JP4806738B2 - 光学特性測定装置及び画像処理システム - Google Patents

Description

本発明は、物体の光学特性を測定する光学特性測定装置及び画像処理システムに関するものである。

近年、実際の物体に限りなく近い色、光沢、及び質感を持つ映像を再現するために、４色以上のカラーフィルタを用いて撮影されたマルチバンド画像から被写体の色や反射率を推定する技術の研究が進められている。

一方、近年、コンピュータグラフィックスの世界では、反射特性等の物体の光学特性を計測し、計測結果を基に、双方向反射率分布関数（ＢＲＤＦ；Bi-directional Reflectance Distribution Function）や双方向テクスチャ関数（ＢＴＦ;Bi-directional Texture Function）等の光学特性を示す関数を求め、求めた関数を用いてレンダリングする手法が知られている。この手法は、特に布等の光学異方性を有する物体をレンダリングする際に有効となることが知られている。そして、光学特性を計測してＢＲＤＦを求める手法として非特許文献１及び２が知られている。また、光学特性の計測によりＢＴＦを求める手法として非特許文献３〜５が知られている。
G.Borshukov,"Measured BRDF in Film Production-Realistic Cloth Appearance for "The Matrix Reloaded",ACM SIGGRAPH2003 on Sketches and Applications,1-1(2003)（映画産業におけるＢＲＤＦの実測−"The Matrix Reloaded"のためのリアルな衣服の合成） 村上色彩技術研究所 http://www.mcrl.co.jp/keisoku/optics/optics02/optics-02.html#GP-200 K.J.Dana,B.van Ginneken,S.K.Nayar,J.J.Koenderink,"Reflectance and Texture of Real-Surface",Colombia University Technical Report,No.CUCS-048-96,1996（実物体の表面の反射率とテクスチャ） M.L.Koudelka,S.Magada,P.N.Belhumeur,and D.J.Kriegman,"Acquisition,Compression,and Synthesis of Bidirectional Texture Functions",Proc.of 3rd International Workshop on Texture Analysis and Synthesis(Texture 2003)（双方向テクスチャ関数の計測、圧縮、合成） Y.Yamaguchi,M.sekine,S.Yanagawa,"Bidirectional Texture Mapping for Realistic Cloth Rendering",ACM SIGGRAPH2003 on Sketches and Application(2003)（リアルなレンダリングのための双方向テクスチャマッピング）

しかしながら、上記非特許文献はいずれも４色以上の色成分からなるマルチバンドに対応したＢＲＤＦ或いはＢＴＦを求めることがなされていない。

本発明の目的は、マルチバンドに対応した光学特性を示す関数を得ることができる光学特性測定装置及び画像処理システムを提供することである。

本発明による光学特性測定装置は、仮想３次元モデルをレンダリングする際に使用される光学特性を示す関数を得るために現物の物体の光学特性を測定する光学特性測定装置であって、物体が載置されるテーブルと、前記物体に対して照射する光の色を少なくとも４色の中からいずれかの色に切り替えると共に、前記物体に対する光の照射方向を切り替えて、前記物体に光を照射する照射手段と、前記テーブルに載置された物体を撮影する白黒カメラと、前記白黒カメラの物体に対する撮影方向を切り替える撮影方向切替手段とを備えることを特徴とする。

また、上記構成において、前記照射手段は、光源と、前記物体を中心とする天球面上で移動可能に配置され、前記光源から出力された光を前記物体に対して射出する射出部と、少なくとも４色のカラーフィルタを切り替えて、前記光源からの光を透過させて前記射出部に導く導光部と、前記射出部を前記天球面上の任意の位置に位置決めする位置決め手段とを備えることが好ましい。

また、上記構成において、前記導光部は、前記光源からの光を前記射出部へ導く光ファイバと、少なくとも４色のカラーフィルタが配列され、いずれかのカラーフィルタが前記光ファイバの光入力端に対して位置決めされるように、前記光源と前記光ファイバとの間に回転可能に配置された回転体とを備えることが好ましい。

また、上記構成において、前記回転体は２個存在し、前記光ファイバは、各回転体に対応する２個の枝ファイバと、各枝ファイバからの光を合波して前記射出部に導く幹ファイバとを備え、前記枝ファイバは対応する回転体が備えるカラーフィルタを透過した光を前記幹ファイバに導くことが好ましい。

また、上記構成において、前記照射手段は１６色の色を切り替えることが好ましい。

また、上記構成において、前記位置決め手段は、前記テーブルの中心から水平方向に延設され、鉛直方向を第１の軸心として前記テーブルの中心に対して回転可能に取り付けられ水平アームと、先端側に前記射出部を備え、他端側が前記水平アームの先端側に取り付けられ、前記水平アームの長手方向を第２の軸心として回転可能に取り付けられたアーチ形状のアーチアームとを備えることが好ましい。

また、上記構成において、前記測定方向切替手段は、前記テーブルを、物体載置面に直交する方向を第３の軸心として所定角度回転させると共に、前記第３の軸心と直交する方向を第４の軸心として所定角度回転させることで、前記測定方向を切り替えることが好ましい。

また、上記構成において、前記撮影方向切替手段は、前記テーブルを、物体載置面に直交する方向を第３の軸心として所定角度回転させると共に、前記第３の軸心と直交する方向を第４の軸心として所定角度回転させることで、前記撮影方向を切り替えることが好ましい。

また、上記構成において、前記白黒カメラは、前記照射方向と前記撮影方向とで規定される測定条件が切り替えられる毎に物体を撮影し、前記白黒カメラにより、同一の測定条件において、色毎に撮影された物体の画像を対応付けることで少なくとも４つの色成分からなるテクスチャ画像を生成すると共に、生成したテクスチャ画像をその測定条件とを対応づけることで、物体の双方向テクスチャ関数を生成する関数生成手段を更に備えることが好ましい。

また、上記構成において、前記関数生成手段は、前記テクスチャ画像の代表値を算出し、算出した代表値をその測定条件と対応づけることで物体の双方向反射率分布関数を生成することが好ましい。

また、上記構成において、前記白黒カメラのカメラ特性を記憶するカメラ特性記憶手段と、前記照射手段により照射される光の照明光スペクトルを記憶するスペクトル記憶手段と、前記関数生成手段により生成された双方向反射率分布関数と前記カメラ特性と前記照明光スペクトルとを基に、物体の分光反射率を推定する推定手段とを更に備えることが好ましい。

本発明による画像処理システムは、仮想３次元モデルをレンダリングする際に使用される光学特性を示す関数を得るために現物の物体の光学特性を測定する光学特性測定装置であって、物体が載置されるテーブルと、前記物体に対して照射する光の色を少なくとも２色の中からいずれかの色に切り替えると共に、前記物体に対する光の照射方向を切り替えて、前記物体に光を照射する照射手段と、前記テーブルに載置された物体を撮影するＲＧＢカメラと、前記ＲＧＢカメラの物体に対する撮影方向を切り替える撮影方向切替手段とを備えることを特徴とする。

また、上記構成において、前記照射手段は、光源と、前記物体を中心とする天球面上で移動可能に配置され、前記光源から出力された光を前記物体に対して射出する射出部と、少なくとも２色のカラーフィルタを切り替えて、前記光源からの光を透過させて前記射出部に導く導光部と、前記射出部を前記天球面上の任意の位置に位置決めする位置決め手段とを備えることが好ましい。

また、上記構成において、前記導光部は、前記光源からの光を前記射出部へ導く光ファイバと、少なくとも２色のカラーフィルタが配列され、いずれかのカラーフィルタが前記光ファイバの光入力端に対して位置決めされるように、前記光源と前記光ファイバとの間に回転可能に配置された回転体とを備えることが好ましい。

また、上記構成において、前記回転体は、Ｒ回転体、Ｇ回転体、及びＢ回転体の３個の回転体であり、前記Ｒ回転体は、前記ＲＧＢカメラの分光感度特性の赤の帯域内において、各々異なる波長成分を透過させる少なくとも２種類のカラーフィルタが配列され、前記Ｇ回転体は、前記ＲＧＢカメラの分光感度特性の緑の帯域内において、各々異なる波長成分を透過させる少なくとも２種類のカラーフィルタから構成され、前記Ｂ回転体は、前記ＲＧＢカメラの分光感度特性の青の帯域内において、各々異なる波長成分を透過させる少なくとも２種類のカラーフィルタから構成され、前記光ファイバは、各回転体に対応する３個の枝ファイバと、各枝ファイバからの光を合波して前記射出部に導く幹ファイバとを備え、前記枝ファイバは対応する回転体が備えるカラーフィルタを透過した光を前記幹ファイバに導くことが好ましい。

また、上記構成において、前記位置決め手段は、前記テーブルの中心から水平方向に延設され、鉛直方向を第１の軸心として前記テーブルの中心に対して回転可能に取り付けられ水平アームと、先端側に前記射出部を備え、他端側が前記水平アームの先端側に取り付けられ、前記水平アームの長手方向を第２の軸心として回転可能に取り付けられたアーチ形状のアーチアームとを備えることが好ましい。

また、上記構成において、前記撮影方向切替手段は、前記テーブルを、物体載置面に直交する方向を第３の軸心として所定角度回転させると共に、前記第３の軸心と直交する方向を第４の軸心として所定角度回転させることで、前記撮影方向を切り替えることが好ましい。

また、上記構成において、前記ＲＧＢカメラは、前記照射方向と前記撮影方向とで規定される測定条件が切り替えられる毎に物体を撮影し、前記ＲＧＢカメラにより同一の測定条件下で撮影された色成分の異なる物体の画像を対応付けて少なくとも４つの色成分からなるテクスチャ画像を生成し、生成したテクスチャ画像をその測定条件と対応づけることで物体の双方向テクスチャ関数を生成する関数生成手段を更に備えることが好ましい。

また、上記構成において、前記関数生成手段は、前記テクスチャ画像の代表値を算出し、算出した代表値をその測定条件と対応づけることで物体の双方向反射率分布関数を生成することが好ましい。

本発明による光学特性測定装置は、仮想３次元モデルをレンダリングする際に使用される光学特性を示す関数を得るために現物の物体の光学特性を測定する光学特性測定装置であって、物体が載置されるテーブルと、前記物体に対して照射する光の色を少なくとも４色の中からいずれかの色に切り替えると共に、前記物体に対する光の照射方向を切り替えて、前記物体に光を照射する照射手段と、前記テーブルに載置された物体の蛍光特性と反射特性とを測定する分光輝度計と、前記分光輝度計の物体に対する測定方向を切り替える測定方向切替手段と、前記照射方向と前記撮影方向とで規定される測定条件が切り替えられる毎に、前記分光輝度計により測定された物体の蛍光特性と反射特性とを基に、蛍光特性を含む双方向反射率分布関数を生成する関数生成手段とを備えることを特徴とする。

また、上記構成において、前記ＲＧＢカメラのカメラ特性を記憶するカメラ特性記憶手段と、前記照射手段により照射される光の照明光スペクトルを記憶するスペクトル記憶手段と、前記関数生成手段により生成された双方向反射率分布関数と前記カメラ特性と前記照明光スペクトルとを基に、分光反射率を推定する推定手段とを更に備えることが好ましい。

本発明による光学特性測定装置は、仮想３次元モデルをレンダリングする際に使用される光学特性を示す関数を得るために現物の物体の光学特性を測定する光学特性測定装置であって、物体が載置されるテーブルと、前記物体に対して照射する光の色を少なくとも４色の中からいずれかの色に切り替えると共に、前記物体に対する光の照射方向を切り替えて、前記物体に光を照射する照射手段と、前記測定手段は、マルチスペクトルカメラであり、前記マルチスペクトルカメラの物体に対する測定方向を切り替える測定方向切替手段と、前記照射方向と前記撮影方向とで規定される測定条件が切り替えられる毎に、前記マルチスペクトルカメラにより測定された物体の蛍光特性と反射特性とを基に、蛍光特性を含む双方向反射率分布関数を生成する関数生成手段とを備えることを特徴とする。

本発明による画像処理システムは、光学特性測定装置及び画像処理装置を備える画像処理システムであって、前記光学特性測定装置は、現物の物体が載置されるテーブルと、前記物体に対して照射する光の色を少なくとも４色の中からいずれかの色に切り替えると共に、前記物体に対する光の照射方向を切り替えて、前記物体に光を照射する照射手段と、前記テーブルに載置された物体を撮影する白黒カメラと、前記白黒カメラの物体に対する撮影方向を切り替える撮影方向切替手段と、前記照射方向と前記撮影方向とで規定される測定条件が切り替えられる毎に、同一の測定条件において、前記白黒カメラにより色毎に撮影された画像を対応付けて少なくとも４つの色成分からなるテクスチャ画像を生成する共に、生成したテクスチャ画像をその測定条件とを対応づけることで、物体の光学特性を示す関数を生成する関数生成手段とを備え、前記画像処理装置は、前記関数生成手段により生成された光学特性を示す関数を記憶する関数記憶手段と、仮想３次元空間内に予め生成された仮想３次元モデルを記憶するモデル記憶手段と、前記光学特性を示す関数を用いて前記仮想３次元モデルをレンダリングするレンダリング手段とを備えることを特徴とする。

また、上記構成において、前記レンダリング手段によりレンダリングされた仮想３次元モデルを表示する多原色表示装置を更に備えることが好ましい。

本発明による画像処理システムは、光学特性測定装置及び画像処理装置を備える画像処理システムであって、前記光学特性測定装置は、現物の物体が載置されるテーブルと、前記物体に対して照射する光の色を少なくとも２色の中からいずれかの色に切り替えると共に、前記物体に対する光の照射方向を切り替えて、前記物体に光を照射する照射手段と、前記テーブルに載置された物体を撮影するＲＧＢカメラと、前記ＲＧＢカメラの物体に対する撮影方向を切り替える撮影方向切替手段と、前記照射方向と前記撮影方向とで規定される測定条件が切り替えられる毎に、同一の測定条件において、前記ＲＧＢカメラにより撮影された色成分の異なる物体の画像を対応付けて少なくとも４つの色成分からなるテクスチャ画像を生成し、生成したテクスチャ画像をその測定条件とを対応づけることで物体の光学特性を示す関数を生成する関数生成手段とを備え、前記画像処理装置は、前記関数生成手段により生成された光学特性を示す関数を記憶する関数記憶手段と、仮想３次元空間内に予め生成された仮想３次元モデルを記憶するモデル記憶手段と、前記光学特性を示す関数を用いて前記仮想３次元モデルをレンダリングするレンダリング手段とを備えることを特徴とする。

また、上記構成において、前記レンダリング手段によりレンダリングされた仮想３次元モデルを表示する多原色表示装置を更に備えることが好ましい。

請求項１記載の発明によれば、照射方向を順次切り替えてテーブルに載置された物体に対して少なくとも４色の光が順次切り替えられて照射されると共に、照射方向及び撮影方向によって規定される測定条件が順次切り替えられて白黒カメラにより物体の画像が撮影されているため、各測定条件に対して４つの色成分からなるテクスチャ画像を容易に得ることができる。そのため、特殊なカメラを用いなくとも、比較的安価な白黒カメラを用いて、マルチバンドの色成分を有する光学特性を示す関数を容易に得ることができる。

請求項２記載の発明によれば、物体を中心とする天球面上で移動可能に配置され、光源からの光を物体に射出する射出部を備えているため、光源自体を天球面上に移動可能に配置する場合に比べて、弱い力で照射方向を変更することができる。

請求項３記載の発明によれば、少なくとも４色のカラーフィルタが配列された回転体を回転させ、カラーフィルタを光ファイバの入力端に位置決めすることで、物体に照射する光の色が切り替えられるため、かかる色の切り替えを簡便な操作により行うことができる。

請求項４記載の発明によれば、２個の回転体と各回転体に対応する枝ファイバ及び枝ファイバからの光を合波する幹ファイバにより光ファイバが構成されているため、２種類の光を合成して得られる色の光を物体に照射することができ、１回の撮影で２バンドの画像を得ることができる。

請求項５記載の発明によれば、特殊なカメラを用いなくとも、公知の白黒カメラを用いて１６色のマルチバンドの色成分を有する光学特性を示す関数を得ることができる。

請求項６記載の発明によれば、水平アームとアーチアームとを備えているため２つの自由度で光の照射方向を調節することができる。

請求項７記載の発明によれば、テーブルが物体載置面に直交する方向を第３の軸心として回転され、第３の軸心に対して直交する方向を第４の軸心として回転されるため、２つの自由度で測定方向を調節することができる。

請求項８記載の発明によれば、白黒カメラにより撮影された画像から、物体の双方向テクスチャ関数を自動的に生成することができる。

請求項９記載の発明によれば、白黒カメラにより撮影された画像から、物体の双方向反射率分布関数を自動的に生成することができる。

請求項１０記載の発明によれば、マルチバンドの双方向反射率分布関数を用いた分光反射率の高精度な推定結果を得ることができる。

請求項１１記載の発明によれば、照射方向を順次切り替えてテーブルに載置された物体に対して少なくとも２色の光が順次切り替えられて照射されると共に、照射方向及び撮影方向によって規定される測定条件が順次切り替えられてＲＧＢカメラにより物体の画像が撮影されているため、各測定条件に対して４つの色成分からなるテクスチャ画像を容易に得ることができる。そのため、特殊なカメラを用いなくとも、比較的安価なＲＧＢカメラを用いて、マルチバンドの色成分を有する光学特性を示す関数を容易に得ることができる。

請求項１２記載の発明によれば、物体を中心とする天球面上で移動可能に配置され、光源からの光を物体に射出する射出部を備えているため、光源自体を天球面上に移動可能に配置する場合に比べて、弱い力で照射方向を変更することができる。

請求項１３記載の発明によれば、少なくとも２色のカラーフィルタが配列された回転体を回転させ、カラーフィルタを光ファイバの入力端に位置決めすることで、物体に照射する光の色が切り替えられるため、かかる色の切り替えを簡便な操作により行うことができる。

請求項１４記載の発明によれば、１回の撮影で３バンドの画像を得ることができるため、撮影回数を少なくすることができる。また、Ｒ回転体〜Ｂ回転体は、各々、少なくとも２種類のカラーフィルタを備えているため、少なくとも６バンドの画像を得ることができる。

請求項１５記載の発明によれば、水平アームとアーチアームとを備えているため２つの自由度で光の照射方向を調節することができる。

請求項１６記載の発明によれば、テーブルが物体載置面に直交する方向を第３の軸心として回転され、第３の軸心に対して直交する方向を第４の軸心として回転されるため、２つの自由度で測定方向を調節することができる。

請求項１７記載の発明によれば、ＲＧＢカメラにより撮影された画像から、物体の双方向テクスチャ関数を自動的に生成することができる。

請求項１８記載の発明によれば、ＲＧＢカメラにより撮影された画像から、物体の双方向反射率分布関数を自動的に生成することができる。

請求項１９記載の発明によれば、マルチバンドの双方向反射率分布関数を用いた分光反射率の高精度な推定結果を得ることができる。

請求項２０記載の発明によれば、分光放射輝度計を用いて物体を測定しているため、物体の蛍光特性を含めた反射特性関数を求めることができる。

請求項２１記載の発明によれば、マルチスペクトルカメラを用いて物体を測定しているため、物体の蛍光特性を含めた双方向反射率分布関数を精度よく求めることができる。

請求項２２、２４記載の発明によれば、マルチバンドの光学特性を示す関数を用いたレンダリングを行い得る画像処理システムを提供することができる。

請求項２３、２５記載の発明によれば、マルチバンドの光学特性を示す関数を用いてレンダリングされた画像が多原色表示装置により表示されるため、よりリアルなＣＧ画像を表現することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態による画像処理システムについて説明する。

（実施の形態１）
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１による画像処理システムの全体構成図を示し、（ｂ）は光源部の詳細を示す図面である。本画像処理システムは、光学特性測定装置１及び画像処理装置２を備えている。光学特性測定装置１は、物質を撮影する撮影装置３及び撮影装置３を制御する制御装置４を備えている。

撮影装置３は、ベース１０と、ベース１０の上側（＋Ｎ方向）に配設されたテーブル２０と、テーブル２０の物質載置面の向きを切り替える切替部３０と、テーブル２０の上方から、物質に対して光を照射する照射部４０と、試料を撮影するカメラ５０と、ベース１０の下方（−Ｎ方向）に配設された台座６０と、装置全体を覆う暗箱７０とを備えている。

ベース１０は、円盤形形状であり、その中心部からは円筒状のシャフト１１が立設されている。テーブル２０は、物質が載置される物質載置面を有する円盤状の部材である。切替部３０、シャフト１１に対してテーブル２０を支持し、水平方向に長尺の支持板２１を備えている。支持板２１は、シャフト１１の上端によって、中心部２１ａが軸支され、水平面上（Ｕ−Ｖ平面上）をθ１方向に回転可能に配設されている。シャフト１１にはモータＭ１（図１では省略、参照）が内蔵され、支持板２１は、このモータＭ１の駆動力を受け、θ１方向に回転され、位置決めされる。これにより、テーブル２０は、シャフト１１の長手方向を回転軸（軸心）Ｚ１として、θ１方向に回転される。

支持板２１の一端側には、平板状の立設板２２，２３が立設されている。立設板２２，２３には、シャフト２４が水平方向に貫通されている。シャフト２４の一端には、テーブル２０が接続され、他端には、モータＭ２が接続されている。モータＭ２は、例えばステッピングモータが採用されている。モータＭ２及びシャフト２４は、カップリング（図略）を介して接続されている。シャフト２４は、モータＭ２の駆動力により、θ２方向に回転され、位置決めされる。これにより、テーブル２０は、切替部３０に対し、シャフト２４の長手方向を回転軸（軸心）Ｚ２として、θ２方向に回転する。

照射部４０は、一端にシャフト１１が貫通された水平方向に長尺の水平アーム４１と、水平アーム４１の他端に鉛直方向（＋Ｎ方向）に立設された連結板４２と、連結板４２の一端に回転軸Ｚ３に対して回転可能に接続されたアーチアーム４３と、暗箱７０の外部に配設された光源部４４と、アーチアーム４３を回転させるモータＭ３と、光源部４４とを備えている。

モータＭ３は、例えばステッピングモータが採用され、アーチアーム４３を、回転軸Ｚ３を中心としてθ３方向に回転させる。アーチアーム４３は、長手方向を連結板４２の長手方向と平行に位置決めしたとき、光軸Ｌ１が中心部２１ａを照射するアーチ形状を有している。また、アーチアーム４３は、先端部に、射出口４５が形成されている。シャフト１１には、モータＭ４（図１では省略、図３参照）が内蔵され、水平アーム４１は、このモータＭ４の駆動力を受け、θ１方向に回転され、位置決めされる。

光源部４４は、２個の光源４４１，４４２及び光源４４１，４４２（図略）を覆う箱４４３を備える。箱４４３の前面４４３ａには、光源４４１，４４２の各々からの光を外部に射出する孔４４１ａ，４４２ａが形成されている。光源４４１，４４２は、キセノン光源、メタルハライドランプ、発光ダイオード、又はレーザダイオード等が採用される。但し、キセノン光源は、可視域で連続した強度分布を持つため、光源４４１，４４２として好ましい。

前面４４３ａには光源４４１，４４２に対応する回転ターレット（回転体）４４４，４４５が配設されている。回転ターレット４４４，４４５は、円盤状であり、外周に沿って各々８個の孔４４４ａ，４４５ａが形成されている。回転ターレット４４４，４４５は、矢印符号で示すθ４，θ５方向に回転可能に前面４４３ａに取り付けられている。そして、回転ターレット４４４，４４５はモータＭ５，Ｍ６（図３参照）からの駆動力を受け、θ４，θ５方向に回転され、位置決めされる。

回転ターレット４４４，４４５の８個の孔４４４ａ，４４５ａには各々異なる波長の光を透過するバンドパスフィルタ（カラーフィルタ）４７１〜４７１６が取り付けられている。図２は、バンドパスフィルタ４７１〜４７１６の分光透過率を示すグラフであり、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は透過率を示している。このグラフには１６個の山状の曲線Ｇ１〜Ｇ１６が記されている。曲線Ｇ１から曲線Ｇ１６に向かうにつれて、各曲線はピークに対する波長が大きくなっている。そして、曲線Ｇ１〜曲線Ｇ１６は、各々バンドパスフィルタ４７１〜４７１６の分光透過率を示している。なお、本実施の形態では回転ターレット４４４は、バンドパスフィルタ４７１〜４７８を備え、回転ターレット４４５は、バンドパスフィルタ４７９〜４７１６を備えていることにする。但し、これは、一例に過ぎず、バンドパスフィルタ４７１〜４７１６をいずれの回転ターレットに配列するかに関しては特に限定はない。なお、バンドパスフィルタ４７１〜４７１６を纏めて呼ぶ場合は、バンドパスフィルタに４７の参照符号を付す。

光源部４４と射出口４５との間には、光ファイバ４６が配設されている。光ファイバ４６は、光源４４１，４４２からの光を受光する枝ファイバ４６２，４６３と、枝ファイバ４６２，４６３からの光を合波して射出口４５に導く幹ファイバ４６１とを備えている。

枝ファイバ４６２，４６３は、各々の入力端が、前面４４３ａの孔４４１ａ，４４２ａに対向するように配設されている。

幹ファイバ４６１の射出口４５側の先端４６１ａは、ファイバフォルダ４８により、アーチアーム４３と取り付けられている。先端４６１ａの前方には、先端４６１ａから水平方向に出力された光を９０度反射させ、テーブル２０側へと導く反射ミラー４９が取り付けられている。

従って、いずれかのバンドパスフィルタ４７を孔４４１ａ，４４２ａに対向するように位置決めすれば、位置決めされたバンドパスフィルタを透過する色の光が、光ファイバ４６を介して射出口４５から射出されるため、所望する色の光をテーブル２０に載置される物体に対して照射することができる。なお、光源４４１，４４２を同時に点灯させてもよいし、一方を消灯させてもよい。同時に点灯させた場合は、回転ターレット４４４のバンドパスフィルタ４７を透過する色の光と回転ターレット４４５のバンドパスフィルタ４７を透過する色の光とを合成した色の光を、射出口４５から射出させることができる。これにより、物質に対して照射する光の色の種類を増やすことができる。

図１に示す暗箱７０は、直方体状であり、側面には、テーブル２０に載置された物体をカメラ５０で撮影するための撮影孔７１が形成されている。カメラ５０は、白黒カメラであり、本実施の形態では浜松ホトニクス社製「ＯＲＣＡ ＥＲ−１３８４」を採用することができる。なお、暗箱７０は、直方体状に限定されず、例えばドーム形状のように装置全体を覆うことができる形状であれば、どのような形状を有していてもよい。

図３は、図１に示す画像処理システムの電気的構成を示すブロック図である。撮影装置３は、図１に示すモータＭ１〜Ｍ６、及び光源４４１，４４２を備えている。制御装置４は、モータコントローラ４０１、モータドライバ４０２〜４０７、及び光源ドライバ４０８，４０９を備えている。

モータドライバ４０２は、モータコントローラ４０１の制御の下、モータＭ１の駆動電流を生成し、テーブル２０を図１に示すθ１方向に回転させる。モータドライバ４０３は、モータコントローラ４０１の制御の下、モータＭ２の駆動電流を生成し、テーブル２０を図１に示すθ２方向に回転させる。モータドライバ４０４は、モータコントローラ４０１の制御の下、モータＭ３の駆動電流を生成し、アーチアーム４３を図１に示すθ３方向に回転させる。モータドライバ４０５は、モータコントローラ４０１の制御の下、モータＭ４の駆動電流を生成し、水平アーム４１を図１に示すθ１方向に回転させる。モータドライバ４０６は、モータコントローラ４０１の制御の下、モータＭ５の駆動電流を生成し、回転ターレット４４４を図１に示すθ４方向に回転させ、位置決めする。モータドライバ４０７は、モータコントローラ４０１の制御の下、モータＭ６の駆動電流を生成し、回転ターレット４４５を図１に示すθ５方向に回転させ、位置決めする。

モータコントローラ４０１は、画像処理装置２から種々の制御信号を受信し、その信号に応じてモータドライバ４０２〜４０７を制御する。

光源ドライバ４０８は、画像処理装置２からの制御信号を基に、駆動電流を生成し、光源４４１を点灯させる。光源ドライバ４０９は、画像処理装置２からの制御信号を基に、駆動電流を生成し、光源４４２を点灯させる。

画像処理装置２は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）２０１、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２０２、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）２０３、入力装置２０４、ビデオキャプチャボード２０５、表示装置２０６、記録媒体駆動装置２０７、外部記憶装置２０８及び入出力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）２０９を備える通常のコンピュータから構成されている。

ＣＰＵ２０１〜Ｉ／Ｆ２０９は、コントロールバス、アドレスバス及びデータバスからなるバスラインにより、種々のデータが相互に送受信可能に接続されている。ビデオキャプチャボード２０５は、カメラ５０によって撮影された物体の画像を、例えば、ＩＥＥＥ１３９４規格のケーブルを介して取得する。

入力装置２０４は、キーボード及びマウス等から構成されている。表示装置２０６は、多原色表示装置から構成される。なお、多原色表示装置に代えて、ＣＲＴ（陰極線管）、プラズマディスプレイ又は液晶パネル等を採用してもよい。

記録媒体駆動装置２０７は、ハードディスクから構成され、オペレーティングシステム等のプログラムを記憶する。記録媒体駆動装置２０７は、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ及びＤＶＤ−ＲＯＭ等の記録媒体からデータを読み込むとともに、記録媒体に対してデータ書き込みを行う装置である。

Ｉ／Ｆ２０９は、例えば、ＲＳ−２３２Ｃのシリアルインターフェイスであり、画像処理装置２をＲＳ−２３２Ｃケーブルを介して制御装置４に接続させる。

図４（ａ）は、撮影装置３を簡略化して示した図面であり、図４（ｂ）はテーブル２０の部分の拡大模式図である。なお、図４において、テーブル２０には物質として繊維からなる試料Ｓが載置されているものとする。ＦＬは試料Ｓの繊維の方向（縦糸又は横糸方向）を示している。なお、試料Ｓは、回転軸Ｚ２がＶ軸状にあるとき、繊維の方向ＦＬがＵ軸と平行になるようにテーブル２０に載置される。従って、角度αは、Ｕ軸に対するテーブル２０のθ１方向の回転角度を示すと共に、Ｕ軸と繊維の方向ＦＬとのなす角度を示す。図４（ｂ）に示すように、角度βはテーブル２０の法線ベクトルＮ１とＮ軸とのなす角度、すなわち、テーブル２０のθ２方向に対する回転角度を示す。

角度ｍは、アーチアーム４３とＵ−Ｖ平面とのなす角度を示す。角度ｎはＵ軸と水平アーム４１とのなす角度を示す。角度γは中心Ｏ及び射出口４５を結ぶ線分Ｒ１のＵ−Ｖ平面への正射影Ｒ２と、線分Ｒ１とのなす角度を示す。角度δはＵ軸と正射影Ｒ２とのなす角度を示す。従って、角度γ及び角度δは、角度ｍ及び角度ｎによって一意に決定される。

カメラ５０の光軸はＵ軸上に設定されている。但し、カメラ５０の光軸は、これに限定されず、Ｎ軸上に設定してもよいし、Ｖ軸上に設定してもよいし、いずれにせよ、天球面Ｂ１上の一点と、試料Ｓとを結ぶ直線上に光軸がくるようにカメラ５０が設置されていればよい。なお、天球面Ｂ１は、説明の便宜のために設定したものであり、実際に存在するものではない。

図５及び図６は、本画像処理システムが、テーブル２０に載置された物体としての布からなる試料Ｓを撮影するときの動作を示すフローチャートである。以下、図５及び図６を用いて、光学特性測定装置１の動作について説明する。

ステップＳ１において、画像処理装置２は、バンドパスフィルタ４７１が光源部４４の前面４４３ａの孔４４１ａに位置決めされるように回転ターレット４４４を回転させる。なお、本実施の形態では、画像処理装置２は、バンドパスフィルタ４７１〜４７８が、この順番で、孔４４１ａに位置決めされるように、回転ターレット４４４を回転させた後、バンドパスフィルタ４７９〜４７１６が、この順番で孔４４２ａに位置決めされるように、回転ターレット４４５を回転させるものとする。

ステップＳ２において、画像処理装置２は、テーブル２０のθ１方向に対する角度αを設定し、モータＭ１を駆動させ、テーブル２０をθ１方向に回転させる。本実施の形態では、角度αは例えば５度ずつ増加される。

ステップＳ３において、画像処理装置２は、モータＭ２を駆動させ、テーブル２０のθ２方向に対する角度βを設定し、テーブル２０をθ２方向に回転させる。本実施の形態では、角度βは例えば１５度ずつ増加される。

ステップＳ４において、画像処理装置２は、モータＭ３を駆動させ、アーチアーム４３のθ３方向に対する角度ｍを設定し、アーチアーム４３をθ３方向に回転させる。本実施の形態では、角度ｍは例えば５度ずつ増加される。

ステップＳ５において、画像処理装置２は、モータＭ４を駆動させ、水平アーム４１のθ１方向に対する角度ｎを設定し、水平アーム４１をθ１方向に回転させる。本実施の形態では、角度ｎは例えば１５度ずつ増加される。

ステップＳ６において、画像処理装置２は、光源４４１を所定光量で点灯させ、カメラ５０にテーブル２０に載置された試料Ｓを撮影させる。撮影が終了すると、光源４４１を消灯させる。なお、テーブル２０が位置決めされる毎に光源４４１は点灯されているが、常時、光源４４１を点灯させてもよい。これにより、光源４４１の制御が簡略化される。

ステップＳ７において、画像処理装置２は、カメラ５０によって撮影された物体画像を取得し、撮影したときの角度α及び角度β（測定方向）と、角度ｍ及び角度ｎに対応する角度γ及び角度δ（照射方向）とを対応付けてＲＡＭ２０２、或いは外部記憶装置２０８に記憶する。なお、請求項８で示す測定条件とは、角度α〜角度δによって規定される条件である。

ステップＳ８において、画像処理装置２は、角度δが最終角度に達しているか否かを判断し、最終角度に達している場合（ステップＳ８でＹＥＳ）、角度δに初期値を設定する（ステップＳ９）。一方、角度δが最終角度に達していない場合（ステップＳ８でＮＯ）、ステップＳ５に戻り、再度、角度δの設定を行う。なお、本実施の形態では、角度δは、初期値として０度が設定され、最終角度として３６０度が設定されており、０度から３６０度まで１５度単位で順次設定されていく。また、角度δは図４（ａ）で示すＵ軸が基準とされ、左回りに増加するものとする。

ステップＳ１０において、画像処理装置２は、角度γが最終角度に達しているか否を判定し、最終角度に達している場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）、角度γを初期値に設定する（ステップＳ１１）。一方、ステップＳ１０において、角度γが最終角度に達していない場合（ステップＳ１０でＮＯ）、処理がステップＳ４に戻される。なお、本実施の形態では、角度γは、初期値として−９０度が設定され、最終角度として９０度が設定されており、−９０度から９０度まで５度単位で順次設定されていく。また、角度γは、線分Ｒ１がＮ軸上にあるときを０度とする。

ステップＳ１２において、画像処理装置２は、角度βが最終角度に達しているか否かを判断し、最終角度に達している場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）、角度βに初期値を設定する（ステップＳ１３）。一方、角度βが最終角度に達していない場合（ステップＳ１２でＮＯ）、ステップＳ３に戻り、再度、角度βの設定を行う。なお、本実施の形態では、角度βは、初期値として−９０度が設定され、最終角度として９０度が設定されており、−９０度から９０度まで５度単位で順次設定されていく。また、角度βは図４（ｂ）で示すＮ軸が基準とされ、右回りに増加するものとする。

ステップＳ１４において、画像処理装置２は、角度αが最終角度に達しているか否かを判断し、最終角度に達している場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）、処理をステップＳ１５に進める。一方、角度αが最終角度に達していない場合（ステップＳ１４でＮＯ）、ステップＳ２に戻り、再度、角度αの設定を行う。なお、本実施の形態では、角度αは、初期値として０度が設定され、最終角度として３６０度が設定されており、０度から３６０度まで１５度単位で順次設定されていく。また、角度αは図４（ａ）で示すＵ軸が基準とされ、右回りに増加するものとする。

図７、図８、及び図９は、光学特性測定装置１により取得され、画像処理装置２により記憶されるデータのデータ構造を示した図面である。図７に示す第１のテーブルは、角度αが０〜３６０度の範囲において１５度刻みで表した値が各行の項目とされ、角度βが−９０度〜９０度の範囲において５度刻みで表した値が各列の項目とされている。そして、第１のテーブルの各フィールドには、第２のテーブルを特定するためのインデックスが記憶されている。図７では、アルファベットＴに各フィールドの行番号及び列番号を添え字としたものが、第２のテーブルを特定するためのインデックスとされている。例えば、インデックスＴ００は０行０列のフィールドに記憶されたインデックスであるため、添え字として「００」が記載されている。

図８に示す第２のテーブルは、複数のテーブルから構成され、各テーブルは、インデックスが付与されており、このインデックスは、第１のテーブルの各フィールドに記憶されたインデックスと対応づけられている。

第２のテーブルは、角度γが−９０度〜９０度の範囲において５度刻みで表した値が各列の項目とされ、角度δが０度〜３６０度の範囲において１５度刻みで表した値が各行の項目とされている。第２のテーブルの各フィールドには、光学特性測定装置１により撮影されたデータが記憶されている。

図９は、光学特性情報のデータ構造を示している。図９に示すように光学特性情報は、ＦＩ１〜ＦＩ１６で示す合計１６個のフィールドを備えている。フィールドＦＩ１〜ＦＩ１６の各々には、バンドパスフィルタ４７１〜４７１６を透過した光で試料Ｓを照射したときにカメラ５０により撮影された試料Ｓの画像が記憶されている。

例えば、図８に示す第２のデーブルにおいて、角度γが−９０度、角度δが０度に対応するフィールドに格納されたデータは、角度αが０度、角度βが０度、角度γが−９０度、角度δが０度のときにカメラ５０により撮影された試料Ｓの画像が記憶されている。

なお、図７及び図８では、角度β及び角度γの刻み幅を５度毎に、角度α及び角度γの刻み幅を１５度毎に設定しているが、これに限定されず、光学特性測定装置１の水平アーム４１等の分解能に応じて、より細かな刻み幅にしてもよいし、より大きな刻み幅にしてもよいし、さらには、例えば、０〜４５度の範囲では５度刻み、４５度〜９０度の範囲では、１０度刻みというように角度範囲に応じて、刻み幅を適宜変更してもよい。

図１０は、画像処理装置２の機能ブロック図を示している。画像処理装置２は、記憶部１００及びプログラム実行部５００、及び表示部３００を備えている。なお、記憶部１００は、図３に示すＲＡＭ２０２、ＲＯＭ２０３、及び外部記憶装置２０８から構成されている。プログラム実行部５００は、図３に示すＣＰＵ２０１から構成されている。表示部３００は図３に示す表示装置２０６から構成されている。

記憶部１００は、画像記憶部１０１、関数記憶部１０２、モデル記憶部１０３を備えている。プログラム実行部５００は、演算部２０１、レンダリング処理部５０２、及び撮影機構制御部５０３を備えている。これらの機能は、ＣＰＵ２０１が外部記憶装置２０８に記憶されたオペレーティングシステム及び画像処理プログラムを実行することで実現される。

画像記憶部１０１は、図７に示す第１のテーブル、図８に示す第２のテーブルを記憶している。演算部２０１は、画像記憶部１０１に記憶されたデータを用いて、ＢＴＦを作成し、関数記憶部１０２に記憶させる。詳細には、第２のテーブルに記憶された１６種類の各画像に対し、各画像の重心を中心として所定行×所定列の画素からなる画像を取り出し、取り出した画像を、対応する角度α〜角度δと対応付けてＢＴＦを作成し、関数記憶部１０２に記憶させる。関数記憶部１０２は、演算部２０１により作成されたＢＴＦを記憶する。これにより、１６個の色成分を有するＢＴＦ、すなわち１６バンドのＢＴＦを作成することができる。

モデル記憶部１０３は、コンピュータ上に設定された仮想３次元空間内において予め作成された仮想３次元モデルの形状を特定するための種々のデータ、例えば、仮想３次元モデルの表面に設定された複数の３角形又は４角形等からなるポリゴンの各々の頂点の座標及び各頂点を結ぶ稜線等を記憶するとともに、仮想３次元空間内に設定された仮想光源、仮想カメラの座標を記憶する。仮想３次元空間は、それぞれ直交するＮ´、Ｕ´及びＶ´の３軸からなる座標系で表され、それぞれ、図１及び図４（ａ）（ｂ）に示すＮ、Ｕ及びＶ軸に対応している。

レンダリング処理部５０２は、関数記憶部１０２に記憶されたＢＴＦを読み出し、３次元空間内に設定した仮想スクリーン上に仮想３次元モデルをレンダリングし、表示部３００に表示させる。

撮影機構制御部５０３は、モータコントローラ４０１に制御信号を出力することにより、テーブル２０を、θ１及びθ２方向に対して、所定角度回転させて位置決めする。また、水平アーム４１をθ１方向に対して、所定角度回転させて位置決めすると共に、アーチアーム４３をθ３方向に対して、所定角度回転させて位置決めする。また、撮影機構制御部５０３は、光源４４１，４４２を所定タイミング、例えば、試料Ｓを撮影する直前に光源４４１，４４２のいずれかを点灯させ、撮影終了時に光源４４１，４４２を消灯させ、光源４４１，４４２の点灯制御を行う。表示部３００は、表示装置２０６から構成されている。

図１１は、レンダリング処理部５０２の処理を示したフローチャートである。本フローチャートでは、仮想３次元モデルとして、図１３に示す仮想人体モデルＴＯが着服するドレスＤＯを採用するとともに、試料ＳとしてドレスＤＯの生地を採用している。ステップＳ２０１において、レンダリング処理部５０２は、仮想３次元空間内に仮想スクリーンを設定する。ここで、仮想スクリーンは、仮想３次元空間内の仮想カメラＶＣ及び仮想３次元モデル間の所定の位置に設定され、所定の解像度を有する矩形状の領域である。

ステップＳ２０２において、レンダリング処理部５０２は、仮想スクリーン上から１つの画素を抽出する。この場合、レンダリング処理部５０２は、例えば、仮想カメラＶＣの視線方向から見て仮想スクリーン上の一番左上に位置する画素を抽出する。

ステップＳ２０３において、仮想スクリーン上に設定した画素と、仮想カメラＶＣとを結ぶ直線上に仮想３次元モデルが存在するか否かを判定し、仮想３次元モデルが存在する場合（ステップＳ２０３でＹＥＳ）、上記直線と仮想３次元モデルとの交点を注目点ＣＰ´として設定する（ステップＳ２０４）。一方、上記直線と仮想３次元モデルとの交点が存在しない場合（ステップＳ２０３でＮＯ）、レンダリング処理部５０２は、仮想スクリーン上から次の画素を抽出する。この場合、レンダリング処理部５０２は、例えば右隣に隣接する画素を次の画素として順次抽出していき、１ライン分の全画素が抽出されると、この１ライン分の下の１ラインの一番左に位置する画素を次の画素として抽出する。

ステップＳ２０５において、レンダリング処理部５０２は、仮想３次元モデルの表面に設定した注目点ＣＰ´における角度α´〜δ´を算出する。

図１２は、角度α´〜δ´が算出される様子を説明するための図面である。法線ベクトルＮ１´は、ポリゴンＰのポリゴン面ＰＳに対する法線ベクトルを示し、図４（ａ）、（ｂ）に示すＮ１に対応している。角度α´及び角度β´は、図４（ａ）及び（ｂ）に示す角度α及び角度βに対応し、角度γ´及び角度δ´は、図４（ａ）に示す角度γ及び角度δに対応し、ポリゴンＰのポリゴン面ＰＳは、現物の試料Ｓの表面（すなわち、試料載置面）に対応している。

ＶＣは仮想カメラであり、ＶＬは仮想光源である。仮想カメラＶＣの視線は、Ｕ´軸上であって、注目点ＣＰ´方向に設定されている。ベクトルＬは、仮想光源ＶＬと注目点ＣＰ´とを結ぶベクトルであり、ベクトルＬ１は、ベクトルＬのＵ´−Ｖ´平面への正射影ベクトルであり、ベクトルＦＬ´は、繊維の方向ＦＬに対応し、ベクトルＦＬＨは、ベクトルＦＬ´のＵ´―Ｖ´平面への正射影ベクトルである。さらに、注目点ＣＰ´は、図４（ａ）に示す中心Ｏに対応し、Ｕ´，Ｖ´，Ｎ´軸は、それぞれ、図４（ａ）、（ｂ）に示すＵ，Ｖ，Ｎ軸に対応している。

レンダリング処理部５０２は、仮想３次元モデルの表面上に注目点ＣＰ´を設定し、注目点ＣＰ´を含むポリゴンＰの各頂点Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３の座標から、ポリゴン面ＰＳに対する法線ベクトルＮ１´を算出し、仮想光源ＶＬの座標及び注目点ＣＰ´の座標からベクトルＬを算出する。そして、レンダリング処理部５０２は、ベクトルＬ及びベクトルＬ１間の角度γ´を算出し、ベクトルＬ１及びＵ´軸間の角度δ´を算出し、ベクトルＦＬＨ及びＵ´軸間の角度α´を算出し、法線ベクトルＮ１´及びＮ´軸間の角度β´を算出して、注目点ＣＰ´における角度α´〜δ´を算出する。

ステップＳ２０６において、レンダリング処理部５０２は、ステップＳ２０５で算出した角度α´〜δ´に対応するＢＴＦの出力値が関数記憶部１０２に存在するか否かを判定し（ステップＳ２０６）、角度α´〜δ´に対応するＢＴＦの出力値が関数記憶部１０２に存在する場合（ステップＳ２０６でＹＥＳ）、存在するＢＴＦの出力値を読み出し（ステップＳ２０７）、読み出したＢＴＦの出力値と、ユーザによって指定された色とから、ステップＳ２０２又はステップＳ２１０で設定した仮想スクリーン上の画素のＲＧＢ値を算出する（ステップＳ２０８）。

一方、ステップＳ２０６において、レンダリング処理部５０２は、ステップＳ２０５で算出した角度α´〜δ´に対応するＢＴＦの出力値が関数記憶部１０２に存在しないと判定した場合（ステップＳ２０６でＮＯ）、算出した角度α´〜δ´に対応するＢＴＦの出力値を、当該角度α´〜δ´に近い角度に対応するＢＴＦの出力値を補間することにより算出し（ステップＳ２０９）、算出したシェーディング情報とユーザによって設定された色とから、ステップＳ２０２又はステップＳ２１０で設定した仮想スクリーン上の画素のＲＧＢ値を算出する。

ステップＳ２１０において、レンダリング処理部５０２は、仮想スクリーン上の全ての画素に対して画素データを設定したか否かを判定し、全ての画素に対しＲＧＢ値を算出している場合（ステップＳ２１０でＹＥＳ）、ステップＳ２１１に処理を進める。

一方、ステップＳ２１０において、レンダリング処理部５０２は、仮想スクリーン上の全画素に対するＲＧＢ値の算出が終了していないと判定した場合（ステップＳ２１０でＮＯ）、仮想スクリーン上から次の画素データを抽出し（ステップＳ２１１）、ステップＳ２０３に戻る。

ステップＳ２１２において、レンダリング処理部５０２は、仮想スクリーン上にレンダリングされた仮想３次元モデルを表示部３００に表示する。この場合、図１３に示すような画像が表示される。レンダリング処理部５０２は、現物の試料を撮影することにより取得されたＢＴＦを用いて、レンダリングを行っているため、布の光学異方性を高精度に再現することができる。そのため、図１３に示すように、ドレスＤＯの先端部分や胸の部分のプリーツにシェーディングが美しく施された画像を得ることができる。

以上説明したように、実施の形態１による画像処理システムによれば、バンドパスフィルタ４７１〜４７１６を切り替えて試料Ｓを撮影しているため、１６バンドのＢＴＦを得ることができる。

（実施の形態２）
実施の形態２による画像処理システムは、ＢＴＦに代えてＢＲＤＦを算出し、算出したＢＲＤＦを用いてレンダリング処理を行うことを特徴としている。図１４は、実施の形態２による画像処理システムのブロック図を示している。

演算部２０１は、第２のテーブルのフィールドＦＩ１〜ＦＩ１６に記憶された各画像を構成する各画素の輝度の平均値を算出し、算出した平均値を対応する角度α〜角度δと対応付けてＢＲＤＦを作成し、関数記憶部１０２に記憶させる。これにより、１６個の色成分を有するＢＲＤＦ、すなわち１６バンドのＢＲＤＦを作成することができる。

レンダリング処理部５０２は、関数記憶部１０２に記憶されたＢＲＤＦを用いて仮想３次元モデルをレンダリングする。

カメラ特性記憶部１０４は、カメラ５０のカメラ特性を記憶している。カメラ特性としてはカメラ５０の分光感度、及びカメラ５０のトーンカーブを用いることができる。図１５（ａ）はカメラ５０の分光感度を示したグラフであり、縦軸は感度を示し、横軸は波長を示している。図１５（ｂ）はカメラ５０のトーンカーブを示したグラフであり、縦軸はカメラ５０が出力する階調（０〜２５０）を示し、横軸はカメラ５０が受光する光量（０〜０．１）を示している。

図１４に示すスペクトル記憶部１０５は、光源４４１，４４２の照明光スペクトルを記憶している。図１６は照明光スペクトルを示したグラフであり、縦軸は光量を示し、横軸は波長を示している。

推定部５０４は、関数記憶部１０２に記憶されたＢＲＤＦとカメラ特性記憶部１０４に記憶されたカメラ特性とスペクトル記憶部１０５に記憶された照明光スペクトルとを用いて試料Ｓの分光反射率を推定する。なお、分光反射率の推定については公知であるため説明は省略する。

図１７は、分光反射率の推定結果を示すグラフであり、細線は推定結果を示し、太線は分光計による分光反射率の実測値を示している。また、縦軸は反射率を示し、横軸は波長を示している。図１７に示すように、１６バンドのＢＲＤＦを用いて推定された分光反射率は、実測値とほぼ一致しており、極めて高精度な推定結果が得られていることが分かる。

図１８は、試料Ｓとして赤のサテンを用いた場合に演算部２０１により算出されたＢＲＤＦを表した図面である。（ａ）は角度α〜角度δの配列を示し、（ｂ）は（ａ）に示す正方形により角度α〜角度δを配列した場合における、ＢＲＤＦの出力値を示している。

（ａ）において正方形の左上の頂点が原点である。そして、（ａ）に示す正方形は１６個の正方形により格子状に分割され、これらの正方形は更に１６個に正方形により格子状に分割されている。大きい方の正方形内において、角度α及び角度δは一定の値が割り当てられている。そして、角度αは左側から右側に向けて順に、０，９０，１８０，２７０度の値が割り当てられ、角度δは上側から下側に向けて順に、０，９０，１８０，２７０度の値が割り当てられている。

また、小さい方の正方形内において、角度β及び角度δは一定の値が割り当てられている。そして、大きい方の正方形内において小さい方の正方形は、左側から右側に向けて順に、０，９０／４０、（９０／４）・２，（９０／４）・３度の値が割り当てられ、上側から下側に向けて順に、０，９０／４、（９０／４）・２，（９０／４）・３度の値が割り当てられている。そして、このように配列された角度α〜角度δに対するＢＲＤＦの出力値を濃淡表示すると（ｂ）に示す図が得られる。

以上説明したように、実施の形態２による画像処理システムによれば、バンドパスフィルタ４７１〜４７１６を切り替えて試料Ｓを撮影しているため、１６バンドのＢＲＤＦを得ることができる。更に、１６バンドのＢＲＤＦから公知の手法を用いてフルスペクトルのＢＲＤＦを求めることも可能である。

（実施の形態３）
実施の形態３による画像処理システムは、カメラ５０に代えて分光放射輝度計を用いたことを特徴としている。なお、実施の形態３において、実施の形態１と同一のものは同一の符号を付し説明を省略する。

本実施の形態では、分光放射輝度計はテーブル２０に載置された試料Ｓの反射特性を測定する。従って、図９に示すフィールドＦＩ１〜ＦＩ１６には、分光放射輝度計により得られた試料Ｓの各色成分の反射特性の値が記憶される。そして、演算部２０１は、第２のテーブルの各フィールドに記憶された反射特性を対応する角度α〜δと対応づけて関数記憶部１０２に記憶させる。レンダリング処理部５０２は、関数記憶部１０２に記憶された角度α〜δに対応する反射特性を読み出して仮想３次元モデルをレンダリングする。

以上説明したように、実施の形態３による画像処理システムによれば、分光放射輝度計を用いて試料Ｓの反射特性が測定されるため、角度α〜角度δの４入力値に対し、１６個の色成分からなる反射特性を出力する関数を得ることができる。

（実施の形態４）
実施の形態４による画像処理システムは、カメラ５０に代えて分光放射輝度計を採用し、反射特性のみならず、蛍光特性も測定させることを特徴としている。なお、実施の形態３において、実施の形態１と同一のものは同一の符号を付し説明を省略する。本実施の形態では、分光放射輝度計は試料Ｓの反射特性と蛍光特性とを測定する。従って、図９に示すフィールドＦＩ１〜ＦＩ１６には、分光放射輝度計により得られた試料Ｓの各色成分の反射特性と蛍光特性との値が記憶される。そして、演算部２０１は、第２のテーブルの各フィールドに記憶された反射特性と蛍光特性とに対応する角度α〜角度δと対応づけて関数記憶部１０２に記憶させる。レンダリング処理部５０２は、関数記憶部１０２に記憶された角度α〜δに対応する反射特性と蛍光特性とを読み出して仮想３次元モデルをレンダリングする。

以上説明したように、実施の形態４による画像処理システムによれば、分光放射輝度計を用いて試料Ｓの反射特性と蛍光特性とが測定されるため、角度α〜角度δの４入力値に対し、１６個の色成分からなる反射特性と蛍光特性とを出力する関数を得ることができる。

（実施の形態５）
実施の形態５は、カメラ５０に代えてマルチスペクトルカメラを用い、マルチスペクトルカメラにより試料Ｓの蛍光特性と反射特性とを測定させることを特徴としている。なお、実施の形態５において、実施の形態１と同一のものは同一の符号を付し説明を省略する。本実施の形態では、マルチスペクトルカメラは試料Ｓの反射特性と蛍光特性とを測定する。従って、図９に示すフィールドＦＩ１〜ＦＩ１６には、マルチスペクトルカメラにより得られた試料Ｓの各色成分の反射特性と蛍光特性との値が記憶される。

演算部２０１は、第２のテーブルの各フィールドに記憶された反射特性と蛍光特性とに対応する角度α〜角度δと対応づけて関数記憶部１０２に記憶させる。レンダリング処理部５０２は、関数記憶部１０２に記憶された角度α〜δに対応する反射特性と蛍光特性とを読み出して仮想３次元モデルをレンダリングする。

以上説明したように、実施の形態５による画像処理システムによれば、マルチスペクトルカメラを用いて試料Ｓの反射特性と蛍光特性とが測定されるため、角度α〜角度δの４入力値に対し、１６個の色成分からなる反射特性と蛍光特性とを出力する関数を得ることができる。

（実施の形態６）
実施の形態６は、図１に示す光源部４４の個数を３個にし、カメラ５０としてＲＧＢカメラを採用したことを特徴としている。図１９は、実施の形態６による画像処理システムの光源部４４を示した図面である。光源部４４は、３個の光源部４４Ｒ、４４Ｇ、４４Ｂを備えている。光源部４４Ｒ〜４４Ｂは各々図略の１個の光源及び１個の回転ターレット４４１Ｒ〜４４１Ｂを備えている。また、回転ターレット４４１Ｒ〜４４１Ｂは各々６個のカラーフィルタ（図略）を備えている。回転ターレット４４１Ｒが備える６個のカラーフィルタは、各々カメラ５０の分光感度特性の赤の帯域であって、異なる波長成分を透過させる。回転ターレット４４１Ｇが備える６個のカラーフィルタは、各々カメラ５０の分光感度特性の緑の帯域であって、異なる波長成分を透過させる。回転ターレット４４１Ｂが備える６個のカラーフィルタは、各々カメラ５０の分光感度の青の帯域であって、異なる波長成分を透過させる。

図２０は、光源部４４Ｒ〜４４Ｂのカラーフィルタとカメラ５０の分光感度特性とを示したグラフであり、点線はカメラ５０の分光感度特性を示し、実線は光源部４４Ｒ〜４４Ｂの分光感度特性を示している。図２０において、横軸は波長を示しているため、点線において左に位置する山は分光感度特性の青の帯域を示し、中心に位置する山は分光感度特性の緑の帯域を示し、右に位置する山は分光感度特性の赤の帯域を示している。

光源部４４Ｒ〜４４Ｂにより（ａ）に示す分光感度特性を持つカラーフィルタが選択されると、カメラ５０は、一度に３バンドのテクスチャ画像を撮影することができる。次に、光源４４Ｒ〜４４Ｂにより（ｂ）に示す分光感度特性を持つカラーフィルタが選択されると、カメラ５０は、（ａ）とは波長成分が異なる３バンドのテクスチャ画像を一度に撮影することができる。このようにして、光源部４４１Ｒ〜４４１Ｂのカラーフィルタを切り替えていくと、１度の撮影で３バンドの試料Ｓの画像を撮影することができるため、撮影回数を大幅に少なくすることができる。

（実施の形態７）
実施の形態７は、図２０に示す光源部４４の個数を１個にし、カメラ５０としてＲＧＢカメラを採用したことを特徴としている。図２１は、実施の形態７による画像処理システムの光源部４４を示した図面である。光源部４４は、図略の１個の光源及び１個の回転ターレット４４Ａを備えている。また、回転ターレット４４Ａは２個のカラーフィルタ（図略）を備えている。回転ターレット４４１Ａが備える２個のカラーフィルタのうち一方のカラーフィルタは、図２２（ａ）の実線で示すような分光感度特性を有しており、他方のカラーフィルタは、図２２（ｂ）の実線で示すような分光感度特性を有している。なお、図２２に示す点線は図２１と同様、カメラ５０の分光感度特性を示している。

図２２（ａ）に示す分光感度特性は、２個のパルスを有し、左側のパルスは、分光感度特性のＢの帯域のピークの波長付近において立ち下がっている。また、右側のパルスは分光感度特性のＧの帯域のピークの波長付近において立ち上がっており、分光感度特性のＲの帯域のピークの波長付近において立ち下がっている。一方、（ｂ）に示す分光感度特性は、（ａ）に対して、凹凸を反転させた形状を有している。

従って、図２１に示す光源部４４によれば２度の撮影により６バンドの試料Ｓの画像を得ることができる。その結果、６バンドのＢＲＤＦを生成することが可能となる。

なお、実施の形態１〜７では、プログラム実行部５００の各機能をＣＰＵにより構成したが、これに限定されず、ＡＳＩＣなどのハードウェアにより構成し、ビデオカメラ等に搭載してもよい。また、実施の形態１〜５では、テーブル２０をθ１及びθ２方向に対して回転可能にして測定方向を変更していたがこれに限定されず、カメラ５０を天球面Ｂ１上に移動可能に配置することで測定方向を変更してもよい。

（ａ）は本発明による画像処理システムの全体構成図を示し、（ｂ）は光源部の詳細を示す図面である。 バンドパスフィルタの分光透過率を示すグラフであり、横軸は波長、縦軸は透過率を示している。 図１に示す画像処理システムの電気的構成を示すブロック図である。 （ａ）は、撮影装置を簡略化して示した図面であり、（ｂ）はテーブルの拡大模式図である。 本画像処理システムが、テーブルに載置された物体としての布からなる試料を撮影するときの動作を示すフローチャートである。 本画像処理システムが、テーブルに載置された物体としての布からなる試料を撮影するときの動作を示すフローチャートである。 光学特性測定装置により取得され、画像処理装置により記憶されるデータのデータ構造を示した図面である。 光学特性測定装置により取得され、画像処理装置により記憶されるデータのデータ構造を示した図面である。 光学特性測定装置により取得され、画像処理装置により記憶されるデータのデータ構造を示した図面である。 画像処理装置２の機能ブロック図を示している。 レンダリング処理部の処理を示したフローチャートである。 角度α´〜δ´が算出される様子を説明するための図面である。 レンダリング結果を示す図面である。 実施の形態２により画像処理システムのブロック図を示している。 （ａ）はカメラの分光感度を示したグラフであり、（ｂ）はカメラのトーンカーブを示したグラフである。 照明光スペクトルを示したグラフであり、縦軸は光量を示し、横軸は波長を示している。 分光反射率の推定結果を示すグラフであり、細線は推定結果を示し、太線は分光計による分光反射率の実測値を示している。 試料として赤のサテンを用いた場合に演算部により算出されたＢＲＤＦを表した図面である。（ａ）は角度α〜角度δの配列を示し、（ｂ）は（ａ）に示す正方形により角度α〜角度δを配列した場合における、ＢＲＤＦの出力値を示している。 実施の形態６による画像処理システムの光源部を示した図面である。 光源部４４Ｒ〜４４Ｂのカラーフィルタとカメラの分光感度特性とを示したグラフであり、点線はカメラの分光感度特性を示し、実線は光源部４４Ｒ〜４４Ｂの分光感度特性を示している。 図２１は、実施の形態７による画像処理システムの光源部４４を示した図面である。 図２１に示す光源部が備えるカラーフィルタの分光感度特性を示したグラフである。

符号の説明

１ 光学特性測定装置
２ 画像処理装置
３ 撮影装置
４ 制御装置
１０ ベース
１１ シャフト
２０ テーブル
２１ａ 中心部
２１ 支持板
２２ ２３ 立設板
２４ シャフト
３０ 切替部
４０ 照射部
４１ 水平アーム
４２ 連結板
４３ アーチアーム
４４ 光源部
４５ 射出口
４６ 光ファイバ
４７ バンドパスフィルタ
４８ ファイバフォルダ
４９ 反射ミラー
５０ カメラ
６０ 台座
７０ 暗箱
７１ 撮影孔
１００ 記憶部
１０１ 画像記憶部
１０２ 関数記憶部
１０３ モデル記憶部
５００ プログラム実行部
５０１ 演算部
５０２ レンダリング処理部
５０３ 撮影機構制御部

Claims (19)

1. 仮想３次元モデルをレンダリングする際に使用される光学特性を示す関数を得るために現物の物体の光学特性を測定する光学特性測定装置であって、
   物体が載置されるテーブルと、
   前記物体に対して照射する光の色を少なくとも４色の中からいずれかの色に切り替えると共に、前記物体に対する光の照射方向を切り替えて、前記物体に光を照射する照射手段と、
   前記テーブルに載置された物体を撮影する白黒カメラと、
   前記白黒カメラの物体に対する撮影方向を切り替える撮影方向切替手段とを備え、
   前記照射手段は、
   光源と、
   前記物体を中心とする天球面上で移動可能に配置され、前記光源から出力された光を前記物体に対して射出する射出部と、
   少なくとも４色のカラーフィルタを切り替えて、前記光源からの光を透過させて前記射出部に導く導光部と、
   前記射出部を前記天球面上の任意の位置に位置決めする位置決め手段とを備え、
   前記導光部は、
   前記光源からの光を前記射出部へ導く光ファイバと、
   少なくとも４色のカラーフィルタが配列され、いずれかのカラーフィルタが前記光ファイバの光入力端に対して位置決めされるように、前記光源と前記光ファイバとの間に回転可能に配置された回転体とを備えることを特徴とする光学特性測定装置。
2. 前記回転体は２個存在し、
   前記光ファイバは、
   各回転体に対応する２個の枝ファイバと、
   各枝ファイバからの光を合波して前記射出部に導く幹ファイバとを備え、
   前記枝ファイバは対応する回転体が備えるカラーフィルタを透過した光を前記幹ファイバに導くことを特徴とする請求項１記載の光学特性測定装置。
3. 前記照射手段は１６色の色を切り替えることを特徴とする請求項１又は２記載の光学特性測定装置。
4. 前記位置決め手段は、前記テーブルの中心から水平方向に延設され、鉛直方向を第１の軸心として前記テーブルの中心に対して回転可能に取り付けられた水平アームと、
   先端側に前記射出部を備え、他端側が前記水平アームの先端側に取り付けられ、前記水平アームの長手方向を第２の軸心として回転可能に取り付けられたアーチ形状のアーチアームとを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学特性測定装置。
5. 前記撮影方向切替手段は、前記テーブルを、物体載置面に直交する方向を第３の軸心として所定角度回転させると共に、前記第３の軸心と直交する方向を第４の軸心として所定角度回転させることで、前記撮影方向を切り替えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光学特性測定装置。
6. 前記白黒カメラは、前記照射方向と前記撮影方向とで規定される測定条件が切り替えられる毎に物体を撮影し、
   前記白黒カメラにより、同一の測定条件において、色毎に撮影された物体の画像を対応付けることで少なくとも４つの色成分からなるテクスチャ画像を生成すると共に、生成したテクスチャ画像をその測定条件とを対応づけることで、物体の双方向テクスチャ関数を生成する関数生成手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学特性測定装置。
7. 前記関数生成手段は、前記テクスチャ画像の代表値を算出し、算出した代表値をその測定条件と対応づけることで物体の双方向反射率分布関数を生成することを特徴とする請求項６記載の光学特性測定装置。
8. 前記白黒カメラのカメラ特性を記憶するカメラ特性記憶手段と、
   前記照射手段により照射される光の照明光スペクトルを記憶するスペクトル記憶手段と、
   前記関数生成手段により生成された双方向反射率分布関数と前記カメラ特性と前記照明光スペクトルとを基に、物体の分光反射率を推定する推定手段とを更に備えることを特徴とする請求項７記載の光学特性測定装置。
9. 仮想３次元モデルをレンダリングする際に使用される光学特性を示す関数を得るために現物の物体の光学特性を測定する光学特性測定装置であって、
   物体が載置されるテーブルと、
   前記物体に対して照射する光の色を少なくとも２色の中からいずれかの色に切り替えると共に、前記物体に対する光の照射方向を切り替えて、前記物体に光を照射する照射手段と、
   前記テーブルに載置された物体を撮影するＲＧＢカメラと、
   前記ＲＧＢカメラの物体に対する撮影方向を切り替える撮影方向切替手段とを備え、
   前記照射手段は、
   光源と、
   前記物体を中心とする天球面上で移動可能に配置され、前記光源から出力された光を前記物体に対して射出する射出部と、
   少なくとも２色のカラーフィルタを切り替えて、前記光源からの光を透過させて前記射出部に導く導光部と、
   前記射出部を前記天球面上の任意の位置に位置決めする位置決め手段とを備え、
   前記導光部は、
   前記光源からの光を前記射出部へ導く光ファイバと、
   少なくとも２色のカラーフィルタが配列され、いずれかのカラーフィルタが前記光ファイバの光入力端に対して位置決めされるように、前記光源と前記光ファイバとの間に回転可能に配置された回転体とを備えることを特徴とする光学特性測定装置。
10. 前記回転体は、Ｒ回転体、Ｇ回転体、及びＢ回転体の３個の回転体であり、
    前記Ｒ回転体は、前記ＲＧＢカメラの分光感度特性の赤の帯域内において、各々異なる波長成分を透過させる少なくとも２種類のカラーフィルタが配列され、
    前記Ｇ回転体は、前記ＲＧＢカメラの分光感度特性の緑の帯域内において、各々異なる波長成分を透過させる少なくとも２種類のカラーフィルタから構成され、
    前記Ｂ回転体は、前記ＲＧＢカメラの分光感度特性の青の帯域内において、各々異なる波長成分を透過させる少なくとも２種類のカラーフィルタから構成され、
    前記光ファイバは、
    各回転体に対応する３個の枝ファイバと、
    各枝ファイバからの光を合波して前記射出部に導く幹ファイバとを備え、
    前記枝ファイバは対応する回転体が備えるカラーフィルタを透過した光を前記幹ファイバに導くことを特徴とする請求項９記載の光学特性測定装置。
11. 前記位置決め手段は、前記テーブルの中心から水平方向に延設され、鉛直方向を第１の軸心として前記テーブルの中心に対して回転可能に取り付けられた水平アームと、
    先端側に前記射出部を備え、他端側が前記水平アームの先端側に取り付けられ、前記水平アームの長手方向を第２の軸心として回転可能に取り付けられたアーチ形状のアーチアームとを備えることを特徴とする請求項９又は１０記載の光学特性測定装置。
12. 前記撮影方向切替手段は、前記テーブルを、物体載置面に直交する方向を第３の軸心として所定角度回転させると共に、前記第３の軸心と直交する方向を第４の軸心として所定角度回転させることで、前記撮影方向を切り替えることを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の光学特性測定装置。
13. 前記ＲＧＢカメラは、前記照射方向と前記撮影方向とで規定される測定条件が切り替えられる毎に物体を撮影し、
    前記ＲＧＢカメラにより同一の測定条件下で撮影された色成分の異なる物体の画像を対応付けて少なくとも４つの色成分からなるテクスチャ画像を生成し、生成したテクスチャ画像をその測定条件と対応づけることで物体の双方向テクスチャ関数を生成する関数生成手段を更に備えることを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の光学特性測定装置。
14. 前記関数生成手段は、前記テクスチャ画像の代表値を算出し、算出した代表値をその測定条件と対応づけることで物体の双方向反射率分布関数を生成することを特徴とする請求項１３記載の光学特性測定装置。
15. 前記ＲＧＢカメラのカメラ特性を記憶するカメラ特性記憶手段と、
    前記照射手段により照射される光の照明光スペクトルを記憶するスペクトル記憶手段と、
    前記関数生成手段により生成された双方向反射率分布関数と前記カメラ特性と前記照明光スペクトルとを基に、物体の分光反射率を推定する推定手段とを更に備えることを特徴とする請求項１４記載の光学特性測定装置。
16. 光学特性測定装置及び画像処理装置を備える画像処理システムであって、
    前記光学特性測定装置は、
    現物の物体が載置されるテーブルと、
    前記物体に対して照射する光の色を少なくとも４色の中からいずれかの色に切り替えると共に、前記物体に対する光の照射方向を切り替えて、前記物体に光を照射する照射手段と、
    前記テーブルに載置された物体を撮影する白黒カメラと、
    前記白黒カメラの物体に対する撮影方向を切り替える撮影方向切替手段と、
    前記照射方向と前記撮影方向とで規定される測定条件が切り替えられる毎に、同一の測定条件において、前記白黒カメラにより色毎に撮影された画像を対応付けて少なくとも４つの色成分からなるテクスチャ画像を生成すると共に、生成したテクスチャ画像をその測定条件とを対応づけることで、物体の光学特性を示す関数を生成する関数生成手段とを備え、
    前記画像処理装置は、
    前記関数生成手段により生成された光学特性を示す関数を記憶する関数記憶手段と、
    仮想３次元空間内に予め生成された仮想３次元モデルを記憶するモデル記憶手段と、
    前記光学特性を示す関数を用いて前記仮想３次元モデルをレンダリングするレンダリング手段とを備え、
    前記照射手段は、
    光源と、
    前記物体を中心とする天球面上で移動可能に配置され、前記光源から出力された光を前記物体に対して射出する射出部と、
    少なくとも４色のカラーフィルタを切り替えて、前記光源からの光を透過させて前記射出部に導く導光部と、
    前記射出部を前記天球面上の任意の位置に位置決めする位置決め手段とを備え、
    前記導光部は、
    前記光源からの光を前記射出部へ導く光ファイバと、
    少なくとも４色のカラーフィルタが配列され、いずれかのカラーフィルタが前記光ファイバの光入力端に対して位置決めされるように、前記光源と前記光ファイバとの間に回転可能に配置された回転体とを備えることを特徴とする画像処理システム。
17. 前記レンダリング手段によりレンダリングされた仮想３次元モデルを表示する多原色表示装置を更に備えることを特徴とする請求項１６記載の画像処理システム。
18. 光学特性測定装置及び画像処理装置を備える画像処理システムであって、
    前記光学特性測定装置は、
    現物の物体が載置されるテーブルと、
    前記物体に対して照射する光の色を少なくとも２色の中からいずれかの色に切り替えると共に、前記物体に対する光の照射方向を切り替えて、前記物体に光を照射する照射手段と、
    前記テーブルに載置された物体を撮影するＲＧＢカメラと、
    前記ＲＧＢカメラの物体に対する撮影方向を切り替える撮影方向切替手段と、
    前記照射方向と前記撮影方向とで規定される測定条件が切り替えられる毎に、同一の測定条件において、前記ＲＧＢカメラにより撮影された色成分の異なる物体の画像を対応付けて少なくとも４つの色成分からなるテクスチャ画像を生成し、生成したテクスチャ画像をその測定条件とを対応づけることで物体の光学特性を示す関数を生成する関数生成手段とを備え、
    前記画像処理装置は、
    前記関数生成手段により生成された光学特性を示す関数を記憶する関数記憶手段と、
    仮想３次元空間内に予め生成された仮想３次元モデルを記憶するモデル記憶手段と、
    前記光学特性を示す関数を用いて前記仮想３次元モデルをレンダリングするレンダリング手段とを備え、
    前記照射手段は、
    光源と、
    前記物体を中心とする天球面上で移動可能に配置され、前記光源から出力された光を前記物体に対して射出する射出部と、
    少なくとも２色のカラーフィルタを切り替えて、前記光源からの光を透過させて前記射出部に導く導光部と、
    前記射出部を前記天球面上の任意の位置に位置決めする位置決め手段とを備え、
    前記導光部は、
    前記光源からの光を前記射出部へ導く光ファイバと、
    少なくとも２色のカラーフィルタが配列され、いずれかのカラーフィルタが前記光ファイバの光入力端に対して位置決めされるように、前記光源と前記光ファイバとの間に回転可能に配置された回転体とを備えることを特徴とする画像処理システム。
19. 前記レンダリング手段によりレンダリングされた仮想３次元モデルを表示する多原色表示装置を更に備えることを特徴とする請求項１８記載の画像処理システム。

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