JP5950335B2 - 肌形状モデル生成装置、肌形状モデル生成方法、及び肌形状モデル生成プログラム - Google Patents
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Description
本発明は、例えば毛穴や皮丘・皮溝等のミクロな形状と、丸型や四角型といった顔や手等の輪郭形状等を任意の形状へ同時にコントロールできる肌形状モデリング手法を用いて、より表現力の高い肌形状のポリゴンデータを生成する。
本実施形態における肌形状モデル生成装置の機能構成について図を用いて説明する。図1は、肌形状モデル生成装置の機能構成の一例を示す図である。
ここで、上述した肌形状モデル生成装置10の各機能をコンピュータに実行させる実行プログラム(肌形状モデル生成プログラム)を生成し、例えば汎用のPC、サーバ等にインストールすることにより、本実施形態における肌形状モデル生成処理等を実現することができる。図2は、本実施形態における肌形状モデル生成処理が実現可能なハードウェア構成の一例を示す図である。
次に、本実施形態における肌形状モデル生成処理手順について、フローチャートを用いて説明する。図3は、本実施形態における肌形状モデル生成処理手順の一例を示すフローチャートである。
ここで、上述したS01〜S03の処理について具体的に説明する。S01〜S03の処理(パターン生成処理)は、例えば本出願人により出願された特開2011−161105号公報等に示す手法等を用いることができる。
ここで、キメ形状における肌状態を変化させるパラメータについて説明する。例えば健康肌、毛穴肌、乾燥肌等の肌状態に対して、例えば「毛穴の平均半径」、「皮丘高さの最大値」等のパラメータを設定することで、所定の肌状態を生成する。
次に、上述したポリゴン生成処理について説明する。図4は、ポリゴンを構成する頂点を生成する処理について説明するための図である。図4に示すように、ポリゴン生成処理は、S01〜S03の処理によって生成されたパターンを、更に細かい三角形群(ポリゴン)に分割することによって、毛穴、皮丘、皮溝の各形状を立体的に表現する。
ここで、上述した毛穴、皮溝、皮丘の頂点の生成処理について、更に詳細に説明する。図5は、毛穴、皮溝上、及び皮丘の内部に頂点を生成する処理を説明するための図である。ポリゴン生成処理は、毛穴、皮溝上、皮丘内部に頂点を生成し、最後に生成した頂点の連結を行う。なお、毛穴、皮溝上、皮丘内部に頂点を生成する処理は、何れの処理から行っても良い。
また、図5(B)に示す三角ポリゴン生成結果の例では、ポリゴン生成処理は、S04の工程により生成した毛穴の頂点、皮溝上の頂点、皮丘上の頂点を、Delaunay三角メッシュアルゴリズム等を用いて連結して、肌領域上で毛穴、皮溝、皮丘の形状を更に細かい三角群(ポリゴン)に分割する。これにより、毛穴、皮丘、皮溝の各形状を立体的に表現することが可能となる。
ここで、毛穴、皮溝、皮丘の形状を変化させるパラメータの一例について説明する。図6は、毛穴、皮溝、皮丘の各形状を変化させるパラメータの一例を示す図である。本実施形態では、例えば、図6(A)に示すように、毛穴の形状を変化させるパラメータとして、例えば毛穴の凹部の形状が丸型又は放物線を逆さにしたような形状に変化させるパラメータを設定しておく。また、本実施形態では、図6(B)に示すように、毛穴の開口部の形状が、円形のみならず、例えば一方向に引き伸ばしたような形状(例えば楕円型等の長軸と短軸とを持つ円形)に変化させるパラメータを設定しておく。
次に、画面生成手段20により生成される画面例について、図を用いて説明する。図7は、上述した本実施形態により生成される肌断片画像の一例を示す図である。図7(A)〜(C)は、上述したキメ形状モデリング手段18により生成される肌断片画像の一例を示すものである。なお、図7(A)では、健康肌(整った肌)の断片画像40−1を示し、図7(B)は、毛穴肌(毛穴の目立つ肌)の断片画像40−2を示し、図7(C)は、乾燥肌の断片画像40−3を示している。これらの画像は、上述したパラメータを変えることで生成することができる。
次に、顔形状モデリング手段19における顔形状モデル生成の例について説明する。本実施形態では、上述したキメ形状モデリング結果(肌断片)を用いて予め設定された顔三次元形状にマッピングする(貼りつける)ことで、顔形状モデリングを行う。
ここで、上述した顔形状モデリングにおいて、例えば肌の微細形状のマッピング処理の具体例(アルゴリズム例)について、図を用いて説明する。図11は、肌の微細形状へのマッピング処理の具体例を説明するための図である。また、図12は、座標値を算出する場合を説明するための図である。
(ア)顔形状を構成する各々の三角形領域の3頂点の座標値をa1(u1,v1),a2(u2,v2),a3(u3,v3)としたときに、点b(p’,q’)を内包する三角形領域を展開時座標系で特定する。
(イ)点bと点a1,a2,a3の各々を線分で結んだ時にできる3つの三角形の面積s1〜s3を、それぞれs1=三角形b・a2・a3の面積、s2=三角形b・a3・a1の面積、s3=三角形b・a1・s2の面積とする。
(ウ)a1,a2,a3の実座標系での座標値をa1(x1,y1,z1),a2(x2,y2,z2),a3(x3,y3,z3)としたときに、点bの実座標系での座標値(x’,y’,z’)を以下により求める。
x’=s1・x1+s2・x2+s3・x3
y’=s1・y1+s2・y2+s3・y3
z’=s1・z1+s2・z2+s3・z3
但し、この時点では、肌微細形状は平面として顔形状に貼り付けられる。
(エ)a1,a2,a3の法線ベクトルを上述した(ウ)と同じ式で補間することで、点bの法線ベクトル(x’’,y’’,z’’)を算出する。
(オ)以下の式により肌微細形状に凹凸をつけることで、顔形状への肌微細形状の貼付けを完成する。
x’=x’+r’・x’’
y’=y’+r’・y’’
z’=z’+r’・z’’
本実施形態では、図12に示すように、点a1,a2,a3の実座標系の座標値を補間することで、点bの平面上での座標値(x’,y’,z’)を求め、続いて点bにおける法線ベクトル(x’’,y’’,z’’)の方向に座標値を加算することで、凹凸を加味した点bの座標値を算出することができる。なお、上述の処理は、例えば上述した顔形状モデリング手段19等で行うが、これに限定されるものではない。
ここで、上述した本実施形態では、顔形状として、例えば楕円球や直方体等のように予め形状を設定しておき、顔形状を構成する各頂点の実座標系での座標値を(x,y,z)とし、顔形状の実座標系での中心点を(a,b,c)とするとき、各頂点について以下の(ア)、(イ)の処理を実行することで、顔形状の大局的変形が可能となる。
(ア)(a,b,c)から(x,y,z)の方向に伸びる半直線を生成し、これと楕円球又は直方体との交点(x’,y’.z’)を求める。
(イ)以下の式により、楕円球又は直方体との補間によって頂点を(x,y,z)から(x’’,y’’,z’’)に移動させる
x’’=sx+(1−s)・x’
y’’=sy+(1−s)・y’
z’’=sz+(1−s)・z’
なお、上述の処理は、例えば上述した顔形状モデリング手段19等で行うが、これに限定されるものではない。
ここで、本実施形態では、上述した肌形状モデル生成処理を行うことにより、顔の各分割領域に対応した高精度な三次元肌形状モデルを取得することができるが、パラメータの設定内容等によっては、生成されるポリゴンの数が多くなるため処理時間等に影響が生じる可能性がある。そこで、本実施形態では、データの軽量化を行うために、所定の条件を満たす場合にポリゴン数を削減させてデータの軽量化を実現する。
次に、本実施形態を適用した応用例について説明する。図14は、本実施形態を適用した第1応用例を説明するための図である。図14の例では、上述した三次元顔形状のモーフィングを活用した顔形状シミュレーションの画面例を示している。
図16は、本実施形態を適用した第2応用例を説明するための図である。図16の例では、キメ形状の変化及び顔形状の変化の影響下での見え方の違いをシミュレーションする場合の適用例を示している。
11 入力手段
12 出力手段
13 記憶手段
14 毛穴生成手段
15 領域分割手段
16 皮丘皮溝決定手段
17 ポリゴン生成手段
18 キメ形状モデリング手段
19 顔形状モデリング手段(肌形状モデリング手段)
20 画像生成手段
21 送受信手段
22 制御手段
31 入力装置
32 出力装置
33 ドライブ装置
34 補助記憶装置
35 メモリ装置
36 CPU
37 ネットワーク接続装置
38 記録媒体
40 断片画像
41 肌断片画像
42 三次元顔形状ポリゴン
Claims (8)
- 所定のパラメータにより生成される肌形状を用いて三次元肌形状を生成する肌形状モデル生成装置であって、
予め設定された肌領域に対して所定の分布で配置された複数の毛穴を生成する毛穴生成手段と、
前記毛穴生成手段により生成された複数の毛穴のうち、隣接する毛穴同士を連結させて前記肌領域を分割する領域分割手段と、
前記領域分割手段により得られた領域に対して皮丘及び皮溝の形状を決定する皮丘皮溝決定手段と、
前記毛穴生成手段により生成された毛穴の形状と、前記皮丘皮溝決定手段により決定された皮丘、皮溝の各形状とに基づいて、所定形状のポリゴンを生成するポリゴン生成手段と、
前記ポリゴン生成手段により得られるポリゴンの形状により得られるパラメータ情報により、肌のキメ形状をモデリングするキメ形状モデリング手段と、
前記キメ形状モデリング手段により得られる肌形状を所定の三次元形状の部位に対応させてマッピングすることで、肌形状モデルを生成する肌形状モデリング手段とを有し、
前記肌形状モデリング手段は、前記三次元形状の領域を分割し、分割した領域毎に前記肌のキメ形状を変化させてマッピングすることを特徴とする肌形状モデル生成装置。 - 前記肌形状モデリング手段によりモデリングされた肌形状モデル画像を生成する画像生成手段を有し、
前記画像生成手段は、前記画像の肌形状モデルに対する拡大、縮小、及び所定方向への回転のうち、少なくとも1つを有することを特徴とする請求項1に記載の肌形状モデル生成装置。 - 前記肌形状モデリング手段は、
前記所定の三次元形状の部位に対応させて前記肌のキメ形状及び曲率を変形させてマッピングすることを特徴とする請求項1又は2に記載の肌形状モデル生成装置。 - 前記肌形状モデリング手段は、
前記肌形状を所定の領域毎に分割し、分割した領域毎に前記キメ形状モデリング手段により生成される前記肌のキメ形状を変化させた断片画像を用いてマッピングを行うこと特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の肌形状モデル生成装置。 - 前記分割は、前記キメ形状の変化の傾向毎、又は顔の筋肉の組成が異なる領域毎に分割することを特徴とする請求項4に記載の肌形状モデル生成装置。
- 前記ポリゴン生成手段は、
肌形状の要素に含まれる皮丘のポリゴンのみを粗くすることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の肌形状モデル生成装置。 - 所定のパラメータにより生成される肌形状を用いて三次元肌形状を生成する肌形状モデル生成方法であって、
予め設定された肌領域に対して所定の分布で配置された複数の毛穴を生成する毛穴生成ステップと、
前記毛穴生成ステップにより生成された複数の毛穴のうち、隣接する毛穴同士を連結させて前記肌領域を分割する領域分割ステップと、
前記領域分割ステップにより得られた領域に対して皮丘及び皮溝の形状を決定する皮丘皮溝決定ステップと、
前記毛穴生成ステップにより生成された毛穴の形状と、前記皮丘皮溝決定ステップにより決定された皮丘、皮溝の各形状とに基づいて、所定形状のポリゴンを生成するポリゴン生成ステップと、
前記ポリゴン生成ステップにより得られるポリゴンの形状により得られるパラメータ情報により、肌のキメ形状をモデリングするキメ形状モデリングステップと、
前記キメ形状モデリングステップにより得られる肌形状を所定の三次元形状の部位に対応させてマッピングすることで、肌形状モデルを生成する肌形状モデリングステップとを有し、
前記肌形状モデリングステップは、前記三次元形状の領域を分割し、分割した領域毎に前記肌のキメ形状を変化させてマッピングすることを特徴とする肌形状モデル生成方法。 - コンピュータを、請求項1乃至6の何れか1項に記載の肌形状モデル生成装置が有する各手段として機能させるための肌形状モデル生成プログラム。
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