JP4808975B2 - Simulation apparatus and simulation method for evaluating and simulating skin unevenness - Google Patents
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Description
本発明は、肌の凹凸状態を評価・模擬するシミュレーション装置及びシミュレーション方法に係り、特に肌の凹凸状態を表す3次元の点群データから三次元画像を作成するシミュレーション装置及びシミュレーション方法に関する。 The present invention relates to a simulation apparatus and a simulation method for evaluating and simulating an uneven state of skin, and more particularly to a simulation apparatus and a simulation method for creating a three-dimensional image from three-dimensional point cloud data representing the uneven state of skin.
例えば肌の凹凸状態を評価する方法として、肌レプリカによる評価方法があった(特許文献1参照)。ここで言う肌レプリカとは、レプリカ剤を肌に塗布し、レプリカ剤が乾燥した後で肌から剥離させて採取したものである。肌レプリカは、肌の凹凸状態を表すのに有効な方法である。
肌レプリカは、実際の皮膚の状態を表すものであり、あまり高いコストを掛けることなく、肌の凹凸状態を表現することができる。しかしながら、肌レプリカは時間経過により硬化し、形状が変化してしまう。したがって、肌レプリカは保存や保管等、取り扱いが容易でないという問題があった。 The skin replica represents an actual skin state, and can express the uneven state of the skin without much cost. However, the skin replica hardens with time and changes its shape. Therefore, the skin replica has a problem that it is not easy to handle and store.
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、取り扱いが容易であり、簡単に肌の凹凸状態を評価・模擬するシミュレーション装置及びシミュレーション方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a simulation apparatus and a simulation method that are easy to handle and that can easily evaluate and simulate the uneven state of the skin.
上記課題を解決するため、本発明は、肌の凹凸状態を評価・模擬するシミュレーション装置であって、ユーザからの要求に応じて、視点および光源の位置を含む環境条件を設定する環境条件設定手段と、肌の凹凸状態を表す3次元の点群データおよび前記環境条件に応じて、肌の凹凸状態の評価および陰影の状態を模擬した三次元画像を作成する三次元画像作成手段と、を有し、前記光源の位置を緯度的に変化させて前記肌の皮丘の状態を表現し、又は、前記光源の位置を経度的に変化させ、前記キメの状態を表現することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is a simulation apparatus for evaluating and simulating the uneven state of the skin, and an environmental condition setting means for setting environmental conditions including the viewpoint and the position of the light source according to a request from the user And three-dimensional image creation means for creating a three-dimensional image simulating the skin roughness evaluation and shading according to the three-dimensional point cloud data representing the skin roughness and the environmental conditions. The position of the light source is changed in latitude to express the state of the skin dermis, or the position of the light source is changed in longitude to express the texture state .
前記三次元画像作成手段は、陰,影及び半影の状態を模擬することを特徴としてもよい。 The three-dimensional image creation means may be characterized by simulating shade, shadow and penumbra states.
前記肌の凹凸状態を表す3次元の点群データを計測する計測手段に接続され、前記計測手段から前記3次元の点群データを取得することを特徴としてもよい。 It is good also as connected to the measuring means which measures the three-dimensional point cloud data showing the uneven state of the skin, and may acquire the three-dimensional point cloud data from the measuring means.
前記三次元画像と共に、前記環境条件をユーザに提示する提示手段を更に有することを特徴としてもよい。 A presentation means for presenting the environmental condition to the user together with the three-dimensional image may be further provided.
前記肌の皮丘およびキメの状態に応じて前記肌を分類し、その分類に関連付けられている商品情報を提示することを特徴としてもよい。 The skin may be classified according to the skin dermis and texture, and product information associated with the classification may be presented.
また、本発明は、肌の凹凸状態を評価・模擬するシミュレーション方法であって、コンピュータが、ユーザからの要求に応じて、視点および光源の位置を含む環境条件を設定するステップと、肌の凹凸情報を表す3次元の点群データおよび前記環境条件に応じて、肌の凹凸状態の評価および陰影の状態を模擬した三次元画像を作成するステップとを実行し、前記光源の位置を緯度的に変化させて前記肌の皮丘の状態を表現し、又は、前記光源の位置を経度的に変化させ、前記キメの状態を表現することを特徴とする。
Further, the present invention is a simulation method for evaluating and simulating the uneven state of the skin, wherein the computer sets environmental conditions including the viewpoint and the position of the light source according to a request from the user, and the unevenness of the skin Performing three-dimensional point cloud data representing information and a step of creating a three-dimensional image simulating the unevenness state of the skin and the state of shadow according to the environmental conditions, and determining the position of the light source in terms of latitude The state of the skin dermis is changed to change, or the position of the light source is changed in longitude to express the texture state .
本発明では、肌の凹凸状態を3次元の点群データで保持しておき、その点群データおよび環境条件に応じて肌の凹凸状態の評価および陰影の状態を模擬した三次元画像を作成する。肌の凹凸状態を3次元の点群データで保持しておくことで、取り扱いが容易となる。また、本発明では点群データおよび環境条件に応じて、肌の凹凸状態の評価および陰影の状態を模擬した三次元画像を簡単に作成できる。 In the present invention, the unevenness state of the skin is held as three-dimensional point cloud data, and a three-dimensional image that simulates the evaluation of the unevenness state of the skin and the shadow state is created according to the point cloud data and environmental conditions. . By holding the uneven state of the skin with three-dimensional point cloud data, the handling becomes easy. Further, according to the present invention, it is possible to easily create a three-dimensional image that simulates the evaluation of the uneven state of the skin and the state of shadow according to the point cloud data and the environmental conditions.
本発明によれば、取り扱いが容易であり、簡単に肌の凹凸状態を評価・模擬するシミュレーション装置およびシミュレーション方法を提供可能である。 According to the present invention, it is possible to provide a simulation apparatus and a simulation method that are easy to handle and that can easily evaluate and simulate the uneven state of the skin.
次に、本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例に基づき図面を参照しつつ説明していく。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described based on the following embodiments with reference to the drawings.
図1は、本発明によるシミュレーションシステムの一実施例の構成図である。図1のシミュレーションシステムは、シミュレーション装置1,計測装置2を含む構成である。シミュレーション装置1は、計測装置2に接続されている。 FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a simulation system according to the present invention. The simulation system in FIG. 1 includes a simulation device 1 and a measurement device 2. The simulation device 1 is connected to the measurement device 2.
図2は、シミュレーション装置1を実現する一例のハードウェア構成図である。図2のシミュレーション装置1は、それぞれバスBで相互に接続されている入力装置11と,出力装置12と,ドライブ装置13と,補助記憶装置14と,メモリ装置15と,演算処理装置16と,インターフェース装置17と,データベース(以下、DBという)18とを有するように構成される。なお、図2のシミュレーション装置1を構成する各種デバイスは1つの筐体に収容してもよいし、複数の筐体に分散して収容してもよい。 FIG. 2 is a hardware configuration diagram of an example for realizing the simulation apparatus 1. 2 includes an input device 11, an output device 12, a drive device 13, an auxiliary storage device 14, a memory device 15, an arithmetic processing device 16, and an interconnection device connected to each other via a bus B. An interface device 17 and a database (hereinafter referred to as DB) 18 are provided. Note that various devices constituting the simulation apparatus 1 of FIG. 2 may be housed in one housing or may be housed in a plurality of housings.
入力装置11はキーボード,マウスなどで構成され、様々な操作指示を入力するために用いられる。出力装置12はディスプレイなどで構成され、操作に必要な各種ウインドウやデータ等を表示する。また、インターフェース装置17は計測装置2に接続する為のインターフェースである。 The input device 11 includes a keyboard, a mouse, and the like, and is used for inputting various operation instructions. The output device 12 includes a display and displays various windows and data necessary for operation. The interface device 17 is an interface for connecting to the measuring device 2.
シミュレーション装置1を制御するプログラムは、CD−ROM等の記録媒体19によって提供される。記録媒体19は、ドライブ装置13にセットされ、プログラムが記録媒体19からドライブ装置13を介して補助記憶装置14にインストールされる。なお、プログラムを記録した記録媒体19は、CD−ROM、フレキシブルディスク、光磁気ディスク(MO)等の様に情報を光学的,電気的或いは磁気的に記録する記録媒体、又はROM、フラッシュメモリ等の様に情報を電気的に記録する半導体メモリ等、様々なタイプの記録媒体を用いることが可能である。 A program for controlling the simulation apparatus 1 is provided by a recording medium 19 such as a CD-ROM. The recording medium 19 is set in the drive device 13, and the program is installed from the recording medium 19 to the auxiliary storage device 14 via the drive device 13. The recording medium 19 on which the program is recorded is a recording medium that records information optically, electrically, or magnetically, such as a CD-ROM, flexible disk, magneto-optical disk (MO), or ROM, flash memory, etc. As described above, various types of recording media such as a semiconductor memory for electrically recording information can be used.
また、プログラムはネットワーク(図示せず)を介して接続される他のコンピュータの記録媒体等に記録されているものも含まれる。他のコンピュータの記録媒体等に記録されているプログラムは、ネットワークを介してダウンロードされて補助記憶装置14にインストールされる。補助記憶装置14は、インストールされたプログラムと、そのプログラムの処理に必要な各種ファイル等を格納する。 The program also includes a program recorded on a recording medium of another computer connected via a network (not shown). A program recorded in a recording medium or the like of another computer is downloaded via a network and installed in the auxiliary storage device 14. The auxiliary storage device 14 stores the installed program and various files necessary for processing the program.
メモリ装置15は、補助記憶装置14からプログラムを読み出して格納する。演算処理装置16は、メモリ装置15に格納されたプログラムに従ってシミュレーション装置1の各種プロセス又は手段を実現する。 The memory device 15 reads the program from the auxiliary storage device 14 and stores it. The arithmetic processing device 16 implements various processes or means of the simulation device 1 according to a program stored in the memory device 15.
図3は、レーザスキャナの一例のイメージ図である。なお、レーザスキャナは計測装置2の一例である。レーザスキャナは、後述する肌レプリカをサンプリングし、肌の凹凸状態を表す3次元の点群データを取得できる。計測装置2は、レーザスキャナに限定されるものでなく、肌の凹凸状態を表す3次元の点群データを取得可能な如何なる装置であってもよい。 FIG. 3 is an image diagram of an example of a laser scanner. The laser scanner is an example of the measuring device 2. The laser scanner can acquire a three-dimensional point cloud data representing a skin unevenness state by sampling a skin replica described later. The measuring device 2 is not limited to the laser scanner, and may be any device that can acquire three-dimensional point cloud data representing the uneven state of the skin.
図4は、本発明によるシミュレーション方法の工程を示すフローチャートである。ステップS1に進み、肌の凹凸状態を表す点群データの取得が行われる。例えば点群データの取得は、図5のような肌レプリカ21を採取し、計測装置2としての図3のレーザスキャナにより肌レプリカ21をサンプリングすることで、肌レプリカ21をデジタル化した点群データを取得できる。肌レプリカ21をデジタル化した点群データで保管することにより、肌レプリカ21のままで保管する場合と比べて取り扱いが容易となり、保管場所も狭くて済む。 FIG. 4 is a flowchart showing the steps of the simulation method according to the present invention. Proceeding to step S1, the point cloud data representing the uneven state of the skin is acquired. For example, the point cloud data is obtained by collecting the skin replica 21 as shown in FIG. 5 and sampling the skin replica 21 with the laser scanner of FIG. Can be obtained. By storing the skin replica 21 as digitized point cloud data, it is easier to handle than when storing the skin replica 21 as it is, and the storage space can be narrow.
図5は、肌レプリカ21の一例のイメージ図である。図5の肌レプリカ21は、レプリカ剤をモデル等の肌に塗布し、レプリカ剤が乾燥した後で、モデル等の肌から剥離させて採取したものである。肌レプリカ21の一面には、肌の凹凸状態が表されている。 FIG. 5 is an image diagram of an example of the skin replica 21. The skin replica 21 in FIG. 5 is obtained by applying the replica agent to the skin of a model or the like, and separating the replica agent from the skin of the model or the like after the replica agent is dried. On one surface of the skin replica 21, the uneven state of the skin is represented.
採取された図5の肌レプリカ21は、図3のレーザスキャナにセットされ、サンプリングされる。なお、肌レプリカ21は塗布面(肌の凹凸状態が表されている反対の面)が平らでないことが多い。そこで、肌レプリカ21をサンプリングする前に、肌レプリカ21の傾きを除去するための平滑化処理を行うことが望ましい。 The collected skin replica 21 of FIG. 5 is set in the laser scanner of FIG. 3 and sampled. In many cases, the skin replica 21 is not flat on the application surface (the opposite surface on which the uneven state of the skin is represented). Therefore, it is desirable to perform a smoothing process for removing the inclination of the skin replica 21 before sampling the skin replica 21.
図6は、3次元の点群データ22の一例のイメージ図である。点群データ22は、各点データをX,Y及びZ座標で表している。点群データ22は肌の凹凸状態を表しているものであり、図7のような点群23を表すことができる。図7は、肌の凹凸状態を表す点群23の一例のイメージ図である。 FIG. 6 is an image diagram of an example of the three-dimensional point cloud data 22. The point cloud data 22 represents each point data with X, Y and Z coordinates. The point cloud data 22 represents the uneven state of the skin, and can represent the point cloud 23 as shown in FIG. FIG. 7 is an image diagram of an example of the point group 23 representing the uneven state of the skin.
計測装置2から点群データ22を取得すると、シミュレーション装置1はステップS1に続いてステップS2に進み、後述するライティングシミュレーション機能に必要な環境条件としてノイズ除去や不要データのトリミング、倍率の値をユーザからの要求に基づき設定する。ステップS2に続いてステップS3に進み、シミュレーション装置1は肌の凹凸状態を表す点群データ22および環境条件に応じて、肌の凹凸状態を再現した図8のようなポリゴンデータによる三次元画像24を作成する。 When the point cloud data 22 is acquired from the measuring device 2, the simulation device 1 proceeds to step S2 following step S1, and the user removes noise, trims unnecessary data, and sets the magnification value as environmental conditions necessary for the lighting simulation function described later. Set based on requests from Progressing to step S3 following step S2, the simulation apparatus 1 performs the three-dimensional image 24 by polygon data as shown in FIG. 8 reproducing the skin unevenness state according to the point cloud data 22 representing the skin unevenness state and the environmental conditions. Create
図8は、ポリゴンデータによる三次元画像24を表す一例のイメージ図である。図8のポリゴンデータによる三次元画像24は、肌の凹凸状態を表す点群データ22、ノイズ除去や不要データのトリミング、倍率といった環境条件に応じたレンダリングを行ったものであり、様々な方向からの観察(回転)やステレオ視による立体表示が可能である。シミュレーション装置1は、三次元画像24を利用して、後述するビューア機能,データ出力機能,断面表示/計測機能,ライティングシミュレーション機能を実現する。 FIG. 8 is an image diagram of an example representing the three-dimensional image 24 using polygon data. The three-dimensional image 24 using polygon data in FIG. 8 is obtained by rendering according to environmental conditions such as point cloud data 22 representing the uneven state of the skin, noise removal, trimming of unnecessary data, and magnification. Observation (rotation) and stereoscopic display by stereo viewing are possible. The simulation apparatus 1 uses the three-dimensional image 24 to realize a viewer function, a data output function, a cross-sectional display / measurement function, and a lighting simulation function, which will be described later.
図9は、ビューア機能のイメージを表す画面図である。図9のビューア機能では、任意の角度から任意の大きさで肌の凹凸状態を表現できる。また、データ出力機能は肌レプリカ21を再構成可能な光造形システムや立体視が可能な立体視システムへ点群データ22より生成されるポリゴンデータを供給できる。例えば光造形システムは、点群データ22より生成されるポリゴンデータから光造形法により触れる肌形状模型を作成できる。光造形システムでは、紫外線に反応して硬化する液状の樹脂を、紫外線レーザにより硬化、積層して精密な肌形状模型を作成する。図10は、断面表示/計測機能のイメージを表す画面図である。図10の断面表示/計測機能では、二点間距離計測や水平垂直断面計測を行なうことができる。 FIG. 9 is a screen diagram showing an image of the viewer function. With the viewer function of FIG. 9, the uneven state of the skin can be expressed with an arbitrary size from an arbitrary angle. Further, the data output function can supply polygon data generated from the point cloud data 22 to an optical modeling system capable of reconfiguring the skin replica 21 or a stereoscopic vision system capable of stereoscopic viewing. For example, the stereolithography system can create a skin shape model that is touched by the stereolithography method from polygon data generated from the point cloud data 22. In an optical modeling system, a liquid resin that cures in response to ultraviolet rays is cured and laminated with an ultraviolet laser to create a precise skin shape model. FIG. 10 is a screen diagram showing an image of the cross-section display / measurement function. The cross-section display / measurement function of FIG. 10 can perform distance measurement between two points and horizontal / vertical cross-section measurement.
しかしながら、図9のビューア機能および図10の断面表示/計測機能は、光によってできる肌のキメや毛穴などの凹凸状態の陰影が、肌の見え方にどのように影響しているかの解明に適していない。そこで、本発明によるシミュレーション装置1ではライティングシミュレーション機能を実現している。ライティングシミュレーションとは、凹凸の大小や視点および光源の位置に応じた陰影(表面反射変化)の状態を模擬するものである。 However, the viewer function shown in FIG. 9 and the cross-sectional display / measurement function shown in FIG. 10 are suitable for elucidating how the texture of unevenness such as skin texture and pores caused by light affects the appearance of the skin. Not. Therefore, the simulation apparatus 1 according to the present invention realizes a lighting simulation function. Lighting simulation simulates the state of shading (surface reflection change) according to the size of the unevenness, the viewpoint, and the position of the light source.
ここで、シミュレーション装置1により実現するライティングシミュレーション機能について説明する。図11は、CG(コンピュータグラフィックス)による陰影表現を表した一例のイメージ図である。CGによる陰影表現は、陰(Shade)及び影(Shadow)を考慮しなければならない。 Here, the lighting simulation function realized by the simulation apparatus 1 will be described. FIG. 11 is an image diagram illustrating an example of shadow expression by CG (computer graphics). The shadow expression by CG must consider the shadow and the shadow.
しかしながら、一般的なレンダリング手法では画像生成の高速化の為に影を考慮していない。ここで、レンダリング手法とは、3次元の点群データ22より生成されるポリゴンデータから肌の凹凸状態を表す三次元画像24を作成する技法である。このような一般的なレンダリング手法には、例えばZバッファ法,スキャンライン法が該当する。影を考慮しない一般的なレンダリング手法はリアリティ性が低く、光によってできる肌のキメや毛穴などの凹凸状態の陰影が、肌の見え方にどのように影響しているかの解明に適していなかった。 However, a general rendering technique does not consider shadows for speeding up image generation. Here, the rendering technique is a technique for creating a three-dimensional image 24 representing the uneven state of the skin from polygon data generated from the three-dimensional point cloud data 22. Examples of such a general rendering method include a Z buffer method and a scan line method. A general rendering method that does not consider shadows has low reality, and it was not suitable for elucidating how the shadows of skin texture and pores caused by light affect the appearance of the skin. .
そこで、本発明によるシミュレーション装置1では、陰だけでなく影も考慮できるレイトレーシング法の適用を検討した。ここで、レイトレーシング法とは、視点から光源へ向けて光を逆追跡して三次元画像を生成する手法である。その結果、半影も含めて陰影を考慮できる分散レイトレーシング法を、本発明によるシミュレーション装置1のライティングシミュレーション機能に適用した。ここで、分散レイトレーシング法とは、レイトレーシング法を改良し、視点から光源方向へ幅を持たせて、複数回数、光を逆追跡して三次元画像24を生成する手法である。 Therefore, in the simulation apparatus 1 according to the present invention, the application of the ray tracing method capable of considering not only the shadow but also the shadow was examined. Here, the ray tracing method is a method of generating a three-dimensional image by back tracking light from a viewpoint toward a light source. As a result, the distributed ray tracing method capable of considering the shadow including the penumbra was applied to the lighting simulation function of the simulation apparatus 1 according to the present invention. Here, the distributed ray tracing method is a method of improving the ray tracing method, generating a three-dimensional image 24 by back tracking light a plurality of times, giving a width from the viewpoint to the light source direction.
図12は、レンダリング手法による陰影の見え方の違いを表したイメージ図である。ここでは、くぼみの右上方向に光源がある例を表している。図12中、左側のくぼみは一般的なレンダリング手法を利用したものであり、陰のみを考慮している。図12中、真ん中のくぼみはレイトレーシング法を利用したものであり、陰及び影を考慮している。図12中、右側のくぼみは分散レイトレーシング法を利用したものであり、陰,影及び半影を考慮している。図12では、陰,影及び半影を考慮した右側のくぼみのリアリティ性が最も高く、陰のみを考慮した左側のくぼみのリアリティ性が最も低い。 FIG. 12 is an image diagram showing the difference in the appearance of the shadow by the rendering method. Here, an example in which there is a light source in the upper right direction of the indentation is shown. In FIG. 12, the indentation on the left side uses a general rendering method, and only shades are considered. In FIG. 12, the hollow in the middle uses the ray tracing method and takes shadows and shadows into consideration. In FIG. 12, the indentation on the right side uses the distributed ray tracing method, and shadows, shadows, and penumbras are taken into consideration. In FIG. 12, the reality of the right indentation considering shadow, shadow, and penumbra is the highest, and the reality of the left indentation considering shadow alone is the lowest.
本発明によるシミュレーション装置1では、光によってできる肌のキメや毛穴などの凹凸状態の陰影が、肌の見え方にどのように影響しているかを解明する為に、計算量は多いが陰影のリアリティ性が最も高い分散レイトレーシング法を適用している。 In the simulation apparatus 1 according to the present invention, the amount of calculation is large but the reality of the shadow is large in order to elucidate how the uneven shadow such as skin texture and pores caused by light affects the appearance of the skin. The distributed ray tracing method with the highest performance is applied.
図13は、ライティングシミュレーション機能のメイン画面を表す一例のイメージ図である。図13のメイン画面100ではカメラ及びライトの位置を切り換えながら、レンダリング処理により陰影の状態を確認できる。メイン画面100は、ビューウインドウ101,カメラ・ライト位置情報102,カメラ情報103,ライト情報104を含むように構成されている。 FIG. 13 is an image diagram illustrating an example of a main screen of the lighting simulation function. In the main screen 100 of FIG. 13, the state of the shadow can be confirmed by rendering processing while switching the positions of the camera and the light. The main screen 100 is configured to include a view window 101, camera / light position information 102, camera information 103, and light information 104.
ビューウインドウ101は、レンダリング結果を表示する。カメラ・ライト位置情報102は、カメラ及びライトの位置を視覚的に表示する。カメラ・ライト位置情報102ではそれぞれの位置を極座標表示により表現しており、紙面に垂直な方向を緯度方向、水平な方向の円周に沿って経度をとる。この座標の中心に三次元画像を設置している。カメラ情報103は、設定されているカメラのパラメータを表形式で表示する。ライト情報104は、設定されているライトのパラメータを表形式で表示する。 The view window 101 displays the rendering result. The camera / light position information 102 visually displays the position of the camera and the light. In the camera / light position information 102, each position is expressed in polar coordinates, and the direction perpendicular to the paper surface is the latitude direction, and the longitude is taken along the circumference of the horizontal direction. A three-dimensional image is placed at the center of this coordinate. The camera information 103 displays the set camera parameters in a table format. The light information 104 displays the set light parameters in a table format.
ユーザは、カメラ・ライト位置情報102,カメラ情報103,ライト情報104を利用して、カメラ及びライトの位置を設定できる。図14は、カメラ・ライト位置情報の一例の拡大図である。図14のカメラ・ライト位置情報102は、四角に囲まれた数字がカメラの位置を表し、丸に囲まれた数字がライトの位置を表している。 The user can set the camera and light positions using the camera / light position information 102, the camera information 103, and the light information 104. FIG. 14 is an enlarged view of an example of camera / light position information. In the camera / light position information 102 in FIG. 14, a number surrounded by a square represents the position of the camera, and a number surrounded by a circle represents the position of the light.
ユーザは、カメラ及びライトの位置を設定したあと、そのカメラ及びライトの位置に応じたレンダリングを行なう。そして、ユーザはカメラ及びライトの位置に応じたレンダリング結果をビューウインドウ101で確認する。 After setting the camera and light positions, the user performs rendering according to the camera and light positions. Then, the user checks the rendering result corresponding to the positions of the camera and the light in the view window 101.
以下、ライティングシミュレーション機能を利用して、光によってできる肌のキメや毛穴などの凹凸状態の陰影が、肌の見え方にどのように影響しているかを解明する処理の一例について説明する。 In the following, an example of a process for elucidating how the shadow of unevenness such as skin texture and pores caused by light affects the appearance of the skin using the lighting simulation function will be described.
図15〜図23は、ライトの位置を緯度的に変化させた場合のビューウインドウ101及びカメラ・ライト位置情報102の遷移を表している。例えば図15は、肌の左方向にライトがある例を表している。図19は、肌の上方向にライトがある例を表している。図23は、肌の右方向にライトがある例を表している。言い換えれば、図15〜図23は光を照射する仰角を段階的に変化させたときの遷移を表していると言うこともできる。 FIGS. 15 to 23 show transitions of the view window 101 and the camera / light position information 102 when the light position is changed in terms of latitude. For example, FIG. 15 shows an example in which there is a light in the left direction of the skin. FIG. 19 shows an example in which there is light in the upward direction of the skin. FIG. 23 shows an example in which there is a light in the right direction of the skin. In other words, it can also be said that FIGS. 15 to 23 represent transitions when the elevation angle at which light is irradiated is changed stepwise.
図24〜図30は、ライトの位置を経度的に変化させた場合のビューウインドウ101及びカメラ・ライト位置情報102の遷移を表している。例えば図24〜図30は、反時計回りにライトの位置を変化させる例を表している。言い換えれば、図24〜図30は光を照射する経度的な角度を段階的に変化させたときの遷移を表していると言うこともできる。 24 to 30 show transitions of the view window 101 and the camera / light position information 102 when the light position is changed in longitude. For example, FIGS. 24 to 30 show examples of changing the position of the light counterclockwise. In other words, it can also be said that FIGS. 24 to 30 represent transitions when the longitude angle of light irradiation is changed stepwise.
ライトの位置を緯度的又は経度的に変化させると、肌の丘皮又はキメの状態を表現することができる。特に、ライトの位置を緯度的に変化させた場合は、皮丘の状態をよりよく表現できる。また、ライトの位置を経度的に変化させた場合は、キメの状態をよりよく表現できる。 When the position of the light is changed in latitude or longitude, the state of the skin hill bark or texture can be expressed. In particular, when the position of the light is changed in latitude, the state of the skin can be expressed better. In addition, when the position of the light is changed in longitude, the texture state can be expressed better.
このように、ユーザは図15〜図30を利用して肌の丘皮やキメの状態である凹凸状態の度合いや陰影感を認識できる。 In this way, the user can recognize the degree of unevenness and the feeling of shading, which are the hills and textures of the skin, using FIGS.
図31は、キメが細かい肌へ光を照射するライトの位置を変化させた場合のレンダリング結果の遷移を表している。図31のレンダリング結果を参照すると、キメに方向性があることを認識できる。したがって、ユーザは図32に示すように、肌に照射する光の角度を変化させることにより、キメの方向性がわかりやすいレンダリング結果を選んで見ることができる。 FIG. 31 shows the transition of the rendering result when the position of the light that irradiates the skin with fine texture is changed. Referring to the rendering result of FIG. 31, it can be recognized that the texture has directionality. Therefore, as shown in FIG. 32, the user can select and view a rendering result in which the directionality of the texture is easy to understand by changing the angle of light applied to the skin.
また、図33は毛穴が目立つ肌へ光を照射するライトの位置を変化させた場合のレンダリング結果の遷移を表している。図33のレンダリング結果を参照すると、毛穴の目立ち方に差があることが分かる。したがって、ユーザは肌に照射する光の角度を変化させることにより、毛穴の目立ち方がわかりやすいレンダリング結果を選んで見ることができる。 FIG. 33 shows the transition of the rendering result when the position of the light that irradiates the skin with conspicuous pores is changed. Referring to the rendering result of FIG. 33, it can be seen that there is a difference in how the pores stand out. Therefore, the user can select and view the rendering result that makes the pores conspicuous by changing the angle of light applied to the skin.
本発明によるシミュレーション装置1は、前述したビューア機能,データ出力機能,断面表示/計測機能,ライティングシミュレーション機能を利用して、肌レプリカ21を評価することもできる。例えば肌レプリカ21を評価するパラメータは、肌全体,キメ部位及び皮丘部位に分類できる。そして、各パラメータの数値の大小によって肌を分類することができる。 The simulation apparatus 1 according to the present invention can also evaluate the skin replica 21 using the viewer function, data output function, cross-section display / measurement function, and lighting simulation function described above. For example, the parameters for evaluating the skin replica 21 can be classified into the whole skin, the textured part, and the cuticle part. The skin can be classified according to the numerical value of each parameter.
肌全体に関するパラメータは、基準面からの深さの分類及び統計量(個数、平均値、分散、尖度、歪度など)を含む。キメ部位に関するパラメータは、深さの分布,総体積・総周囲長、曲率の変化、方向性、連続性、及びこれらの分布の仕方を表す統計量(個数、平均値、分散、尖度、歪度など)を含む。また、皮丘部位に関するパラメータは表面積の分布,体積,曲率,形状(水平経、垂直経、円形度、周囲長など)、及びこれらの分布の仕方を表す統計量(個数、平均値、分散、尖度、歪度など)を含む。そして、肌レプリカ21の評価結果に応じて肌を分類し、その分類と商品情報とを対応付けてデータベース化しておくことにより、ユーザへの商品の提案が容易となる。 Parameters relating to the entire skin include depth classification and statistics (number, average value, variance, kurtosis, skewness, etc.) from the reference surface. Parameters related to textured parts are depth distribution, total volume and total perimeter, curvature change, directionality, continuity, and statistics indicating how to distribute these (number, average value, variance, kurtosis, distortion) Degree). Parameters related to the skin region are the surface area distribution, volume, curvature, shape (horizontal, vertical, circularity, perimeter, etc.), and statistics (number, average, variance, Kurtosis, skewness, etc.). Then, by classifying the skin according to the evaluation result of the skin replica 21 and associating the classification with the product information and creating a database, it becomes easy to propose the product to the user.
なお、上記したステップS1の説明では、レーザスキャナにより肌レプリカ21をサンプリングすることで、肌レプリカ21をデジタル化した点群データ22を取得するレプリカ法を例に説明したが、この方法に限るものではない。例えばレーザ法、光投影法など非接触三次元計測法を用いた計測装置2により肌の凹凸状態を表す点群データ22を取得する場合、顧客の肌から点群データ22を直接取得できる。したがって、デパート等の化粧品売場店頭に本発明によるシミュレーションシステムを設置しておき、肌の凹凸状態を切り口にした肌のカウンセリングが可能となる。 In the above description of step S1, the replica method for acquiring the point cloud data 22 obtained by digitizing the skin replica 21 by sampling the skin replica 21 with a laser scanner has been described as an example. However, the present invention is not limited to this method. is not. For example, when the point cloud data 22 representing the uneven state of the skin is acquired by the measuring device 2 using a non-contact three-dimensional measurement method such as a laser method or a light projection method, the point cloud data 22 can be directly acquired from the customer's skin. Therefore, the simulation system according to the present invention is installed in a cosmetics department store such as a department store, and skin counseling can be performed with the uneven state of the skin as a cut.
また、計測装置2によって取得された三次元の点群データは、本発明のシミュレーション装置1によって編集、解析され、肌の凹凸状態の評価および肌の凹凸状態を表すレンダリング結果(ポリゴン画像)を顧客に提示できる。提示した内容は、顧客個人の肌の特徴を表しており、それぞれの肌への化粧品の効果や選択法などのカウンセリングに活用できる。 The three-dimensional point cloud data acquired by the measuring device 2 is edited and analyzed by the simulation device 1 of the present invention, and the rendering result (polygon image) representing the skin unevenness state and the rendering result (polygon image) representing the skin unevenness state is obtained by the customer. Can be presented. The presented content represents the characteristics of the customer's individual skin and can be used for counseling such as cosmetic effects and selection methods for each skin.
例えばスキンケアであれば、化粧水や乳液、クリームなどスキンケア化粧品の使用前後におけるキメや毛穴などの凹凸状態の変化を元に、化粧品の効果を顧客に提示し、理解を深めることができる。ファンデーションであれば、前述した各パラメータ(キメや毛穴の大きさ、分布パターンなど)からパウダリーファンデーション、リキッドファンデーションおよび、これらと下地の組合せなど肌の状態にあった最適な剤型の選択を行なうこともできる。 For example, in the case of skin care, the effect of the cosmetics can be presented to the customer and deepened based on the change in the uneven state such as texture and pores before and after the use of the skin care cosmetics such as lotion, milky lotion and cream. In the case of a foundation, the optimum dosage form suitable for the skin condition such as powdery foundation, liquid foundation, and combination of these and the groundwork should be selected from the above-mentioned parameters (texture, pore size, distribution pattern, etc.). You can also.
また、本発明ではレーザスキャナにより肌レプリカ21をサンプリングし、肌レプリカ21をデジタル化した点群データ22を取得できる。また、肌レプリカ21をデジタル化した点群データ22からは肌形状模型を製造できる。したがって、本発明では肌レプリカ21をデジタル保管することができ、必要なときに肌の凹凸状態の評価が可能となる。 In the present invention, the skin replica 21 is sampled by the laser scanner, and the point cloud data 22 obtained by digitizing the skin replica 21 can be acquired. A skin shape model can be manufactured from the point cloud data 22 obtained by digitizing the skin replica 21. Therefore, in the present invention, the skin replica 21 can be stored digitally, and the uneven state of the skin can be evaluated when necessary.
なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形や変更が可能である。 In addition, this invention is not limited to said Example, A various deformation | transformation and change are possible within the scope of the present invention.
1 シミュレーション装置
2 計測装置
21 肌レプリカ
22 点群データ
23 点群
24 三次元画像
100 メイン画面
101 ビューウインドウ
102 カメラ・ライト位置情報
103 カメラ情報
104 ライト情報
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Simulation apparatus 2 Measuring apparatus 21 Skin replica 22 Point cloud data 23 Point cloud 24 Three-dimensional image 100 Main screen 101 View window 102 Camera / light position information 103 Camera information 104 Light information
Claims (6)
ユーザからの要求に応じて、視点および光源の位置を含む環境条件を設定する環境条件設定手段と、
肌の凹凸状態を表す3次元の点群データおよび前記環境条件に応じて、肌の凹凸状態の評価および陰影の状態を模擬した三次元画像を作成する三次元画像作成手段と、
を有し、
前記光源の位置を緯度的に変化させて前記肌の皮丘の状態を表現し、又は、前記光源の位置を経度的に変化させ、前記キメの状態を表現すること
を特徴とするシミュレーション装置。 A simulation device for evaluating and simulating the uneven state of the skin,
An environmental condition setting means for setting an environmental condition including a viewpoint and a position of a light source according to a request from a user;
Three-dimensional image creation means for creating a three-dimensional image that simulates the evaluation of the uneven state of the skin and the state of the shadow according to the three-dimensional point cloud data representing the uneven state of the skin and the environmental conditions;
I have a,
Expressing the state of the skin hill by changing the position of the light source in latitude, or expressing the texture state by changing the position of the light source in longitude
A simulation apparatus characterized by the above.
を特徴とする請求項1記載のシミュレーション装置。 The simulation apparatus according to claim 1, wherein the three-dimensional image creating unit simulates a state of shadow, shadow, and penumbra.
を特徴とする請求項1又は2項記載のシミュレーション装置。 Is connected to a measuring means for measuring a three-dimensional point group data representing the irregularities of the skin, the simulation of claim 1 or 2 wherein wherein obtaining the point cloud data of the three-dimensional from the measuring means apparatus.
を特徴とする請求項1乃至3何れか一項記載のシミュレーション装置。 Wherein with the three-dimensional image, the simulation apparatus of claims 1 to 3 any one claim, characterized by further comprising a presentation means for presenting the environmental conditions to the user.
を特徴とする請求項1乃至4何れか一項記載のシミュレーション装置。 The simulation apparatus according to any one of claims 1 to 4 , wherein the skin is classified according to a state of the skin hill and texture, and product information associated with the classification is presented.
コンピュータが、
ユーザからの要求に応じて、視点および光源の位置を含む環境条件を設定するステップと、
肌の凹凸情報を表す3次元の点群データおよび前記環境条件に応じて、肌の凹凸状態の評価および陰影の状態を模擬した三次元画像を作成するステップと
を実行し、
前記光源の位置を緯度的に変化させて前記肌の皮丘の状態を表現し、又は、前記光源の位置を経度的に変化させ、前記キメの状態を表現すること
を特徴とするシミュレーション方法。 A simulation method for evaluating and simulating skin unevenness,
Computer
Setting environmental conditions including the viewpoint and the position of the light source in response to a request from the user;
Creating a three-dimensional image simulating skin unevenness evaluation and shading according to three-dimensional point cloud data representing skin unevenness information and the environmental conditions;
Run
Expressing the state of the skin hill by changing the position of the light source in latitude, or expressing the texture state by changing the position of the light source in longitude
A simulation method characterized by the above.
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