴＬはもっと小さい値であるが、図６に示す修正区画画像ＳＦにおいては奥側に位置しているので高さレベルＴＬが大きくなっている。
【００４６】
また、原画像ＧＦにおける奥側に位置する窓についても、例えば領域ＡＲ１４に対応する領域ＡＲに図７と同じ高さレベルＴＬである「３」を付与することにより、そのような奥側に位置する窓であっても、領域ＡＲ１４に対応する領域ＡＲが奥側に沈んでしまうことがない。
【００４７】
このように、高さレベルＴＬの決定に当たり、原画像ＧＦの全体における各部の高さに応じて高さレベルＴＬを決定するのでなく、限られた範囲内における各部の高さに応じて高さレベルＴＬを決定することにより、より深く奥行き感が強調され、より一層の奥行き感または立体感を表現することができる。
【００４８】
したがって、三次元レリーフＲＲの厚さ寸法に限界があることによる制約に対して、各部の凹凸の変化つまり段差の大きさが大きくなり、視覚的に強調されて立体感を増大させることができる。
【００４９】
なお、高さレベルＴＬの段階の個数、高さレベルＴＬとして付与する符号または記号、それら符号または記号に与える意味付けなどは、種々のものを採用することができる。
【００５０】
また、図７で示した高さ画像ＴＦに対し、それぞれの高さレベルＴＬをグレースケールを用いて濃淡で表し、これによって濃淡画像ＴＦＮが作成される。濃淡画像ＴＦＮは、表示装置２２によって、ユーザが視認可能なように表示される。
【００５１】
濃淡画像ＴＦＮの例が図８に示されている。図８の濃淡画像ＴＦＮは、図７の高さ画像ＴＦに対応するものではあるが、正確には対応していない。
【００５２】
図８において、高さレベルＴＬが小さい領域ＡＲは濃度が低く（明るく）、高さレベルＴＬが大きい領域ＡＲは濃度が高く（暗く）、それぞれ表示されている。
【００５３】
ユーザは、この濃淡画像ＴＦＮを見て、その奥行き感を直観的に把握することができる。ユーザは、必要に応じて、付与した高さレベルＴＬを変更することができる。
【００５４】
高さデータ格納部１９には、高さレベルＴＬに対応した高さデータＴＤが格納されている。高さデータＴＤは、高さレベルＴＬを実際の高さの寸法に近づけるためのデータである。例えば、レリーフ材料ＲＺの厚さ寸法または最大の彫り深さなどに基づいて、各高さレベルＴＬにおける彫り深さ寸法が決定され、高さデータＴＤとして格納されている。
【００５５】
高さデータＴＤとして、例えば、２５６階調（８ビット）、６４階調（６ビット）などのデータが用いられる。高さデータＴＤは、例えば、最も低い位置（例えば背景位置）から最も高い位置までの間における位置を示す。また、高さデータＴＤが、最も低い位置からの距離を直接的に示すようにしてもよい。
【００５６】
また、高さデータＴＤを算出するための演算式を、高さデータ格納部１９に格納しておいてもよい。
【００５７】
また、例えば、図９に示すように、高さレベルＴＬが付与された領域ＡＲにおける高さデータＴＤの生成のパターンに関して複数のパターンＰＴ１〜６を予め登録しておく。そして、それぞれの領域ＡＲについて、登録された複数のパターンＰＴ１〜６の中から、ユーザにより手動でまたは自動的に、１つのパターンＰＴを選択する。選択されたパターンＰＴに基づいて、各部（各画素ＧＳ）の高さデータＴＤを算出して決定する。
【００５８】
例えば、図９のパターンＰＴ１が選択された場合は、その領域ＡＲにおける中央位置を高さレベルＴＬで指定される最大の高さとし、その周辺に向かうにしたがって、パターンＰＴ１で示されるように円弧状に高さが低下していく。また、図９のパターンＰＴ２が選択された場合は、その領域ＡＲの中央位置から周辺に向かうにしたがってパターンＰＴ２で示されるように直線状に高さが低下していく。また、図９のパターンＰＴ６が選択された場合は、その領域ＡＲの中央位置は平であり、周辺において直線状に高さが低下していく。
【００５９】
制御データ出力部２０は、高さデータ格納部１９に格納された高さデータＴＤに基づいて、高さ画像格納部１８に格納された高さ画像ＴＦの各領域ＡＲに対し、付与された高さレベルに応じた高さを決定し、制御データＤＣとして外部に出力する。なお、制御データ出力部２０は、各領域ＡＲに付与された高さレベルＴＬを、そのまま制御データＤＣとして出力してもよい。
【００６０】
加工装置２４は、コンピュータ１０から出力された制御データＤＣに基づいて、レリーフ材料ＲＺに対して加工を行い、原画像ＧＦについての凹凸を有する三次元レリーフ原形ＲＧを作成する。その際に、制御データＤＣを、必要に応じて数値制御のためのデータに変換する。
【００６１】
プリンタ２３は、三次元レリーフ原形ＲＧに対して、原画像ＧＦに基づく画像印刷を行うことによって着色し、三次元レリーフＲＲを完成させる。
【００６２】
上に述べた三次元レリーフの製造方法による三次元レリーフＲＲでは、従来よりも立体感をより一層得ることができる。
【００６３】
なお、奥行き感をさらに一層強くするために、ある一定の場所に光源を置くことを仮想し、全体にレイトレースを仮想し、それに対して陰影またはハイライト部分などを強調してもよい。
【００６４】
また、三次元レリーフ原形ＲＧに対しプリンタ２３で印刷を行う際に、各部の画像に対して形状を強調するための陰影を付与してもよい。つまり、原画像ＧＦをそのままの状態で印刷するのではなく、高さ画像ＴＦでの各領域ＡＲに対応して陰影とハイライト部とを強調するように印刷するのである。
【００６５】
例えば、図７の高さ画像ＴＦの領域ＡＲ１４は、円柱状の柱の画像であるが、図１０に示すように、この領域ＡＲ１４について、その横方向における中央部分（つまり円柱の正面部分）をハイライトとし、両端部分（つまり周側面部分）に陰影ＮＥ１，２を印刷する。これによって、同じ領域ＡＲ１４でありながら、印刷された陰影ＮＥ１，２によって立体感がより一層強調されることとなる。
【００６６】
また、画像が円周面の内側である場合にも、これと同様に陰影ＮＥを印刷することによって立体感を強調することができる。
【００６７】
次に、三次元レリーフ製造装置１の全体的な動作について、フローチャートを参照して説明する。
【００６８】
図１１は三次元レリーフ作成装置１の全体の動作の流れを示すフローチャートである。
【００６９】
図１１において、原画像ＧＦを取得し（＃１１）、原画像ＧＦがカラー画像である場合に当該原画像ＧＦをモノクロ画像ＧＦＭに変換する（＃１２）。モノクロ画像ＧＦＭを含む原画像ＧＦに含まれるエッジを用いて、複数の領域ＡＲに区画し、原区画画像ＫＦを作成する（＃１３）。
【００７０】
原区画画像ＫＦに対して、区画した領域ＡＲを修正して修正区画画像ＳＦを作成する（＃１４）。修正区画画像ＳＦの各領域ＡＲに対して、高さレベルＴＬを付与する（＃１５）。高さレベルＴＬをグレースケールを用いて示す濃淡画像ＴＦＮを作成する（＃１６）。濃淡画像ＴＦＮを視認可能なように表示装置２２で表示する（＃１７）。各領域ＡＲにおいて付与された高さレベルＴＬに応じて、各領域ＡＲ内の部位の高さを決定する（＃１８）。決定した高さとなるようにレリーフ材料ＲＺを加工し、原画像ＧＦについての凹凸を有する三次元レリーフ原形ＲＧを作成する（＃１９）。三次元レリーフ原形ＲＧに対して、原画像ＧＦに基づく画像印刷を行うことによって着色する（＃２０）。
【００７１】
上に述べた実施形態において、各ステップを適当に省略しまたは別のステップを追加することも可能である。
【００７２】
その他、コンピュータ１０または三次元レリーフ製造装置１の全体または各部の構成、形状、寸法、個数、材質、原画像ＧＦなどの内容、コンピュータ１０における処理内容、処理順序などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係る三次元レリーフ製造装置の全体の構成を示す図である。
【図２】原画像の例を示す図である。
【図３】図２に示す原画像に対応する高さ画像の例を示す図である。
【図４】図２に示す原画像の１つの窓の部分を拡大して示す図である。
【図５】図４に対応する原区画画像の例を示す図である。
【図６】図５に対応する修正区画画像の例を示す図である。
【図７】図６に示す修正区画画像に高さを付与した状態を説明する図である。
【図８】図７に対応する高さ画像の例を示す図である。
【図９】パターンの例を示す図である。
【図１０】ある領域において柱に陰影を付した様子を示す図である。
【図１１】三次元レリーフ作成装置の全体の動作の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７４】
１ 三次元レリーフ製造装置
１０ コンピュータ
１１ 原画像格納部
１２ カラーモノクロ変換部
１３ エッジ検出部
１４ 原区画画像格納部
１５ 領域修正部
１６ 修正区画画像格納部
１７ 高さ付与部
１８ 高さ画像格納部
１９ 高さデータ格納部
２０ 制御データ出力部
２１ 入力装置
２２ 表示装置
２３ プリンタ
２４ 加工装置
ＧＦ 原画像
ＧＦＭ モノクロ画像（原画像）
ＫＦ 原区画画像
ＳＦ 修正区画画像
ＴＦ 高さ画像
ＴＦＮ 濃淡画像（高さ画像）
ＲＲ 三次元レリーフ
ＲＧ 三次元レリーフ原形
ＲＺ レリーフ材料
ＴＬ 高さレベル
ＡＲ 領域
ＬＮ ライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次元の原画像から凹凸を有する三次元レリーフを製造する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、美術品である絵画、彫刻などを三次元レリーフとして複製したものがある。また、人物や風景、または山や谷などの自然の地形の２次元画像に基づいて三次元レリーフを復元したものも知られている。
【０００３】
このような三次元レリーフを自動的に製造する加工システムが提案されている（特許文献１）。つまり、特許文献１によると、デジタルカメラなどによってレリーフのモチーフとなる画像を入力すると、各画素の色調データに基づいて算出された階調データに基づきレリーフの高さを表すＺ座標データが設定され、各画素の二次元位置データＤ（ｘ，ｙ）に基づきレリーフの平面位置を表すＸ−Ｙ座標データが設定される。そして、これらをＸＹＺ座標とする三次元形状データに基づいて工具のカッターパスが算出され、算出されたカッターパスに基づいて、被加工物の表面がＮＣ加工機により研削加工される。
【０００４】
ＮＣ加工機で表面を研削された被加工物に対し、画素情報の二次元位置データと対応する位置に、色調データで表された色乃至明るさのインクを噴霧して着色を行う。
【０００５】
また、インク吐出量の制御などの濃度制御をより正確に行うことによって原画像に一層忠実な三次元レリーフを作成する方法を、本出願人は先に提案した（特許文献２）。
【特許文献１】特開平９−３１１７０７
【特許文献２】特開２００７−３３１２５７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、三次元レリーフのための原画像として、例えば、建築物の現物を撮影して得られた写真画像、または建築物を描いた絵画などが用いられることがある。これら写真画像や絵画を原画像として用いた場合に、その原画像から得られる遠近感をそのまま三次元レリーフに適用しても、実際には立体感に欠ける三次元レリーフしか作成できないことがある。
【０００７】
特に、正面から見た縦寸法および横寸法に比べて厚さ寸法が大幅に少ない三次元レリーフでは、見た目の立体感、または奥行き感をどのようにして得るかということが重要である。
【０００８】
また、写真画像を原画像とした場合には、撮影時の光線に応じた陰影が写るため、この陰影を旨く処理する必要がある。
【０００９】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、従来よりも立体感をより一層得ることのできる三次元レリーフの製造方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る方法は、原画像に基づいて当該原画像を立体的に表現した三次元レリーフを製造する方法であって、前記原画像に対して、当該原画像に含まれる輪郭線を用いて複数の領域に区画し、原区画画像を作成するステップと、前記原区画画像に対して、区画した領域を修正して修正区画画像を作成するステップと、前記修正区画画像の各領域に対して高さレベルを付与するステップと、各領域において付与された高さレベルに応じて、各領域内の部位の高さを決定するステップと、決定した高さとなるようにレリーフ材料を加工し、前記原画像についての凹凸を有する三次元レリーフ原形を作成するステップと、前記三次元レリーフ原形に対して、前記原画像に基づく画像印刷を行うことによって着色を行うステップとを有してなる。
【００１１】
好ましくは、前記高さレベルをグレースケールを用いて示す濃淡画像を作成するステップと、前記濃淡画像を視認可能なように表示するステップとを有する。
【００１２】
また、前記修正区画画像を作成するステップにおいて、１つの平面を構成する部分が１つの領域となるように区画を修正する処理を含んでもよい。
【００１３】
また、前記原画像がカラー画像である場合に、当該原画像をモノクロ画像に変換するステップを含んでもよく、前記原区画画像を作成するステップにおいては、前記モノクロ画像を原画像として用いる。
【００１４】
また、前記着色を行うステップにおいて、各部の画像に対して形状を強調するための陰影を付与してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、従来よりも立体感をより一層得ることのできる三次元レリーフの製造方法および装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は本発明に係る三次元レリーフ製造装置１の全体の構成を示す図、図２は原画像ＧＦの例を示す図、図３は図２に示す原画像ＧＦに対応する高さ画像ＴＦの例を示す図、図４は図２に示す原画像ＧＦの１つの窓の部分を拡大して示す図、図５は図４に対応する原区画画像ＫＦの例を示す図、図６は図５に対応する修正区画画像ＳＦの例を示す図、図７は図６に示す修正区画画像ＳＦに高さを付与した状態を説明する図、図８は図７に対応する高さ画像ＴＦの例を示す図、図９はパターンの例を示す図、図１０はある領域ＡＲ１４において柱の画像に陰影を付した様子を示す図である。
【００１７】
図１において、三次元レリーフ製造装置１は、画像処理のためのコンピュータ１０、入力装置２１、表示装置２２、プリンタ２３、および加工装置２４などからなる。
【００１８】
コンピュータ１０は、ＣＰＵやＤＳＰなどによる処理装置、半導体メモリや磁気ディスクなどの記憶装置、および種々のインタフェース回路などを含んで構成されている。
【００１９】
コンピュータ１０は、入力装置２１から入力される指令またはデータなどに応じて、三次元レリーフの製造のために必要な処理を行い、例えば図２に示すような原画像ＧＦに基づいて図３に示すような高さ画像ＴＦを生成する。
【００２０】
入力装置２１は、キーボードやマウスなどである。なお、コンピュータ１０および入力装置２１などのために、パーソナルコンピュータを用いることが可能である。
【００２１】
表示装置２２は、原画像ＧＦ、モノクロ画像ＧＦＭ、エッジ画像、原区画画像ＫＦ、修正区画画像ＳＦ、高さ画像ＴＦ、および濃淡画像ＴＦＮなどを表示し、その他の必要な画像やメッセンジなどを表示する。
【００２２】
プリンタ２３は、インクジェットプリンタであり、加工装置２４で加工された三次元レリーフ原形ＲＧに対し、その表面に、原画像ＧＦに基づく画像印刷を行うことによって着色を行う。プリンタ２３は、例えば、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色のインクを保持し、原画像ＧＦの色データに応じて、高速でパルス状に微量のそれぞれのインクを噴射し、三次元レリーフ原形ＲＧの凹凸の表面にフルカラーの画像を生成する。プリンタ２３の基本的な機能としては、従来から存在する種々の公知のインクジェットプリンタを用いることができる。
【００２３】
加工装置２４は、制御データに基づいて、レリーフ材料ＲＺに対して数値制御による加工を施し、原画像ＧＦについての三次元レリーフ原形ＲＧを作成する。加工装置２４として、種々のＮＣ旋盤、マシニングセンター、レーザ加工機、サンドブラスト、ルーターなどを用いることが可能である。なお、レリーフ材料ＲＺには、材木、石膏、大理石、合成樹脂、または金属など、種々の材料が用いられる。レリーフ材料ＲＺの形状として、板状、直方体状、円柱状、各柱状、球状など、種々の形状のものが用いられる。三次元レリーフ原形ＲＧは、レリーフ材料ＲＺに加工を施したものであるから、加工された表面は、通常、レリーフ材料ＲＺと同じ色である。
【００２４】
さて、コンピュータ１０の内部には、原画像格納部１１、カラーモノクロ変換部１２、エッジ検出部１３、原区画画像格納部１４、領域修正部１５、修正区画画像格納部１６、高さ付与部１７、高さ画像格納部１８、高さデータ格納部１９、および制御データ出力部２０などが機能的に形成されている。これらの各機能は、コンピュータ１０の内部のメモリに記憶されたプログラムをＣＰＵやＤＳＰが実行することにより、または適当な回路素子などが協働することによって、ソフトウエア的またはハードウエア的に実現される。
【００２５】
原画像格納部１１は、原画像ＧＦを格納する。なお、原画像ＧＦは画像データであるが、画像データの元になった画像を指すこともある。また、特に視覚可能な画像と画像データとを区別する際には、「原画像データＧＦ」「原画像ＧＦのデータ」「画像データ」などと記載することがある。他の画像についても同様である。
【００２６】
さて、原画像ＧＦとして、人物、動物、建築物、風景など、また、山や谷などの自然の地形の鳥瞰図や航空写真など、種々の画像が用いられる。
【００２７】
原画像ＧＦは、Ｘ方向およびＸ方向に直交するＹ方向にマトリックス状に配列された多数の画素ＧＳからなる２次元画像である。各画素ＧＳは、色情報ＣＤを持つ。色情報ＣＤは濃度情報を含む。例えば、各画素ＧＳが、ＲＧＢまたはＣＭＹＫなどで表現されている場合は、各原色の濃度情報によって各画素ＧＳの色、つまり、色相、彩度、および明度が決定される。画素ＧＳは他の表色系のデータによって表現されていてもよい。
【００２８】
このような原画像ＧＦを得るために、それらの実物をデジタルカメラやビデオカメラなどによって撮影してもよい。また、既に撮影された写真や印刷物などをスキャナなどで読み取ってデジタル化してもよい。また、既にデジタル化されて画像データとなった原画像ＧＦを、ＣＤ−ＲＯＭやメモリチップなどの記憶媒体を介して、またはネットワークからダウンロードして取得することも可能である。また、コンピュータ１０の内部において、種々のアプリケーションを用いて原画像ＧＦを生成してもよい。
【００２９】
なお、原画像ＧＦは、ビットマップ状のデータとして格納しておいてもよいが、適当な圧縮方法によって圧縮された圧縮データとして格納しておいてもよい。原画像ＧＦは、通常、フルカラー画像であるが、モノクロ画像でもよい。
【００３０】
カラーモノクロ変換部１２は、原画像ＧＦがカラー画像であった場合に、それをモノクロ画像に変換する。その場合に、例えば、原画像ＧＦの濃度情報（明度情報）を用いて、各画素についての濃度情報のみからなるモノクロ画像ＧＦＭを生成する。原画像ＧＦがモノクロ画像であった場合には、原画像ＧＦをそのままモノクロ画像ＧＦＭとして用いる。
【００３１】
エッジ検出部１３は、モノクロ画像ＧＦＭに対して、当該モノクロ画像ＧＦＭに含まれるエッジ（輪郭線）を用いて複数の領域ＡＲに区画し、原区画画像ＫＦを作成する。原区画画像ＫＦの例が図５に示されている。
【００３２】
すなわち、エッジ検出部１３は、モノクロ画像ＧＦＭに対してエッジ検出処理を施し、画像内におけるエッジを検出する。エッジ検出処理は、それ自体は公知の処理であり、例えば、画像における濃度の変化度合いが予め設定されたしきい値よりも大きい部分を画像のエッジとして検出する。検出されたエッジにより構成される画像がエッジ画像である。エッジ画像は、表示装置２２に表示される。
【００３３】
エッジ画像は、原区画画像ＫＦとして原区画画像格納部１４に格納される。その際に、エッジ画像のみではエッジまたはライン（線分）が不足して領域ＡＲを区画する区画線とはならない部分などについて、必要なラインを補って原区画画像ＫＦを生成する処理などを行うことがある。このようなエッジ検出を自動的に行ってもよいが、エッジ検出を自動的に行うことなく、モノクロ画像ＧＦＭを表示した状態で、ユーザがモノクロ画像ＧＦＭを見ながら入力装置２１による操作を行ってエッジ画像を生成してもよい。
【００３４】
領域修正部１５は、原区画画像ＫＦに対して、区画した領域ＡＲを修正して修正区画画像ＳＦを作成する。このとき、例えば、原区画画像ＫＦにおいて１つの平面を構成する部分が、１つの領域ＡＲとなるように、区画を修正する。
【００３５】
これは、例えば、建築物の壁面などにおいて、１つの平面であるにも係わらず、レイトレースによる陰影に基づく画像のエッジによってその１つの平面が２つの領域ＡＲに分割されている場合に、その２つの領域ＡＲを１つの領域ＡＲに統合する。
【００３６】
また、これとは逆に、壁面と壁面から浮き出た柱面とによる異なる２つの平面であるにも係わらず、レイトレースによる光沢によってそれらの間にエッジが検出されず、そのため２つの異なる平面が１つの領域ＡＲとして繋がってしまっている場合に、その１つの領域ＡＲを壁面と柱面との境界線によって２つの領域ＡＲに分割する。
【００３７】
例えば、図５におけるラインＬＮ１，２，３などは、画像の陰影によるエッジに基づくものであり、これらのラインＬＮ１，２，３を取り除く。これによって陰影のみによって区画されていた領域などが消滅する。例えば、ラインＬＮ１が取り除かれることによって、領域ＡＲ１１と領域ＡＲ１３とが統合され、領域ＡＲ１１となる。また、領域ＡＲ２１は消滅し、領域ＡＲ１１に合体する。
【００３８】
また、図５においては、図の右側において光線により輝度が高まっており、そのため壁面と柱面との境界部分にエッジが検出されていない。これに対して、図６に示すように、壁面と柱面との境界部分にラインＬＮ４を追加する。これによって、壁面である領域ＡＲ１１が分割され、領域ＡＲ１１の一部であった柱面の領域ＡＲ１２が分離される。
【００３９】
このような処理は、表示装置２２に表示されたそれらの画像をユーザが見ながら手動で行うことも可能であり、また、適当な画像処理により行うことも可能である。
【００４０】
修正区画画像格納部１６は、修正によって生成された修正区画画像ＳＦを格納する。
【００４１】
高さ付与部１７は、修正区画画像ＳＦの各領域ＡＲに対して、高さレベルＴＬを付与する。
【００４２】
すなわち、高さ付与部１７は、修正区画画像ＳＦにおける区画された各領域ＡＲに対して高さレベルＴＬを付与する。高さレベルＴＬの付与は、ユーザが手動で行ってもよく、または画像内における領域ＡＲの状態をコンピュータ１０で認識させることにより自動で行ってもよい。
【００４３】
図７に示す例では、高さレベルＴＬは、例えば１〜１０の１０段階に設定されており、それぞれの領域ＡＲに１〜１０のいずれかの高さレベルＴＬが付与されている。高さレベルＴＬは、その領域ＡＲにおける最大の高さを規定するものであり、「１」が最も高く、「１０」が最も低い。したがって、例えば、背景領域（背景部、背景位置）は、高さレベルＴＬが「１０」である。
【００４４】
図７の例では、領域ＡＲ１１には「８」、領域ＡＲ１２には「４」、領域ＡＲ１４には「３」、領域ＡＲ１５には「４」、領域ＡＲ１６には「３」が、それぞれ付与されている。
【００４５】
なお、本実施形態において、高さレベルＴＬは、図６に示す修正区画画像ＳＦについて、示された修正区画画像ＳＦの内部での相対的な高さに応じて付与されている。例えば、領域ＡＲ１１は、原画像ＧＦの全体からすれば手前に位置しているので高さレベルＴＬはもっと小さい値であるが、図６に示す修正区画画像ＳＦにおいては奥側に位置しているので高さレベルＴＬが大きくなっている。
【００４６】
また、原画像ＧＦにおける奥側に位置する窓についても、例えば領域ＡＲ１４に対応する領域ＡＲに図７と同じ高さレベルＴＬである「３」を付与することにより、そのような奥側に位置する窓であっても、領域ＡＲ１４に対応する領域ＡＲが奥側に沈んでしまうことがない。
【００４７】
このように、高さレベルＴＬの決定に当たり、原画像ＧＦの全体における各部の高さに応じて高さレベルＴＬを決定するのでなく、限られた範囲内における各部の高さに応じて高さレベルＴＬを決定することにより、より深く奥行き感が強調され、より一層の奥行き感または立体感を表現することができる。
【００４８】
したがって、三次元レリーフＲＲの厚さ寸法に限界があることによる制約に対して、各部の凹凸の変化つまり段差の大きさが大きくなり、視覚的に強調されて立体感を増大させることができる。
【００４９】
なお、高さレベルＴＬの段階の個数、高さレベルＴＬとして付与する符号または記号、それら符号または記号に与える意味付けなどは、種々のものを採用することができる。
【００５０】
また、図７で示した高さ画像ＴＦに対し、それぞれの高さレベルＴＬをグレースケールを用いて濃淡で表し、これによって濃淡画像ＴＦＮが作成される。濃淡画像ＴＦＮは、表示装置２２によって、ユーザが視認可能なように表示される。
【００５１】
濃淡画像ＴＦＮの例が図８に示されている。図８の濃淡画像ＴＦＮは、図７の高さ画像ＴＦに対応するものではあるが、正確には対応していない。
【００５２】
図８において、高さレベルＴＬが小さい領域ＡＲは濃度が低く（明るく）、高さレベルＴＬが大きい領域ＡＲは濃度が高く（暗く）、それぞれ表示されている。
【００５３】
ユーザは、この濃淡画像ＴＦＮを見て、その奥行き感を直観的に把握することができる。ユーザは、必要に応じて、付与した高さレベルＴＬを変更することができる。
【００５４】
高さデータ格納部１９には、高さレベルＴＬに対応した高さデータＴＤが格納されている。高さデータＴＤは、高さレベルＴＬを実際の高さの寸法に近づけるためのデータである。例えば、レリーフ材料ＲＺの厚さ寸法または最大の彫り深さなどに基づいて、各高さレベルＴＬにおける彫り深さ寸法が決定され、高さデータＴＤとして格納されている。
【００５５】
高さデータＴＤとして、例えば、２５６階調（８ビット）、６４階調（６ビット）などのデータが用いられる。高さデータＴＤは、例えば、最も低い位置（例えば背景位置）から最も高い位置までの間における位置を示す。また、高さデータＴＤが、最も低い位置からの距離を直接的に示すようにしてもよい。
【００５６】
また、高さデータＴＤを算出するための演算式を、高さデータ格納部１９に格納しておいてもよい。
【００５７】
また、例えば、図９に示すように、高さレベルＴＬが付与された領域ＡＲにおける高さデータＴＤの生成のパターンに関して複数のパターンＰＴ１〜６を予め登録しておく。そして、それぞれの領域ＡＲについて、登録された複数のパターンＰＴ１〜６の中から、ユーザにより手動でまたは自動的に、１つのパターンＰＴを選択する。選択されたパターンＰＴに基づいて、各部（各画素ＧＳ）の高さデータＴＤを算出して決定する。
【００５８】
例えば、図９のパターンＰＴ１が選択された場合は、その領域ＡＲにおける中央位置を高さレベルＴＬで指定される最大の高さとし、その周辺に向かうにしたがって、パターンＰＴ１で示されるように円弧状に高さが低下していく。また、図９のパターンＰＴ２が選択された場合は、その領域ＡＲの中央位置から周辺に向かうにしたがってパターンＰＴ２で示されるように直線状に高さが低下していく。また、図９のパターンＰＴ６が選択された場合は、その領域ＡＲの中央位置は平であり、周辺において直線状に高さが低下していく。
【００５９】
制御データ出力部２０は、高さデータ格納部１９に格納された高さデータＴＤに基づいて、高さ画像格納部１８に格納された高さ画像ＴＦの各領域ＡＲに対し、付与された高さレベルに応じた高さを決定し、制御データＤＣとして外部に出力する。なお、制御データ出力部２０は、各領域ＡＲに付与された高さレベルＴＬを、そのまま制御データＤＣとして出力してもよい。
【００６０】
加工装置２４は、コンピュータ１０から出力された制御データＤＣに基づいて、レリーフ材料ＲＺに対して加工を行い、原画像ＧＦについての凹凸を有する三次元レリーフ原形ＲＧを作成する。その際に、制御データＤＣを、必要に応じて数値制御のためのデータに変換する。
【００６１】
プリンタ２３は、三次元レリーフ原形ＲＧに対して、原画像ＧＦに基づく画像印刷を行うことによって着色し、三次元レリーフＲＲを完成させる。
【００６２】
上に述べた三次元レリーフの製造方法による三次元レリーフＲＲでは、従来よりも立体感をより一層得ることができる。
【００６３】
なお、奥行き感をさらに一層強くするために、ある一定の場所に光源を置くことを仮想し、全体にレイトレースを仮想し、それに対して陰影またはハイライト部分などを強調してもよい。
【００６４】
また、三次元レリーフ原形ＲＧに対しプリンタ２３で印刷を行う際に、各部の画像に対して形状を強調するための陰影を付与してもよい。つまり、原画像ＧＦをそのままの状態で印刷するのではなく、高さ画像ＴＦでの各領域ＡＲに対応して陰影とハイライト部とを強調するように印刷するのである。
【００６５】
例えば、図７の高さ画像ＴＦの領域ＡＲ１４は、円柱状の柱の画像であるが、図１０に示すように、この領域ＡＲ１４について、その横方向における中央部分（つまり円柱の正面部分）をハイライトとし、両端部分（つまり周側面部分）に陰影ＮＥ１，２を印刷する。これによって、同じ領域ＡＲ１４でありながら、印刷された陰影ＮＥ１，２によって立体感がより一層強調されることとなる。
【００６６】
また、画像が円周面の内側である場合にも、これと同様に陰影ＮＥを印刷することによって立体感を強調することができる。
【００６７】
次に、三次元レリーフ製造装置１の全体的な動作について、フローチャートを参照して説明する。
【００６８】
図１１は三次元レリーフ作成装置１の全体の動作の流れを示すフローチャートである。
【００６９】
図１１において、原画像ＧＦを取得し（＃１１）、原画像ＧＦがカラー画像である場合に当該原画像ＧＦをモノクロ画像ＧＦＭに変換する（＃１２）。モノクロ画像ＧＦＭを含む原画像ＧＦに含まれるエッジを用いて、複数の領域ＡＲに区画し、原区画画像ＫＦを作成する（＃１３）。
【００７０】
原区画画像ＫＦに対して、区画した領域ＡＲを修正して修正区画画像ＳＦを作成する（＃１４）。修正区画画像ＳＦの各領域ＡＲに対して、高さレベルＴＬを付与する（＃１５）。高さレベルＴＬをグレースケールを用いて示す濃淡画像ＴＦＮを作成する（＃１６）。濃淡画像ＴＦＮを視認可能なように表示装置２２で表示する（＃１７）。各領域ＡＲにおいて付与された高さレベルＴＬに応じて、各領域ＡＲ内の部位の高さを決定する（＃１８）。決定した高さとなるようにレリーフ材料ＲＺを加工し、原画像ＧＦについての凹凸を有する三次元レリーフ原形ＲＧを作成する（＃１９）。三次元レリーフ原形ＲＧに対して、原画像ＧＦに基づく画像印刷を行うことによって着色する（＃２０）。
【００７１】
上に述べた実施形態において、各ステップを適当に省略しまたは別のステップを追加することも可能である。
【００７２】
その他、コンピュータ１０または三次元レリーフ製造装置１の全体または各部の構成、形状、寸法、個数、材質、原画像ＧＦなどの内容、コンピュータ１０における処理内容、処理順序などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係る三次元レリーフ製造装置の全体の構成を示す図である。
【図２】原画像の例を示す図である。
【図３】図２に示す原画像に対応する高さ画像の例を示す図である。
【図４】図２に示す原画像の１つの窓の部分を拡大して示す図である。
【図５】図４に対応する原区画画像の例を示す図である。
【図６】図５に対応する修正区画画像の例を示す図である。
【図７】図６に示す修正区画画像に高さを付与した状態を説明する図である。
【図８】図７に対応する高さ画像の例を示す図である。
【図９】パターンの例を示す図である。
【図１０】ある領域において柱に陰影を付した様子を示す図である。
【図１１】三次元レリーフ作成装置の全体の動作の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７４】
１ 三次元レリーフ製造装置
１０ コンピュータ
１１ 原画像格納部
１２ カラーモノクロ変換部
１３ エッジ検出部
１４ 原区画画像格納部
１５ 領域修正部
１６ 修正区画画像格納部
１７ 高さ付与部
１８ 高さ画像格納部
１９ 高さデータ格納部
２０ 制御データ出力部
２１ 入力装置
２２ 表示装置
２３ プリンタ
２４ 加工装置
ＧＦ 原画像
ＧＦＭ モノクロ画像（原画像）
ＫＦ 原区画画像
ＳＦ 修正区画画像
ＴＦ 高さ画像
ＴＦＮ 濃淡画像（高さ画像）
ＲＲ 三次元レリーフ
ＲＧ 三次元レリーフ原形
ＲＺ レリーフ材料
ＴＬ 高さレベル
ＡＲ 領域
ＬＮ ライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原画像に基づいて当該原画像を立体的に表現した三次元レリーフを製造する方法であって、
前記原画像に対して、当該原画像に含まれる輪郭線を用いて複数の領域に区画し、原区画画像を作成するステップと、
前記原区画画像に対して、区画した領域を修正して修正区画画像を作成するステップと、
前記修正区画画像の各領域に対して高さレベルを付与するステップと、
各領域において付与された高さレベルに応じて、各領域内の部位の高さを決定するステップと、
決定した高さとなるようにレリーフ材料を加工し、前記原画像についての凹凸を有する三次元レリーフ原形を作成するステップと、
前記三次元レリーフ原形に対して、前記原画像に基づく画像印刷を行うことによって着色を行うステップと、
を有してなることを特徴とする三次元レリーフの製造方法。
【請求項２】
前記高さレベルをグレースケールを用いて示す濃淡画像を作成するステップと、
前記濃淡画像を視認可能なように表示するステップと、
を有してる請求項１記載の三次元レリーフの製造方法。
【請求項３】
前記修正区画画像を作成するステップにおいて、１つの平面を構成する部分が１つの領域となるように区画を修正する処理を含む、
請求項１記載の三次元レリーフの製造方法。
【請求項４】
前記原画像がカラー画像である場合に、当該原画像をモノクロ画像に変換するステップを含み、
前記原区画画像を作成するステップにおいては、前記モノクロ画像を原画像として用いる、
請求項１記載の三次元レリーフの製造方法。
【請求項５】
前記着色を行うステップにおいて、各部の画像に対して形状を強調するための陰影を付与する、
請求項１記載の三次元レリーフの製造方法。
【請求項６】
原画像に基づいて当該原画像を立体的に表現した三次元レリーフを製造する装置であって、
前記原画像に対して、当該原画像に含まれる輪郭線を用いて複数の領域に区画し、原区画画像を作成する手段と、
前記原区画画像に対して、区画した領域を修正して修正区画画像を作成する手段と、
前記修正区画画像の各領域に対して高さレベルを付与する手段と、
各領域において付与された高さレベルに応じて、各領域内の部位の高さを決定する手段と、
決定した高さとなるようにレリーフ材料を加工し、前記原画像についての凹凸を有する三次元レリーフ原形を作成する手段と、
前記三次元レリーフ原形に対して、前記原画像に基づく画像印刷を行うことによって着色を行う手段と、
を有してなることを特徴とする三次元レリーフの製造装置。
【請求項１】
原画像に基づいて当該原画像を立体的に表現した三次元レリーフを製造する方法であって、
前記原画像に対して、当該原画像に含まれる輪郭線を用いて複数の領域に区画し、原区画画像を作成するステップと、
前記原区画画像に対して、区画した領域を修正して修正区画画像を作成するステップと、
前記修正区画画像の各領域に対して高さレベルを付与するステップと、
各領域において付与された高さレベルに応じて、各領域内の部位の高さを決定するステップと、
決定した高さとなるようにレリーフ材料を加工し、前記原画像についての凹凸を有する三次元レリーフ原形を作成するステップと、
前記三次元レリーフ原形に対して、前記原画像に基づく画像印刷を行うことによって着色を行うステップと、
を有してなることを特徴とする三次元レリーフの製造方法。
【請求項２】
前記高さレベルをグレースケールを用いて示す濃淡画像を作成するステップと、
前記濃淡画像を視認可能なように表示するステップと、
を有してる請求項１記載の三次元レリーフの製造方法。
【請求項３】
前記修正区画画像を作成するステップにおいて、１つの平面を構成する部分が１つの領域となるように区画を修正する処理を含む、
請求項１記載の三次元レリーフの製造方法。
【請求項４】
前記原画像がカラー画像である場合に、当該原画像をモノクロ画像に変換するステップを含み、
前記原区画画像を作成するステップにおいては、前記モノクロ画像を原画像として用いる、
請求項１記載の三次元レリーフの製造方法。
【請求項５】
前記着色を行うステップにおいて、各部の画像に対して形状を強調するための陰影を付与する、
請求項１記載の三次元レリーフの製造方法。
【請求項６】
原画像に基づいて当該原画像を立体的に表現した三次元レリーフを製造する装置であって、
前記原画像に対して、当該原画像に含まれる輪郭線を用いて複数の領域に区画し、原区画画像を作成する手段と、
前記原区画画像に対して、区画した領域を修正して修正区画画像を作成する手段と、
前記修正区画画像の各領域に対して高さレベルを付与する手段と、
各領域において付与された高さレベルに応じて、各領域内の部位の高さを決定する手段と、
決定した高さとなるようにレリーフ材料を加工し、前記原画像についての凹凸を有する三次元レリーフ原形を作成する手段と、
前記三次元レリーフ原形に対して、前記原画像に基づく画像印刷を行うことによって着色を行う手段と、
を有してなることを特徴とする三次元レリーフの製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２６９１８１（Ｐ２００９−２６９１８１Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１８７６０（Ｐ２００８−１１８７６０）
【出願日】平成２０年４月３０日（２００８．４．３０）
【出願人】（５９１２４３８９３）株式会社フオトクラフト社 (26)
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月３０日（２００８．４．３０）
【出願人】（５９１２４３８９３）株式会社フオトクラフト社 (26)
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