JP4174985B2 - Display device and computer program for difference between two three-dimensional data - Google Patents

Display device and computer program for difference between two three-dimensional data Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、2つの3次元データの差分の表示装置およびコンピュータプログラムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、対象物の3次元モデルを作成するために、対象物についての標準モデルを準備しておき、対象物を実測して得た3次元データに合わせてその標準モデルを変形する(フィッティングする)方法が提案されている(特開平5−81377号)。
【0003】
フィッティングを行うに際し、できるだけ少ないデータ処理量で正確な3次元モデルを生成するために、フィッティングによって得られる3次元モデルと対象物の3次元データとの誤差(差分)がどの程度かを知ることが望ましい。そのために、それらの差分を色で表示することが行われている。
【0004】
また、CADデータに基づいて製作された物品の仕上がり精度を検査するために、製作された物品の3次元計測を行い、得られた計測データとCADデータとを比較し、それらの誤差(差分)を色によって表示することが提案されている(特開平11−195054号)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の表示方法によると、3次元データの各点の差分に対して表示色が決定されるので、個々の差分の相違に起因して、狭い範囲で複数の異なる色が表示されることとなる。そのため、ユーザがそれを見ると、複数の色が混ざってしまい、差分がどのようになっているかを把握するのが困難な場合がしばしばである。
【0006】
また、物品や3次元モデルの差分の大きい部分に対してはさらに加工や変形を行い、精度を上げていく必要があるが、従来の表示方法では、どの部分を加工しまたは変形すればよいのかが分かり難い。
【0007】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、2つの3次元データの差分がどのようになっているかを容易に把握できるようにすることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る装置は、2つの3次元データの差分の表示装置であって、前記2つの3次元データまたはいずれかの3次元データに関連する面上の複数の点からなる領域ごとに、当該2つの3次元データの相対する点同士の差分を求める手段と、前記領域ごとに、求められた差分についての代表値を求める手段と、前記領域の表示色を、当該領域について求められた前記代表値の大きさに応じて決定する手段と、を有してなる。
【0009】
好ましくは、前記決定する手段は、1つまたは複数のしきい値を各領域ごとに可変可能に設定する手段を有し、設定されたしきい値により規定される範囲ごとに表示色を決定する。
【0010】
本発明に係る他の形態の装置は、2つの3次元データの差分の表示装置であって、前記2つの3次元データまたはいずれかの3次元データに関連する面上に定義された複数の領域ごとに、2つの3次元データの差分についての代表値を求める手段と、求められた代表値の大きさに応じて当該領域の表示色を決定する手段と、決定した表示色によってそれぞれの領域を表示する手段と、を有し、前記領域の表示色を決定する手段は、1つまたは複数のしきい値を各領域ごとに可変可能に設定する手段を有し、設定されたしきい値により規定される範囲ごとに表示色を決定する。
好ましくは、前記各装置は、いずれかの3次元データに対し各領域を単位として修正を行う手段を有してなる。または、前記代表値を求める手段は、前記差分を求める手段によって求められた差分の前記代表値を、当該差分の単純平均、二乗平均、または加重平均のいずれかを算出することによって、求めてもよい。
本発明に係るコンピュータプログラムは、2つの3次元データの差分を表示するコンピュータを制御するためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータに、前記2つの3次元データまたはいずれかの3次元データに関連する面上の複数の点からなる領域ごとに、当該2つの3次元データの相対する点同士の差分を求める処理と、前記領域ごとに、求められた前記差分についての代表値を求める処理と、前記領域の表示色を、当該領域について求められた前記代表値の大きさに応じて決定する処理と、を実行させる。
【0011】
本発明において、表示色には、白、灰色、黒などの無彩色も含む。色の概念には濃度が含まれる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下において、本発明に係る表示装置を、人の頭部の3次元モデルを生成するモデリング装置1に適用した実施形態について説明する。モデリング装置1は、予め作成した標準モデルを人の頭部についての計測データ(3次元データまたは2次元画像)に合うように変形する(フィッティングする)ことにより3次元モデルを生成する。
【0013】
図1は本発明の実施形態に係るモデリング装置1を示すブロック図、図2はある標準モデルDSに定義された領域EAの例を示す図、図3は3次元モデルMLと3次元データDTとの差分SBを説明するための図、図4は各領域EAに設定されたしきい値THの例を示す図、図5はしきい値THの範囲に対して設定された表示色CLの例を示す図、図6は差分表示画面HG1の例を示す図、図7は3次元データDTの各点に対して色を設定した場合の差分表示画面HG1jの例を示す図、図8は歯車製品についての差分表示画面HG2の例を示す図である。
【0014】
図1に示すように、モデリング装置1は、処理装置10、磁気ディスク装置11、媒体ドライブ装置12、ディスプレイ装置13、キーボード14、マウス15、および3次元計測装置16などからなる。
【0015】
処理装置10は、CPU、RAM、ROM、ビデオRAM、入出力ポート、および各種コントローラなどからなる。RAMおよびROMなどに記憶されたプログラムをCPUが実行することにより、処理装置10上に種々の機能が実現される。
【0016】
磁気ディスク装置11には、OS(Operating System) 、3次元モデルMLを生成するためのモデリングプログラムPR、その他のプログラム、標準モデル(標準モデルデータ)DS、3次元データ(3次元計測データ)DT、2次元画像(2次元計測データ)FT、生成された3次元モデルML、その他のデータなどが格納されている。これらのプログラムおよびデータは、適時、処理装置10のRAMにローディングされる。
【0017】
なお、モデリングプログラムPRには、計測処理、概略位置合わせ、データ削減処理、変形処理、部分領域選択処理、差分表示処理、およびその他の処理のためのプログラムが含まれる。
【0018】
媒体ドライブ装置12は、CD−ROM(CD)、フロッピィディスクFD、または光磁気ディスクなどの記録媒体にアクセスし、データまたはプログラムの読み書きなどを行うものである。記録媒体の種類に応じて適切なドライブ装置が用いられる。上に述べたモデリングプログラムPRは、これら記録媒体からインストールすることが可能である。標準モデルDS、3次元データDT、および2次元画像FTなども、記録媒体を介して入力することが可能である。
【0019】
ディスプレイ装置13の表示面HGには、上に述べた種々のデータ、およびモデリングプログラムPRにより生成された3次元モデルML、生成されたまたは生成中の3次元モデルと対象物の3次元データとの差分を示す差分表示画面、その他のデータ(画像)または画面が表示される。
【0020】
キーボード14およびマウス15は、処理装置10にデータを入力しまたは指令を与えるために用いられる。
3次元計測装置16は、例えば光切断法によって対象物の3次元データDTを得るためのものである。3次元計測装置16によって直接的に3次元データDTを得ることも可能であり、また、3次元計測装置16から出力されるデータに基づいて処理装置10などで演算を行い、間接的に3次元データDTを得ることも可能である。
【0021】
3次元データDTと同時に、必要に応じて同じ対象物について同じ視線上の2次元画像FTを取得することも可能である。そのような3次元計測装置16として、例えば特開平10−206132号に示される公知の装置を用いることが可能である。
【0022】
また、対象物の3次元データDTを取得する公知の他の方法として、対象物に対して視差を有して配置された複数のカメラを用いる方法などがある。それらのカメラから得られた視差を有する複数の画像から、立体写真法を用いて3次元データDTを演算により求めることができる。
【0023】
特に、本実施形態においては、上に述べたように、2つの3次元データ(つまり、標準モデルDSまたは3次元モデルMLと対象物の3次元データDT)の差分SBを色で示す差分表示画面HG1を、ディスプレイ装置13の表示面HGに表示することが可能である。
【0024】
差分表示画面HG1の生成に当たって、構造化された標準モデルDSの表面に、予め複数の領域EA1,EA2、EA3…を定義しておく。
領域EAを定義するに際し、標準モデルDSにおける各部分の必要精度を考慮し、同程度の精度を必要とする部分によって1つの領域EAを定義する。
【0025】
図2に示す例では、標準モデルDSは人の頭部であり、表情に大きな影響を与えるために高い精度を必要とする口の周辺を領域EA1、目の周辺を領域EA3、EA4とし、中程度の精度を必要とする鼻の周辺を領域EA2とし、低精度でよい他の部分を領域EA5とする。
【0026】
このほか、部品単位、加工単位、または修正単位ごとに、領域EAを定義してもよい。
これら領域EAごとに、標準モデルDSと3次元データDTとの差分SBについての代表値DHを求める。代表値DHとして、例えば、各3次元データの差分SBの各領域EA内における平均値、または二乗平均値などが用いられる。
【0027】
なお、差分SBは、例えば、一方の3次元データ上の1つの点と、他方の3次元データ上の1つの点との距離として求める。または、一方の3次元データ上の1つの点から他方の3次元データ上の面への距離として求める。
【0028】
例えば、図3に示す例では、3次元データDT上の1つの点から、変形後の3次元モデルMLの表面に垂線を下ろし、 垂線の長さを差分SBとする。
また、予め、各領域EAに対して、1つまたは複数のしきい値THを各領域EAごとに可変可能に設定しておく。
【0029】
すなわち、図4に示す例では、それぞれの領域EAに対して2つのしきい値TH1,TH2が設定される。最も精度の高い領域EA1,3,4について、しきい値1は「0.1」、しきい値2は「0.3」である。中程度の精度の領域EA2について、しきい値1は「0.3」、しきい値2は「0.5」である。低精度の領域EA5についてはしきい値が設定されていないので、その場合には、デフォルト値として設定されたしきい値「0.5」「1.0」が用いられる。
【0030】
しきい値THを設定するに当たり、実験や経験に基づいて値を決定することができる。また、CADデータに基づいて製作された物品の差分表示画面を生成する際には、しきい値THを、物品の製作公差または許容公差から算出してもよい。しきい値THを設定しない領域EAに対しては、デフォルト値を適用すればよい。
【0031】
そして、設定されたしきい値THにより規定される範囲ごとに、予め設定された表示色CLが割り当てられる。
図5に示す例では、しきい値1以下の場合に表示色CLは「青」、しきい値1〜しきい値2の場合に表示色CLは「黄」、しきい値2以上の場合に表示色CLは「赤」となる。これらの色「青」「黄」「赤」は、他の種々の色であってもよい。色に変えて、色を指定するコードであってもよい。また、色そのもののデータであってもよい。
【0032】
これらの設定に基づいて、各領域EAの表示色CLが決定される。決定した表示色CLによってそれぞれの領域EAを表示したものが、差分表示画面HG1である。その一例が図6に示される。
【0033】
図6に示すように、3次元モデルML(または標準モデルDS)は、各領域EAに対して1つの表示色CLが割り当てられ、表示される。
図6の例では、目の領域EA3,4は、その代表値DHがしきい値2以上であり、差分SBが大きいことが分かる。したがって、領域EA3,4について、さらにフィッティングを行う必要があると判断される。鼻の領域EA2は、その代表値DHがしきい値1以下であり、差分SBが充分に小さいことが分かる。したがって、領域EA2については充分に正確であり、フィッティングを終了してもよいと判断される。
【0034】
このように、3次元モデルMLにおいて、3次元データDTとの差分SBがどのようになっているかを、ユーザは容易に把握できる。また、差分SBの状態をモデリングプログラムPRが自動的に認識することが可能である。したがって、差分SBの状態に応じて、フィッティングをさらに続行するか、またはフィッティングを終了するかを決定することが可能である。
【0035】
また、フィッティングを続行するか否かの判断に際し、各領域EAを単位として、そのような判断を行うことができる。フィッティングが必要である場合には必要な領域EAについてのみフィッティングを行う。したがって、その場合には、無用のフィッティングを行うことが避けられ、少ないデータ処理量で正確な3次元モデルMLを生成することが可能となる。
【0036】
また、上に述べたように、領域EAの定義は、標準モデルDSに対して行っておけばよく、対象物の3次元データDTに対していちいち行う必要はない。したがって、領域EAの定義が容易である。標準モデルDSに対して領域EAを定義する際に、各部分の精度の要求される程度に見合って領域EAを決めることができる。
【0037】
これに対して、領域EAを定義することなく、3次元データDTの各点に対して色を設定した場合には、各点の色が混ざってしまい、差分SBの状態を把握することができない。また、各点に対して同じしきい値THが設定されるので、精度を要する部分とそうでない部分とを明確に区別することができない。
【0038】
図8には、CADデータに基づいて製作された歯車製品と、その歯車製品の3次元計測を行って得られた計測データとの差分SBについて、図6の場合と同様に領域EAを定義して代表値DHに対応した表示色CLを表示した様子が示されている。
【0039】
図8の例では、歯車製品の歯面については、代表値DHがしきい値TH1よりも小さく、精度は充分であると判断される。しかし、歯車製品の端面については、代表値DHがしきい値TH2よりも大きく、歯車製品の厚さについてさらなる加工を行って精度を上げる必要があると判断される。
【0040】
なお、図8に示す例のように、工業製品の設計図(CADデータ)と実際の製品の計測データとの差分SBを表示する場合に、代表値DHとして二乗平均をとると差分SBの正負が区別できないので、二乗平均とすることなく、単純平均または加重平均などとすればよい。
【0041】
また、表示色CLには、白、灰色、黒などの無彩色も含む。色は、例えば3原色の各濃度によって決定されるので、濃度の異なるものは異なる色であるとする。つまり、色の概念には濃度が含まれる。
【0042】
表示色CLとして、例えばグレースケールの濃度を変えることによって、差分SBの傾向を容易に把握することができる。
モデリング装置1は、パーソナルコンピュータまたはワークステーションなどを用いて構成することが可能である。上に述べたプログラムおよびデータは、ネットワークNWを介して受信することにより取得することも可能である。
【0043】
次に、モデリング装置1の全体の処理の流れについて、フローチャートを参照しながら説明する。
図9はモデリング装置1の全体の処理の流れを示すフローチャート、図10は変形処理を示すフローチャート、図11は差分表示処理を示すフローチャート、図12は標準モデルDS1の例を示す図、図13は対象物から3次元データDTを取得する様子を示す図、図14(A)(B)は概略の位置合わせの様子を示す図、図15は輪郭および特徴点の抽出処理の様子を示す図、図16は標準モデルDSの異常変形を防ぐための仮想バネを説明するための図である。
〔標準モデルの準備〕
図9において、まず、対象物についての標準モデルDSを準備する(#11)。本実施形態では対象物が人の頭部であるので、種々のサイズおよび形状を有した、頭部の全周についての複数の標準モデル群の中から、対象物の頭部に最もよく似た標準モデルDS1を準備する。
【0044】
標準モデルDSは、ポリゴンで定義された3次元形状モデル、または自由曲面で定義された3次元形状モデルのいずれでもよい。ポリゴンで定義された3次元形状モデルである場合は、各ポリゴンの頂点の3次元座標によって表面の形状が決まる。自由曲面で定義された3次元形状モデルである場合は、曲面を定義する関数、および各制御点の座標によって表面の形状が決まる。
【0045】
なお、ポリゴンで定義された3次元形状モデルである場合に、各ポリゴンの頂点を「構成点」と記載する。
また、標準モデルDSのフィッティングに際して、標準モデルを変形するために用いられる点を「制御点」と呼称する。制御点とポリゴンの構成点との位置関係は任意であり、制御点はポリゴンの面上に設定されていてもよく、ポリゴンの面から離れて設定されていてもよい。1つの制御点は複数の構成点(3〜100程度)と関連付けられており、制御点の動きに合わせて関連付けられた構成点が移動する。標準モデルDSのフィッティングに際しては、これら複数の制御点を移動させることによって標準モデルDS全体を変形する。3次元形状モデルが自由曲面で定義されている場合も、フィッティングに使用する制御点の配置は任意である。
【0046】
制御点は、目尻、唇端などのように細かな形状を持つ部分、および、鼻、唇などのように急激な形状の変化を持つ部分には、高い密度で配置される。それ以外の部分には一様に配置される。
【0047】
標準モデルDSには、ある方向から見た特徴的な輪郭RKおよび特徴点TTが設定される。輪郭RKとして、例えば、目、鼻、口、または顎などに、瞼のライン、鼻のライン、唇のライン、または顎のラインなどが設定される。特徴点TTとして、例えば、目や口の端部、鼻の頂部、顎の下端部のように、実際に特徴のある部分、または、それらの中間のようなそれ自体では特徴はないが位置的に特定し易い部分などが選ばれる。
【0048】
図12に示す標準モデルDS1では、顎のライン、唇のライン、および瞼のラインが輪郭RK1〜3として設定されている。図12で分かるように、輪郭RK1は、標準モデルDS1をある方向から見たときに、その縁線となる部分である。また、図12に示す標準モデルDS1では、設定された特徴点TTの一部のみが実際に図に表されている。
【0049】
標準モデルDSに対して、上に説明したように、複数の領域EA1,EA2、EA3…を定義しておく。また、各領域EAに対して、しきい値THを設定しておく。しきい値THによる範囲に対する表示色CLも設定しておく。
〔3次元データの取得〕
次に、対象物の3次元計測を行い、3次元データDTを取得する(#12)。その際に、対象物の2次元画像FTをも同時に取得しておく。また、3次元データDTの各点についての信頼性を示す信頼性データDR、または信頼性データDRを得るための情報を必要に応じて取得しておく。
【0050】
例えば、図13に示すように、3次元計測装置16を用いて、対象物である人の頭部を計測(撮影)する。これによって、3次元データDTおよび2次元画像FTが取得される。
【0051】
なお、対象物を計測して得た3次元データDTおよび/または2次元画像FTを、「計測データ」と記載することがある。標準モデルDSの準備と3次元データDTの取得とはいずれが先でもよく、並行して進めてもよい。
〔概略の位置合わせ〕
標準モデルDSと3次元データDTとの概略の位置合わせを行う(#13)。この処理では、標準モデルDSと3次元データDTとが概略一致するように、標準モデルDSの向き、サイズ、および位置を変更する。このとき、標準モデルDSを、X,Y,Zのそれぞれの方向に個別に任意の倍率に偏倍することにより、それぞれの方向のサイズを3次元データDTによく合わせることができる。
【0052】
例えば、図14(A)に示すように、3次元データDTに対して、標準モデルDSを回転させ且つ各方向に偏倍することにより、図14(B)に示すように、3次元データDTとほぼ同じサイズの標準モデルDSaを得ることができる。なお、わかりやすくするために、図面上では位置を合わせていないものを示す。
〔全体的概略位置合わせ〕
全体的概略位置合わせでは、3次元データDTと標準モデルDSとの距離を最小とするように、標準モデルDSの位置、方向、およびサイズを変更する。
【0053】
すなわち、次の(1)式に示すエネルギー関数e(si,αi,ti)が最小となるsi,αi,tiを導く。
なお、f(si,αi,ti)は、3次元データDTと標準モデルDSとの距離に関連して定義されるエネルギー関数である。g(si)は、過剰な変形を避けるための安定化エネルギー関数である。
【0054】
また、3次元計測装置16によって3次元データDTを取得する際に同時に取得した2次元画像FTを用い、2次元画像FT上でのパターンマッチングを用いて、位置、方向、およびサイズの初期値を与えてもよい。
【0055】
【数1】

Figure 0004174985
【0056】
但し、
K :3次元データの構成点の個数
dk :3次元データの構成点と標準モデルの表面との距離
Wsc:偏倍安定化のウエイトパラメータ
S0 :初期スケール
Si :各方向の偏倍量(但し、S3 は奥行き方向である)
αi :標準モデルの各方向の回転
ti :標準モデルの各方向への移動量
ここで、標準モデルDS上の構成点は次の(2)式にしたがって移動し、それにともなって、3次元データDTの構成点と標準モデルDSの表面との間の距離dk が変化する。
【0057】
【数2】
Figure 0004174985
【0058】
〔局所的概略位置合わせ〕
上に述べた全体的概略位置合わせを自動で行った場合に、それがうまく合わなかったときに、手動で合わせることとなるが、ここに述べる局所的概略位置合わせは、手動での位置合わせの際にできるだけ簡単に行うための手法である。なお、自動でうまくいかなかった分は一旦リセットし、初めから手動でやり直す。
【0059】
局所的概略位置合わせでは、3次元データDT上の特徴的な線または点と、標準モデルDS上の特徴的な線または点とを対応づけ、それらの距離を最小にするように標準モデルDSの位置、方向、およびサイズを変更する。なお、線と線とを対応付けた場合は、一方の線上の点とその点から他方の線上へ降ろした垂線のうち最短となる点とを特徴点とし、線上でこれらの点を複数点取得するものとする。
【0060】
すなわち、3次元データDT上の特徴点とそれに対応する標準モデルDS上の特徴点との距離に対して、次の(4)式に示すエネルギー関数E(si,αi,ti)が最小となるように、標準モデルDSのti,αi,siを導く。
【0061】
【数3】
Figure 0004174985
【0062】
但し、
k :対応する特徴点の個数
Mk :位置合わせ後の標準モデル上の特徴点
x :位置合わせ前の標準モデル上の特徴点
Ck :3次元データ上の特徴点
Si :標準モデルの各方向の偏倍量
αi :標準モデルの各方向の回転
ti :標準モデルの各方向への移動量
〔輪郭・特徴点の抽出〕
3次元データDTまたは2次元画像FT上に、輪郭および特徴点を抽出する(#14)。標準モデルDSについての輪郭RKおよび特徴点TTを予め抽出しておいた場合には、それらと同じ位置に配置されるべき輪郭および特徴点を、3次元データDT上に、またはそれに対応する2次元画像上に配置する(図15参照)。
【0063】
標準モデルDSについての輪郭RKおよび特徴点TTが予め抽出されていない場合には、3次元データDT上または2次元画像上への配置と合わせて標準モデルDS上でも指定する。
〔データ削減〕
次に、計算量および誤差を削減するために、3次元データDTについてデータの削減を行い、必要且つ信頼性の高いデータのみを取り出す(#15)。データの削減を行うことによって、元の3次元データDTの形状を崩すことなく、計算量を減らすことができる。
【0064】
データの削減に当たって、例えば、対象物の領域外のデータを除外し、不要なデータを除く。例えば、2次元画像FTから顔の領域を判別し、その領域に対応した3次元データDTのみを残す。あるいは、対象物と背景との間の距離の相違を用いて領域を判別する。また、概略位置合わせの情報を用いて、顔の領域を抽出するなどの各種の方法がある。また、3次元データDTに信頼性データDRがある場合には、信頼性の高いもののみを残す。近隣にデータが多い場合はそのデータを間引き、密度を平均化する。
〔変形〕
標準モデルDS全体の変形が行われる(#16)。ここでは、3次元データDTの各構成点と標準モデルDSの面との間の距離に関連して定義されたエネルギー関数e1 を用いるとともに、それに加えて、標準モデルDSの特徴点と3次元データDTに対して指定された特徴点との間の距離に関連して定義されるエネルギー関数e3 、標準モデルDSの輪郭と3次元データDTに対して指定された輪郭との間の距離に関連して定義されるエネルギー関数e2 、および、過剰な変形を回避するために定義されたエネルギー関数es を用い、それらを総合したエネルギー関数eを評価し、総合のエネルギー関数eが最小となるように標準モデルDSの面を変形させる。
【0065】
なお、総合のエネルギー関数eとして、e1,e2,e3,esの4つの関数を用いるのが一番望ましいが、e1〜e3のうち任意の2つだけを用いることも可能である。
【0066】
次に、各エネルギー関数について簡単に説明する。
〔標準モデルと3次元データとの距離〕
図3において、3次元データDTを構成する点群の1つが点Pkで示されている。標準モデルDSの面Sにおいて、点Pkに最も近い点がQkで示されている。点Qkは、点Pkから面Sに垂線を下ろしたときの交点である。ここでは、点Pkと点Qkとの距離(差分SB)が評価される。
【0067】
すなわち、3次元データDTの各点と標準モデルDSの面との差分エネルギーe1 は、データ削減後の3次元データDT上の点Pkと、それを標準モデルDSの面S上に投影した点Qkとの二乗距離を用いて、次の(7)式によって算出される。
【0068】
【数4】
Figure 0004174985
【0069】
但し、
T1A:制御点群
Pk :削減後の3次元データの構成点
Qk :構成点からモデル表面への投影点
K :削減後の構成点の個数
k :構成点からモデル表面への投影方向,
k =(Qk-Pk )/|Qk-Pk |
ρk :構成点Pk の信頼性
w(ρk):信頼性関数,w(ρk)=1/(α+ρk )n
W :Σw(ρk)
L :種々のエネルギーを同一単位で扱うための調整用スケール
〔標準モデル上の輪郭と計測データ上の輪郭との距離〕
ここでは、3次元データDT上に指定された輪郭RK、または2次元画像FT上に指定された輪郭RKと、標準モデルDS上の輪郭RKとの距離が評価される。
【0070】
計測データの輪郭RKが3次元データDT上に指定される場合は、3次元データDTの輪郭RK上の点から標準モデルDS上の対応する輪郭RKへ垂線を降ろし、その垂線のうち最短のものを距離とする。なお、輪郭RK上では複数の点を指定する。
【0071】
計測データの輪郭RKが2次元画像FT上に指定される場合は、2次元画像FTを撮影したカメラについてのカメラパラメータを用い、標準モデルDSの輪郭RKを2次元画像FT上に投影する。2次元画像FTの輪郭RK上の点から、標準モデルDSの対応する輪郭RKへ垂線を降ろし、その垂線のうち最短のものを距離とする。なお、輪郭RK上では複数の点を指定する。
【0072】
計測データの輪郭RKが3次元データDT上に指定される場合に、標準モデルDSの輪郭RK毎の差分エネルギーe2 は、それらの距離の二乗和を用いて次の(8)式によって計算される。
【0073】
【数5】
Figure 0004174985
【0074】
但し、
T2A:制御点群
pk :3次元データ上の輪郭点
qk :3次元データ上の輪郭点から対応するモデル輪郭への垂足点
n :1つのモデル輪郭に対応が付けられている3次元データの輪郭点数
k :計測データの輪郭点から対応するモデル輪郭線への投影方向,
k =(qk-pk )/|qk-pk |
l :種々のエネルギーを同一単位で扱うための調整用スケール
〔標準モデル上の特徴点と対応した計測データ上の特徴点との距離〕
計測データ上に特徴点TTを設定することにより、3次元データDT上に指定された特徴点TT、または2次元画像FT上に指定された特徴点TTと、標準モデルDS上の特徴点との距離が評価される。
【0075】
3次元データDT上の特徴点TTと標準モデルDS上の特徴点TTとの差分エネルギーe3 は、対応する特徴点TTの二乗距離を用いて次の(10)式によって計算される。
〔過剰な変形を回避するための安定化エネルギー〕
上に述べた差分のエネルギーに加え、過剰な変形を回避するための安定化エネルギーes が導入される。
【0076】
すなわち、変形に用いられる制御点の間が、図16に示す仮想バネ(elastic bar) KBによってつながれているものとする。仮想バネKBの制約に基づいて、標準モデルDSの面Sの形状の安定化のための安定化エネルギーes が定義される。
【0077】
なお、仮想バネは必ずしも制御点間に張られている必要はない。制御点と仮想バネとの関係が明確であればよい。
図16において、フィッティング対象である標準モデルDSの面Sの一部が示されている。面Sは、制御点群U=|ui,i=1…N|で形成されている。隣接する制御点間には、仮想バネKBが配置されている。仮想バネKBは、制御点間に引っ張り力による拘束を与え、面Sの異常変形を防ぐ働きをする。
【0078】
つまり、隣接する制御点uの間隔が大きくなった場合に、それに応じて仮想バネKBによる引っ張り力が大きくなる。例えば、点Qkが点Pkに近づく場合に、その移動にともなって制御点uの間隔が大きくなると、仮想バネKBによる引っ張り力が増大する。点Qkが移動しても制御点uの間隔が変わらなければ、つまり制御点u間の相対位置関係に変化がなければ、仮想バネKBによる引っ張り力は変化しない。仮想バネKBによる引っ張り力を面Sの全体について平均化したものを、安定化エネルギーes として定義する。したがって、面Sの一部が突出して変形した場合に安定化エネルギーes は増大する。面Sの全体が平均して移動すれば安定化エネルギーes は零である。
【0079】
安定化エネルギーes は、仮想バネKBの変形の状態により、次の(11)式により求められる。
【0080】
【数6】
Figure 0004174985
【0081】
但し、
TsA:制御点群
U〜m,V〜m :仮想バネの端点(制御点)の初期値
Um,Vm :変形後の仮想バネの端点
L0m:初期状態の仮想バネの長さ,
L0m=|U〜m −V〜m |
M :仮想バネの本数
c :バネ係数
L :種々のエネルギーを同一単位で扱うための調整用スケール
したがって、バネ係数cを大きくすると、仮想バネKBは硬くなって変形し難くなる。
【0082】
このような安定化エネルギー関数es を導入することにより、面Sの形状変化に一定の拘束を設けることとなり、面Sの過度の変形を防ぐことができる。
〔総合のエネルギー関数〕
上に述べたように、各エネルギー関数e1,e2,e3,e4 について、それぞれ制御点群T1A, T2A, T3A, TsAが用いられる。ここでは、これらの制御点群T1A〜TsAは同じであるが、後述するように互いに異ならせることができる。これら制御点群TAを用いて標準モデルDSの変形を行い、次の(12)式に示す総合エネルギー関数e(TA)を最小にする制御点群TAを求める。
【0083】
【数7】
Figure 0004174985
【0084】
但し、
e1(T1A): 3次元データの構成点とモデル表面との差分エネルギー
e2s (T2A): モデル輪郭毎の計測データ上の輪郭との差分エネルギー
e3(T3A): 計測データの特徴点とモデル上の特徴点との差分エネルギー
eS(TSA): 過剰な変形を回避するための安定化エネルギー
wi, c : それぞれのエネルギーのウエイトパラメータ
TA=T1A=T2A=T3A=TSA
〔繰り返し変形〕
実際には繰り返し変形を行う(#17)。つまり、制御点を動かして繰り返して変形を行う。n回目の変形後の総合エネルギー関数をen(TA)とすると、次の(13)式の条件が満たされたときに、総合エネルギー関数en (TA)が収束したと判断する。
【0085】
【数8】
Figure 0004174985
【0086】
さて、ここで、変形処理の全体的な流れを図10に沿って説明する。まず、計測データと標準モデルDSとの間で対応する点の組みを作成する(図3のPkとQk)(#21)。
【0087】
面Sを変形し(#22)、変形後の総合エネルギー関数en(TA)を計算する(#23)。総合エネルギー関数en(TA)が収束するまで(#24でイエス)、処理を繰り返す。
【0088】
総合エネルギー関数en(TA)の収束を判定する方法として、上に述べたように総合エネルギー関数en(TA)が所定の値よりも小さくなったときを収束とする方法、前回の計算と比較べた変化の割合が所定値以下となったときに収束とする方法など、公知の方法を用いることが可能である。
〔差分表示〕
ステップ#17までの処理によってかなり精密な3次元モデルMLを得ることができる。しかし、ステップ#17までの処理は対象物全体を対象として行われているので、局所的に特徴を有する部分については必ずしも精密なフィッティングがなされているとは限らない。そこで、対象物のうち特徴のある部分またはステップ#17までの処理で十分なフィッティングがなされていない部分を3次元データDTから抽出し、抽出した3次元データDTのみを用いて、さらに標準モデルDSのフィッティングを行う。
【0089】
そのような部分を抽出するために、ステップ#17までの処理によって得られた3次元モデルMLと、対象物の3次元データDTとの差分SBの状態を差分表示画面HG1として表示する。ユーザは、差分表示画面HG1を見ることによって、差分SBの状態を知り、さらにフィッティング処理を行う必要のある部分を抽出することができる。また、さらにフィッティング処理を行う必要のある部分をモデリングプログラムPRによって自動的に認識させ、以下の処理を自動的に続行させることも可能である。
【0090】
図11において、2つの3次元データの差分SBを求め(#31)、各領域EAについての代表値DHを求める(#32)。
求められた代表値DHの大きさに応じて、各領域EAの表示色CLを決定する(#33)。
【0091】
決定した表示色CLによってそれぞれの領域EAを表示する(#34)。
〔部分領域変形〕
図17は部分領域BRYの抽出の例を示す図、図18(A)(B)(C)は部分領域BRYを用いて標準モデルDSの変形を行う方法の例を説明する図である。
【0092】
図17に示すように、3次元データDTから部分領域BRYを抽出する。各部分領域BRYa、BRYb、BRYcは、それぞれ、対象物の目およびその周辺、口およびその周辺、鼻およびその周辺を、3次元データDTより抽出して得られた3次元データである。また、各部分領域BRYは、必要に応じて、データ量を減らすためにデータ削減が行われる。データ削減の処理は、例えば、ステップ#15で行ったデータ削減と同様の手順で行う。後述する部分領域変形では、フィッティングの領域が部分領域BRYに限定されるので、(6)式の右辺をステップ#15のときよりも0に近くしてデータ削減率を低くし、これによって部分領域BRYの精密性を維持した場合であってもフィッティング処理に多くの時間を要さない。従って、部分領域BRYの範囲の広さ、要求する精密性、および処理時間などを考慮して、部分領域BRYごとにデータ削減率を設定することができる。部分領域BRYの抽出は、ステップ#12の処理のとき、つまり、3次元データDTを得たときに予め行っておいてもよいし、ステップ#17までの処理が完了した後に行ってもよい。また、上のステップ#19で述べた方法を用いることが可能である。
【0093】
図18に示すように、標準モデルDS1a、DS1bは、標準モデルDS1の部分領域変形の過程を示すものである。
ステップ#19においては、ステップ#17までの処理で得られた図18(A)の標準モデルDS1を、図18(B)に示すように部分領域BRYaを用いてフィッティングし、標準モデルDS1aを得る。フィッティングは、ステップ#16で行ったように、変形ないし繰り返し変形と同様の手順で行われ、(7)式の制御点群T1A、点Pk 、点Qk 、または(13)式のしきい値εなどについて、当該部分領域BRYに応じて好適な値を用いればよい。
【0094】
それぞれの部分領域BRYについて、順次、部分領域変形を行う(#20でイエス、#19)。各部分領域BRYごとに、制御点群などをそれぞれ異ならせてフィッティングを行う。これにより、各部分領域BRYごとに、標準モデルDS1をさらに緻密にフィッティングさせることができる。
【0095】
例えば、図18(B)に示す標準モデルDS1aを得た後、図18(C)に示すように部分領域BRYbを用いてフィッティングし、標準モデルDS1b(3次元モデルML)を得る。
【0096】
なお、各部分領域BRYは、他の部分領域BRYの一部と重なり、または他の部分領域BRYに含まれていてもよい。例えば、図17に示すように、部分領域BRYaの一部と部分領域BRYcの一部とが重なっていてもよいし、部分領域BRYbについて部分領域変形を行った後に、上唇のみを新たな部分領域BRYとして抽出し、部分領域変形を行ってもよい。
【0097】
上に述べた実施形態によると、全体的に標準モデルDSのフィッティングを行った後、部分領域BRYを用いて部分的に標準モデルDSのフィッティングを行うので、目または口もとなどの局部について局部的な異常変形を起こすことなく、それらをよりよく一致させることができる。したがって、対象物により一層近い3次元モデルMLを生成することができる。
【0098】
上に述べた実施形態において、領域EAの大きさ、個数、または形状、しきい値THの値または単位、表示色CLの種類、代表値DHの求め方などは、上に述べた以外の種々のものとすることができる。その他、モデリング装置1の構成、回路、処理内容、処理順序、処理タイミング、係数の設定などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【0099】
【発明の効果】
本発明によると、2つの3次元データの差分がどのようになっているかを容易に把握することができる。
【0100】
請求項2、5、6、7の発明によると、どの部分を加工しまたは変形すればよいのかが分かり易い。
請求項3、7の発明によると、標準モデルを人の頭部の計測データにフィッティングして3次元モデルを生成する場合に、目または口もとなどの局部について、局部的な異常変形を起こすことなく、よりよく一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るモデリング装置を示すブロック図である。
【図2】ある標準モデルに定義された領域の例を示す図である。
【図3】3次元モデルと3次元データとの差分を説明するための図である。
【図4】 各領域に設定されたしきい値の例を示す図である。
【図5】 しきい値の範囲に対して設定された表示色の例を示す図である。
【図6】差分表示画面の例を示す図である。
【図7】3次元データの各点に対して色を設定した場合の差分表示画面の例を示す図である。
【図8】歯車製品についての差分表示画面の例を示す図である。
【図9】 モデリング装置の全体の処理の流れを示すフローチャートである。
【図10】変形処理を示すフローチャートである。
【図11】差分表示処理を示すフローチャートである。
【図12】標準モデルの例を示す図である。
【図13】対象物から3次元データを取得する様子を示す図である。
【図14】 概略の位置合わせの様子を示す図である。
【図15】輪郭および特徴点の抽出処理の様子を示す図である。
【図16】標準モデルの異常変形を防ぐための仮想バネを説明するための図である。
【図17】部分領域の抽出の例を示す図である。
【図18】部分領域を用いて標準モデルの変形を行う方法の例を説明する図である。
【符号の説明】
1 モデリング装置(差分の表示装置)
10 処理装置
13 ディスプレイ装置(表示する手段)
DT 3次元データ
BRY 部分領域
DS,DS1,DS1a 標準モデル(3次元データ)
DS1b 標準モデル(3次元データ)
ML 3次元モデル(3次元データ)
SB 差分
EA 領域
DH 代表値
CL 表示色
PR モデリングプログラム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a display device for a difference between two three-dimensional data and a computer program.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to create a three-dimensional model of an object, a standard model for the object is prepared, and the standard model is deformed (fitted) according to the three-dimensional data obtained by actually measuring the object. ) Has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 5-81377).
[0003]
When performing fitting, in order to generate an accurate three-dimensional model with as little data processing amount as possible, it is possible to know the degree of error (difference) between the three-dimensional model obtained by fitting and the three-dimensional data of the object. desirable. For this purpose, the difference between them is displayed in color.
[0004]
Further, in order to inspect the finished accuracy of the manufactured article based on the CAD data, the manufactured article is measured three-dimensionally, the obtained measurement data is compared with the CAD data, and their error (difference) is compared. It is proposed to display the image by color (Japanese Patent Laid-Open No. 11-195054).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the conventional display method, the display color is determined for the difference of each point of the three-dimensional data, so that a plurality of different colors are displayed in a narrow range due to the difference of each difference. It becomes. Therefore, when the user looks at it, a plurality of colors are mixed, and it is often difficult to grasp how the difference is.
[0006]
In addition, it is necessary to further process and deform the parts of the article and the three-dimensional model to increase the accuracy, but in the conventional display method, which part should be processed or deformed? Is difficult to understand.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to make it easy to grasp the difference between two pieces of three-dimensional data.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  An apparatus according to the present invention is a display device for a difference between two three-dimensional data, on the surface related to the two three-dimensional data or one of the three-dimensional data.A means for obtaining a difference between opposite points of the two three-dimensional data for each region composed of a plurality of points, and for each regionMeans for obtaining a representative value for the difference;The display color of the areaI was askedAboveDepending on the size of the representative valueDecideMeans for determining.
[0009]
  Preferably, beforeDecisionThe determining means includes means for setting one or a plurality of threshold values to be variable for each region, and determines a display color for each range defined by the set threshold values.
[0010]
  According to another aspect of the present invention, there is provided a device for displaying a difference between two three-dimensional data, wherein the two three-dimensional data or a plurality of regions defined on a surface related to any one of the three-dimensional data For each, a means for obtaining a representative value for the difference between the two three-dimensional data, a means for determining the display color of the area in accordance with the magnitude of the obtained representative value, and each area by the determined display color Means for determining, and the means for determining the display color of the area has means for variably setting one or a plurality of threshold values for each area, depending on the set threshold value The display color is determined for each specified range.
  Preferably, each of the devices includes means for correcting any three-dimensional data in units of regions. Alternatively, the means for obtaining the representative value may obtain the representative value of the difference obtained by the means for obtaining the difference by calculating one of a simple average, a square average, or a weighted average of the difference. Good.
  A computer program according to the present invention is a computer program for controlling a computer that displays a difference between two three-dimensional data, and is related to the two three-dimensional data or one of the three-dimensional data. A process for obtaining a difference between opposing points of the two three-dimensional data for each area composed of a plurality of points on the surface; a process for obtaining a representative value for the obtained difference for each area; And a process of determining a display color of the area according to the size of the representative value obtained for the area.
[0011]
In the present invention, display colors include achromatic colors such as white, gray, and black. The concept of color includes density.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which a display device according to the present invention is applied to a modeling device 1 that generates a three-dimensional model of a human head will be described. The modeling apparatus 1 generates a three-dimensional model by deforming (fitting) a standard model created in advance to fit measurement data (three-dimensional data or a two-dimensional image) on a human head.
[0013]
1 is a block diagram showing a modeling apparatus 1 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an example of an area EA defined in a certain standard model DS, and FIG. 3 is a diagram showing a 3D model ML and 3D data DT. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the threshold value TH set for each area EA, and FIG. 5 is an example of the display color CL set for the range of the threshold value TH. FIG. 6 is a diagram showing an example of the difference display screen HG1, FIG. 7 is a diagram showing an example of the difference display screen HG1j when colors are set for each point of the three-dimensional data DT, and FIG. It is a figure which shows the example of the difference display screen HG2 about a product.
[0014]
As shown in FIG. 1, the modeling device 1 includes a processing device 10, a magnetic disk device 11, a medium drive device 12, a display device 13, a keyboard 14, a mouse 15, and a three-dimensional measuring device 16.
[0015]
The processing device 10 includes a CPU, a RAM, a ROM, a video RAM, an input / output port, various controllers, and the like. Various functions are realized on the processing device 10 by the CPU executing programs stored in the RAM and ROM.
[0016]
The magnetic disk device 11 includes an OS (Operating System), a modeling program PR for generating a three-dimensional model ML, other programs, a standard model (standard model data) DS, three-dimensional data (three-dimensional measurement data) DT, A two-dimensional image (two-dimensional measurement data) FT, a generated three-dimensional model ML, and other data are stored. These programs and data are loaded into the RAM of the processing device 10 at appropriate times.
[0017]
The modeling program PR includes programs for measurement processing, rough alignment, data reduction processing, deformation processing, partial region selection processing, difference display processing, and other processing.
[0018]
The medium drive device 12 accesses a recording medium such as a CD-ROM (CD), a floppy disk FD, or a magneto-optical disk, and reads / writes data or programs. An appropriate drive device is used according to the type of the recording medium. The modeling program PR described above can be installed from these recording media. Standard model DS, three-dimensional data DT, two-dimensional image FT, and the like can also be input via a recording medium.
[0019]
The display surface HG of the display device 13 includes the above-described various data, the three-dimensional model ML generated by the modeling program PR, the generated or generating three-dimensional model, and the three-dimensional data of the object. A difference display screen showing the difference, other data (image) or screen is displayed.
[0020]
The keyboard 14 and the mouse 15 are used for inputting data or giving commands to the processing device 10.
The three-dimensional measuring device 16 is for obtaining three-dimensional data DT of an object by, for example, a light cutting method. It is also possible to obtain the three-dimensional data DT directly by the three-dimensional measuring device 16, and the calculation is performed by the processing device 10 or the like based on the data output from the three-dimensional measuring device 16 and indirectly three-dimensionally. It is also possible to obtain data DT.
[0021]
Simultaneously with the three-dimensional data DT, it is also possible to acquire a two-dimensional image FT on the same line of sight for the same object as necessary. As such a three-dimensional measuring device 16, for example, a known device disclosed in JP-A-10-206132 can be used.
[0022]
As another known method for acquiring the three-dimensional data DT of the object, there is a method using a plurality of cameras arranged with parallax with respect to the object. From a plurality of images having parallax obtained from these cameras, three-dimensional data DT can be obtained by calculation using a stereoscopic photography method.
[0023]
In particular, in the present embodiment, as described above, the difference display screen showing the difference SB between the two three-dimensional data (that is, the standard model DS or the three-dimensional model ML and the three-dimensional data DT of the object) in color. HG1 can be displayed on the display surface HG of the display device 13.
[0024]
In generating the difference display screen HG1, a plurality of areas EA1, EA2, EA3,... Are defined in advance on the surface of the structured standard model DS.
In defining the area EA, the required accuracy of each part in the standard model DS is taken into consideration, and one area EA is defined by a part that requires the same degree of accuracy.
[0025]
In the example shown in FIG. 2, the standard model DS is a human head, the area around the mouth that requires high accuracy in order to greatly affect the facial expression is the area EA1, the area around the eyes is the area EA3, EA4, An area around the nose that requires a certain degree of accuracy is defined as an area EA2, and another area that requires low accuracy is defined as an area EA5.
[0026]
In addition, the area EA may be defined for each part unit, processing unit, or correction unit.
For each of these areas EA, a representative value DH for the difference SB between the standard model DS and the three-dimensional data DT is obtained. As the representative value DH, for example, an average value or a root mean square value in each area EA of the difference SB of each three-dimensional data is used.
[0027]
The difference SB is obtained, for example, as the distance between one point on one three-dimensional data and one point on the other three-dimensional data. Or it calculates | requires as a distance from one point on one three-dimensional data to the surface on the other three-dimensional data.
[0028]
For example, in the example shown in FIG. 3, a perpendicular line is drawn from one point on the three-dimensional data DT to the surface of the deformed three-dimensional model ML, and the length of the perpendicular line is defined as a difference SB.
In addition, one or a plurality of threshold values TH are set to be variable for each area EA in advance for each area EA.
[0029]
That is, in the example shown in FIG. 4, two threshold values TH1 and TH2 are set for each area EA. For the most accurate areas EA1, 3, and 4, the threshold value 1 is “0.1” and the threshold value 2 is “0.3”. For the medium accuracy area EA2, the threshold value 1 is “0.3” and the threshold value 2 is “0.5”. Since no threshold value is set for the low-precision area EA5, the threshold values “0.5” and “1.0” set as default values are used in this case.
[0030]
In setting the threshold value TH, the value can be determined based on experiments and experiences. Further, when generating a difference display screen of an article manufactured based on CAD data, the threshold value TH may be calculated from an article manufacturing tolerance or an allowable tolerance. A default value may be applied to the area EA in which the threshold value TH is not set.
[0031]
A preset display color CL is assigned to each range defined by the set threshold value TH.
In the example shown in FIG. 5, the display color CL is “blue” when the threshold value is 1 or less, and the display color CL is “yellow” when the threshold value is 1 or 2 and the threshold value is 2 or more. The display color CL is “red”. These colors “blue”, “yellow”, and “red” may be other various colors. Instead of the color, a code for specifying the color may be used. Further, it may be data of the color itself.
[0032]
Based on these settings, the display color CL of each area EA is determined. The difference display screen HG1 displays each area EA with the determined display color CL. An example is shown in FIG.
[0033]
As shown in FIG. 6, in the three-dimensional model ML (or standard model DS), one display color CL is assigned to each area EA and displayed.
In the example of FIG. 6, it can be seen that the representative values DH of the eye areas EA3 and EA4 are not less than the threshold value 2 and the difference SB is large. Therefore, it is determined that further fitting is necessary for the areas EA3 and EA4. It can be seen that the nose area EA2 has a representative value DH equal to or less than the threshold value 1, and the difference SB is sufficiently small. Therefore, it is determined that the area EA2 is sufficiently accurate and the fitting may be terminated.
[0034]
Thus, in the three-dimensional model ML, the user can easily understand the difference SB from the three-dimensional data DT. Further, the modeling program PR can automatically recognize the state of the difference SB. Therefore, according to the state of the difference SB, it is possible to determine whether to continue the fitting or end the fitting.
[0035]
Further, when determining whether or not to continue the fitting, such a determination can be made in units of each area EA. When fitting is necessary, fitting is performed only for the necessary area EA. Therefore, in that case, unnecessary fitting is avoided, and an accurate three-dimensional model ML can be generated with a small amount of data processing.
[0036]
Further, as described above, the definition of the area EA may be performed for the standard model DS, and does not have to be performed for the three-dimensional data DT of the object. Therefore, the definition of the area EA is easy. When the area EA is defined for the standard model DS, the area EA can be determined in accordance with the required accuracy of each part.
[0037]
On the other hand, when the color is set for each point of the three-dimensional data DT without defining the area EA, the color of each point is mixed and the state of the difference SB cannot be grasped. . Further, since the same threshold value TH is set for each point, it is not possible to clearly distinguish a portion that requires accuracy from a portion that does not.
[0038]
In FIG. 8, an area EA is defined for the difference SB between the gear product manufactured based on the CAD data and the measurement data obtained by performing the three-dimensional measurement of the gear product, as in FIG. The display color CL corresponding to the representative value DH is displayed.
[0039]
In the example of FIG. 8, for the tooth surface of the gear product, the representative value DH is smaller than the threshold value TH1, and it is determined that the accuracy is sufficient. However, for the end face of the gear product, the representative value DH is larger than the threshold value TH2, and it is determined that the thickness of the gear product needs to be further processed to increase the accuracy.
[0040]
In addition, when the difference SB between the design drawing (CAD data) of the industrial product and the actual product measurement data is displayed as in the example illustrated in FIG. 8, if the root mean square is taken as the representative value DH, the sign of the difference SB is positive or negative. Can not be distinguished from each other, a simple average or a weighted average may be used instead of a square average.
[0041]
The display color CL includes achromatic colors such as white, gray, and black. The colors are determined by, for example, the densities of the three primary colors, and therefore different colors have different colors. That is, the concept of color includes density.
[0042]
For example, by changing the gray scale density as the display color CL, the tendency of the difference SB can be easily grasped.
The modeling apparatus 1 can be configured using a personal computer or a workstation. The programs and data described above can also be obtained by receiving via the network NW.
[0043]
Next, an overall processing flow of the modeling apparatus 1 will be described with reference to a flowchart.
9 is a flowchart showing the overall processing flow of the modeling apparatus 1, FIG. 10 is a flowchart showing the deformation process, FIG. 11 is a flowchart showing the difference display process, FIG. 12 is an example of the standard model DS1, and FIG. FIGS. 14A and 14B are diagrams illustrating a state of acquiring the three-dimensional data DT from the object, FIGS. 14A and 14B are diagrams illustrating a schematic alignment state, and FIGS. FIG. 16 is a diagram for explaining a virtual spring for preventing abnormal deformation of the standard model DS.
[Preparation of standard model]
In FIG. 9, first, a standard model DS for an object is prepared (# 11). In this embodiment, since the object is a human head, it is most similar to the head of the object from among a plurality of standard model groups with various sizes and shapes for the entire circumference of the head. A standard model DS1 is prepared.
[0044]
The standard model DS may be either a three-dimensional shape model defined by polygons or a three-dimensional shape model defined by free-form surfaces. In the case of a three-dimensional shape model defined by polygons, the surface shape is determined by the three-dimensional coordinates of the vertices of each polygon. In the case of a three-dimensional shape model defined by a free-form surface, the shape of the surface is determined by the function that defines the surface and the coordinates of each control point.
[0045]
In the case of a three-dimensional shape model defined by polygons, the vertices of each polygon are described as “component points”.
In addition, when fitting the standard model DS, a point used to deform the standard model is referred to as a “control point”. The positional relationship between the control points and the constituent points of the polygon is arbitrary, and the control points may be set on the surface of the polygon or may be set away from the surface of the polygon. One control point is associated with a plurality of component points (about 3 to 100), and the associated component point moves in accordance with the movement of the control point. When fitting the standard model DS, the entire standard model DS is deformed by moving these control points. Even when the three-dimensional shape model is defined by a free-form surface, the arrangement of control points used for fitting is arbitrary.
[0046]
Control points are arranged at a high density in portions having fine shapes such as the corners of the eyes and lips, and in portions having rapid shape changes such as the nose and lips. The other portions are uniformly arranged.
[0047]
In the standard model DS, a characteristic contour RK and a characteristic point TT viewed from a certain direction are set. As the contour RK, for example, a wrinkle line, a nose line, a lip line, or a chin line is set for the eyes, nose, mouth, or jaw. As the feature point TT, for example, there is an actual characteristic part such as the end of the eye or mouth, the top of the nose, the lower end of the chin, or the middle of them, but there is no feature. A part that is easy to specify is selected.
[0048]
In the standard model DS1 shown in FIG. 12, chin lines, lip lines, and wrinkle lines are set as contours RK1 to RK3. As can be seen in FIG. 12, the contour RK1 is a portion that becomes an edge when the standard model DS1 is viewed from a certain direction. In the standard model DS1 shown in FIG. 12, only a part of the set feature points TT is actually shown in the drawing.
[0049]
As described above, a plurality of areas EA1, EA2, EA3... Are defined for the standard model DS. A threshold value TH is set for each area EA. The display color CL for the range based on the threshold value TH is also set.
[Acquisition of 3D data]
Next, three-dimensional measurement of the object is performed to obtain three-dimensional data DT (# 12). At that time, a two-dimensional image FT of the object is also acquired at the same time. Further, the reliability data DR indicating the reliability of each point of the three-dimensional data DT or information for obtaining the reliability data DR is acquired as necessary.
[0050]
For example, as shown in FIG. 13, the head of a person who is the object is measured (captured) using a three-dimensional measuring device 16. Thereby, the three-dimensional data DT and the two-dimensional image FT are acquired.
[0051]
Note that the three-dimensional data DT and / or the two-dimensional image FT obtained by measuring the object may be referred to as “measurement data”. Either the preparation of the standard model DS or the acquisition of the three-dimensional data DT may be performed first or in parallel.
[Rough alignment]
Approximate alignment between the standard model DS and the three-dimensional data DT is performed (# 13). In this process, the orientation, size, and position of the standard model DS are changed so that the standard model DS and the three-dimensional data DT substantially match. At this time, the size of each standard model DS can be matched to the three-dimensional data DT by scaling the standard model DS individually to an arbitrary magnification in each of the X, Y, and Z directions.
[0052]
For example, as shown in FIG. 14A, by rotating the standard model DS and scaling in each direction with respect to the three-dimensional data DT, the three-dimensional data DT as shown in FIG. And a standard model DSa of approximately the same size can be obtained. In addition, in order to make it intelligible, the thing which is not adjusting the position on drawing is shown.
[Overall approximate alignment]
In the overall approximate alignment, the position, direction, and size of the standard model DS are changed so that the distance between the three-dimensional data DT and the standard model DS is minimized.
[0053]
That is, si, αi, ti that minimizes the energy function e (si, αi, ti) shown in the following equation (1) is derived.
Note that f (si, αi, ti) is an energy function defined in relation to the distance between the three-dimensional data DT and the standard model DS. g (si) is a stabilization energy function for avoiding excessive deformation.
[0054]
In addition, using the two-dimensional image FT acquired at the same time when the three-dimensional measuring device 16 acquires the three-dimensional data DT, using the pattern matching on the two-dimensional image FT, the initial values of position, direction, and size are set. May be given.
[0055]
[Expression 1]
Figure 0004174985
[0056]
However,
K: Number of constituent points of 3D data
dk: distance between the constituent points of the three-dimensional data and the surface of the standard model
Wsc: Weight parameter for partial magnification stabilization
S0: Initial scale
Si: Amount of magnification in each direction (where S3 is the depth direction)
αi: Rotation in each direction of the standard model
t i: Amount of movement of the standard model in each direction
Here, the constituent points on the standard model DS move according to the following equation (2), and accordingly, the distance dk between the constituent points of the three-dimensional data DT and the surface of the standard model DS changes.
[0057]
[Expression 2]
Figure 0004174985
[0058]
[Local approximate alignment]
If the overall rough alignment described above is performed automatically and it does not fit well, it will be manually aligned. However, the local rough alignment described here is a manual alignment. It is a technique to do as easily as possible. In addition, the part which did not work automatically is reset once, and it starts it manually from the beginning.
[0059]
In the local approximate alignment, the characteristic line or point on the three-dimensional data DT and the characteristic line or point on the standard model DS are associated with each other so that the distance between them is minimized. Change position, direction, and size. When lines are associated with each other, the feature point is the point on one line and the shortest of the perpendiculars drawn from that point onto the other line, and multiple points are obtained on the line. It shall be.
[0060]
That is, the energy function E (si, αi, ti) shown in the following equation (4) is minimized with respect to the distance between the feature point on the three-dimensional data DT and the corresponding feature point on the standard model DS. Thus, ti, αi, and si of the standard model DS are derived.
[0061]
[Equation 3]
Figure 0004174985
[0062]
However,
k: number of corresponding feature points
Mk: Feature point on the standard model after alignment
x: Feature point on the standard model before alignment
Ck: Feature point on 3D data
Si: Deviation amount in each direction of the standard model
αi: Rotation in each direction of the standard model
t i: Amount of movement of the standard model in each direction
[Extraction of contour and feature points]
Outlines and feature points are extracted on the three-dimensional data DT or the two-dimensional image FT (# 14). When the contour RK and the feature point TT for the standard model DS have been extracted in advance, the contour and the feature point to be arranged at the same position as those are displayed on the three-dimensional data DT or the corresponding two-dimensional It arrange | positions on an image (refer FIG. 15).
[0063]
When the contour RK and the feature point TT are not extracted in advance for the standard model DS, they are also specified on the standard model DS together with the arrangement on the three-dimensional data DT or the two-dimensional image.
[Data reduction]
Next, in order to reduce the calculation amount and the error, data is reduced for the three-dimensional data DT, and only necessary and reliable data is extracted (# 15). By reducing the data, the calculation amount can be reduced without destroying the shape of the original three-dimensional data DT.
[0064]
In reducing the data, for example, data outside the object area is excluded and unnecessary data is excluded. For example, the face area is determined from the two-dimensional image FT, and only the three-dimensional data DT corresponding to the area is left. Alternatively, the region is determined using the difference in distance between the object and the background. In addition, there are various methods such as extracting a face region using the information on the approximate alignment. If the three-dimensional data DT includes the reliability data DR, only the highly reliable data is left. If there are many data in the neighborhood, the data is thinned out and the density is averaged.
[Deformation]
The entire standard model DS is deformed (# 16). Here, the energy function e1 defined in relation to the distance between each constituent point of the three-dimensional data DT and the surface of the standard model DS is used, and in addition, the feature points of the standard model DS and the three-dimensional data are used. Energy function e3 defined in relation to the distance between the feature points specified for DT, related to the distance between the contour of the standard model DS and the contour specified for the three-dimensional data DT. The energy function e2 defined in order to avoid excessive deformation and the energy function es defined to avoid excessive deformation are used to evaluate the combined energy function e so that the total energy function e is minimized. The surface of the model DS is deformed.
[0065]
It is most preferable to use four functions e1, e2, e3, and es as the total energy function e, but it is also possible to use only two of e1 to e3.
[0066]
Next, each energy function will be briefly described.
[Distance between standard model and 3D data]
In FIG. 3, one of the point groups constituting the three-dimensional data DT is indicated by a point Pk. On the surface S of the standard model DS, the point closest to the point Pk is indicated by Qk. The point Qk is an intersection when a perpendicular is drawn from the point Pk to the surface S. Here, the distance (difference SB) between the point Pk and the point Qk is evaluated.
[0067]
That is, the difference energy e1 between each point of the three-dimensional data DT and the surface of the standard model DS is a point Pk on the three-dimensional data DT after data reduction and a point Qk obtained by projecting the point Pk on the surface S of the standard model DS. Is calculated by the following equation (7).
[0068]
[Expression 4]
Figure 0004174985
[0069]
However,
T1A: Control point group
Pk: Composition point of 3D data after reduction
Qk: Projection point from component point to model surface
K: Number of component points after reduction
dk: Projection direction from component point to model surface,
dk= (Qk-Pk) / | Qk-Pk |
ρk: Reliability of the component point Pk
w (ρk): reliability function, w (ρk) = 1 / (α + ρk)n
W: Σw (ρk)
L: Adjustment scale for handling various energies in the same unit
[Distance between contour on standard model and contour on measurement data]
Here, the distance between the contour RK designated on the three-dimensional data DT or the contour RK designated on the two-dimensional image FT and the contour RK on the standard model DS is evaluated.
[0070]
When the contour RK of the measurement data is specified on the three-dimensional data DT, a perpendicular is dropped from a point on the contour RK of the three-dimensional data DT to the corresponding contour RK on the standard model DS, and the shortest of the perpendiculars Is the distance. A plurality of points are designated on the contour RK.
[0071]
When the contour RK of the measurement data is designated on the two-dimensional image FT, the contour RK of the standard model DS is projected on the two-dimensional image FT using the camera parameters for the camera that captured the two-dimensional image FT. A perpendicular is dropped from a point on the contour RK of the two-dimensional image FT to the corresponding contour RK of the standard model DS, and the shortest one of the perpendiculars is taken as a distance. A plurality of points are designated on the contour RK.
[0072]
When the contour RK of the measurement data is specified on the three-dimensional data DT, the difference energy e2 for each contour RK of the standard model DS is calculated by the following equation (8) using the sum of squares of the distances. .
[0073]
[Equation 5]
Figure 0004174985
[0074]
However,
T2A: Control point group
pk: contour point on 3D data
qk: droop point from the contour point on the 3D data to the corresponding model contour
n: Number of contour points of 3D data associated with one model contour
dk: Projection direction from contour point of measurement data to corresponding model contour line,
dk= (Qk-pk) / | qk-pk |
l: Adjustment scale for handling various energies in the same unit
[Distance between feature points on standard model and feature points on measurement data]
By setting the feature point TT on the measurement data, the feature point TT specified on the three-dimensional data DT or the feature point TT specified on the two-dimensional image FT and the feature point on the standard model DS The distance is evaluated.
[0075]
The difference energy e3 between the feature point TT on the three-dimensional data DT and the feature point TT on the standard model DS is calculated by the following equation (10) using the square distance of the corresponding feature point TT.
[Stabilization energy to avoid excessive deformation]
In addition to the differential energy described above, a stabilization energy es is introduced to avoid excessive deformation.
[0076]
That is, it is assumed that the control points used for the deformation are connected by a virtual spring (elastic bar) KB shown in FIG. Based on the constraint of the virtual spring KB, a stabilization energy es for stabilizing the shape of the surface S of the standard model DS is defined.
[0077]
The virtual spring does not necessarily have to be stretched between the control points. It is sufficient if the relationship between the control point and the virtual spring is clear.
In FIG. 16, a part of the surface S of the standard model DS to be fitted is shown. The surface S is formed by the control point group U = | ui, i = 1... N | A virtual spring KB is disposed between adjacent control points. The virtual spring KB acts to prevent abnormal deformation of the surface S by giving a restraint between the control points by a pulling force.
[0078]
That is, when the interval between adjacent control points u increases, the pulling force by the virtual spring KB increases accordingly. For example, when the point Qk approaches the point Pk, if the distance between the control points u increases with the movement, the pulling force by the virtual spring KB increases. Even if the point Qk moves, if the distance between the control points u does not change, that is, if the relative positional relationship between the control points u does not change, the pulling force by the virtual spring KB does not change. A value obtained by averaging the pulling force by the virtual spring KB over the entire surface S is defined as a stabilization energy es. Therefore, the stabilization energy es increases when a part of the surface S protrudes and deforms. If the entire surface S moves on average, the stabilization energy es is zero.
[0079]
The stabilization energy es is obtained by the following equation (11) depending on the deformation state of the virtual spring KB.
[0080]
[Formula 6]
Figure 0004174985
[0081]
However,
TsA: Control point group
U to m, V to m: initial value of the end point (control point) of the virtual spring
Um, Vm: End point of virtual spring after deformation
L0m: length of the virtual spring in the initial state,
L0m = | U ~ m -V ~ m |
M: Number of virtual springs
c: Spring coefficient
L: Adjustment scale for handling various energies in the same unit
Therefore, when the spring coefficient c is increased, the virtual spring KB becomes hard and is not easily deformed.
[0082]
By introducing such a stabilization energy function es, a constant constraint is provided for the shape change of the surface S, and excessive deformation of the surface S can be prevented.
[Total energy function]
As described above, the control point groups T1A, T2A, T3A, and TsA are used for the energy functions e1, e2, e3, and e4, respectively. Here, these control point groups T1A to TsA are the same, but can be different from each other as will be described later. Using these control point groups TA, the standard model DS is deformed to obtain a control point group TA that minimizes the total energy function e (TA) shown in the following equation (12).
[0083]
[Expression 7]
Figure 0004174985
[0084]
However,
e1 (T1A): Differential energy between the constituent points of 3D data and the model surface
e2s(T2A): Difference energy from the contour on the measurement data for each model contour
e3 (T3A): Difference energy between feature points of measurement data and feature points on the model
eS (TSA): Stabilization energy to avoid excessive deformation
wi, c: Weight parameter of each energy
TA = T1A = T2A = T3A = TSA
[Repeated deformation]
Actually, the deformation is repeatedly performed (# 17). That is, the control point is moved and repeatedly deformed. Assuming that the total energy function after the n-th deformation is en (TA), it is determined that the total energy function en (TA) has converged when the condition of the following equation (13) is satisfied.
[0085]
[Equation 8]
Figure 0004174985
[0086]
Now, the overall flow of the deformation process will be described with reference to FIG. First, a pair of corresponding points is created between the measurement data and the standard model DS (Pk and Qk in FIG. 3) (# 21).
[0087]
The surface S is deformed (# 22), and the total energy function en (TA) after deformation is calculated (# 23). The process is repeated until the total energy function en (TA) converges (Yes in # 24).
[0088]
As a method of judging the convergence of the total energy function en (TA), as described above, the method of convergence when the total energy function en (TA) becomes smaller than a predetermined value, and the previous calculation were compared. It is possible to use a known method such as a method of converging when the rate of change becomes a predetermined value or less.
[Difference display]
A fairly precise three-dimensional model ML can be obtained by the processing up to step # 17. However, since the processing up to step # 17 is performed for the entire target object, a precise fitting is not necessarily performed for a locally characteristic portion. Therefore, a characteristic part of the object or a part that has not been sufficiently fitted in the processing up to step # 17 is extracted from the three-dimensional data DT, and only the extracted three-dimensional data DT is used to further extract the standard model DS. Perform fitting.
[0089]
In order to extract such a part, the state of the difference SB between the three-dimensional model ML obtained by the processing up to step # 17 and the three-dimensional data DT of the object is displayed as a difference display screen HG1. The user can know the state of the difference SB by looking at the difference display screen HG1, and can further extract a portion that needs to be fitted. Further, it is possible to automatically recognize a portion that needs to be fitted by the modeling program PR, and to automatically continue the following processing.
[0090]
In FIG. 11, a difference SB between two three-dimensional data is obtained (# 31), and a representative value DH for each area EA is obtained (# 32).
The display color CL of each area EA is determined in accordance with the obtained representative value DH (# 33).
[0091]
Each area EA is displayed with the determined display color CL (# 34).
(Partial area deformation)
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of extraction of a partial region BRY, and FIGS. 18A, 18B, and 18C are diagrams illustrating an example of a method for deforming the standard model DS using the partial region BRY.
[0092]
As shown in FIG. 17, the partial region BRY is extracted from the three-dimensional data DT. Each of the partial regions BRYa, BRYb, and BRYc is three-dimensional data obtained by extracting the eyes and the periphery thereof, the mouth and the periphery thereof, the nose and the periphery thereof from the three-dimensional data DT, respectively. Each partial area BRY is subjected to data reduction in order to reduce the data amount as necessary. The data reduction process is performed in the same procedure as the data reduction performed in step # 15, for example. In the partial area modification described later, since the fitting area is limited to the partial area BRY, the right side of the equation (6) is made closer to 0 than in step # 15 to lower the data reduction rate, thereby reducing the partial area. Even when the precision of BRY is maintained, the fitting process does not require much time. Accordingly, the data reduction rate can be set for each partial area BRY in consideration of the range of the partial area BRY, the required precision, the processing time, and the like. The extraction of the partial area BRY may be performed in advance in the process of step # 12, that is, when the three-dimensional data DT is obtained, or may be performed after the process up to step # 17 is completed. Further, the method described in step # 19 above can be used.
[0093]
As shown in FIG. 18, the standard models DS1a and DS1b show the process of partial area deformation of the standard model DS1.
In step # 19, the standard model DS1 of FIG. 18A obtained by the processing up to step # 17 is fitted using the partial region BRYa as shown in FIG. 18B to obtain the standard model DS1a. . The fitting is performed in the same procedure as the deformation or repetitive deformation as in step # 16, and the control point group T1A, the point Pk, the point Qk in the equation (7), or the threshold value ε in the equation (13). For example, a suitable value may be used in accordance with the partial region BRY.
[0094]
For each partial region BRY, partial region deformation is sequentially performed (Yes in # 20, # 19). For each partial region BRY, fitting is performed with different control point groups. As a result, the standard model DS1 can be fitted more precisely for each partial region BRY.
[0095]
For example, after obtaining the standard model DS1a shown in FIG. 18B, fitting is performed using the partial region BRYb as shown in FIG. 18C to obtain the standard model DS1b (three-dimensional model ML).
[0096]
Each partial region BRY may overlap with a part of another partial region BRY, or may be included in another partial region BRY. For example, as shown in FIG. 17, a part of the partial area BRYa and a part of the partial area BRYc may overlap, or after the partial area deformation is performed on the partial area BRYb, only the upper lip is replaced with a new partial area. It may be extracted as BRY and subjected to partial region deformation.
[0097]
According to the above-described embodiment, since the standard model DS is partially fitted using the partial region BRY after the standard model DS is entirely fitted, the local area such as the eyes or the mouth is localized. They can be better matched without causing abnormal deformation. Therefore, a three-dimensional model ML that is closer to the object can be generated.
[0098]
In the embodiment described above, the size, number, or shape of the area EA, the value or unit of the threshold value TH, the type of the display color CL, the method of obtaining the representative value DH, and the like can be various Can be. In addition, the configuration, circuit, processing content, processing order, processing timing, coefficient setting, and the like of the modeling apparatus 1 can be appropriately changed in accordance with the spirit of the present invention.
[0099]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to easily grasp the difference between two pieces of three-dimensional data.
[0100]
  Claim 2,5, 6, 7According to this invention, it is easy to understand which part should be processed or deformed.
  Claim3, 7According to the invention, when a three-dimensional model is generated by fitting a standard model to measurement data of a human head, a local part such as an eye or a mouth is matched better without causing local abnormal deformation. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a modeling apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of regions defined in a certain standard model.
FIG. 3 is a diagram for explaining a difference between a three-dimensional model and three-dimensional data.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of threshold values set in each region.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of display colors set for a threshold range.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a difference display screen.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a difference display screen when a color is set for each point of three-dimensional data.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a difference display screen for a gear product.
FIG. 9 is a flowchart showing the overall processing flow of the modeling apparatus.
FIG. 10 is a flowchart showing a deformation process.
FIG. 11 is a flowchart showing a difference display process.
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a standard model.
FIG. 13 is a diagram showing how three-dimensional data is acquired from an object.
FIG. 14 is a diagram showing a state of rough alignment.
FIG. 15 is a diagram illustrating a state of outline and feature point extraction processing;
FIG. 16 is a diagram for explaining a virtual spring for preventing abnormal deformation of a standard model;
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of partial area extraction;
FIG. 18 is a diagram for explaining an example of a method for deforming a standard model using a partial region.
[Explanation of symbols]
1 Modeling device (difference display device)
10 Processing device
13. Display device (means for displaying)
DT 3D data
BRY partial area
DS, DS1, DS1a Standard model (3D data)
DS1b standard model (3D data)
ML 3D model (3D data)
SB difference
EA area
DH typical value
CL display color
PR modeling program

Claims (8)

2つの3次元データの差分の表示装置であって、
前記2つの3次元データまたはいずれかの3次元データに関連する面上の複数の点からなる領域ごとに、当該2つの3次元データの相対する点同士の差分を求める手段と、
前記領域ごとに、求められた差分についての代表値を求める手段と、
前記領域の表示色を、当該領域について求められた前記代表値の大きさに応じて決定する手段と、
を有してなることを特徴とする2つの3次元データの差分の表示装置。
A display device for the difference between two three-dimensional data,
Means for obtaining a difference between opposite points of the two three-dimensional data, for each region composed of a plurality of points on a surface related to the two three-dimensional data or any of the three-dimensional data;
Means for obtaining a representative value for the obtained difference for each region;
Means for determining the display color of the area according to the size of the representative value obtained for the area;
A display device for the difference between two pieces of three-dimensional data, characterized by comprising:
前記決定する手段は、
1つまたは複数のしきい値を各領域ごとに可変可能に設定する手段を有し、
設定されたしきい値により規定される範囲ごとに表示色を決定する、
請求項1記載の2つの3次元データの差分の表示装置。
The means for determining is
Means for variably setting one or more threshold values for each region;
Determine the display color for each range defined by the set threshold.
The display device of a difference between two three-dimensional data according to claim 1.
いずれかの3次元データに対し各領域を単位として修正を行う手段を有してなる、
請求項1または請求項2記載の2つの3次元データの差分の表示装置。
A means for correcting any three-dimensional data in units of each region;
The display device of a difference between two three-dimensional data according to claim 1 or 2.
前記代表値を求める手段は、前記差分を求める手段によって求められた差分の前記代表値を、当該差分の単純平均、二乗平均、または加重平均のいずれかを算出することによって、求める、
請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の2つの3次元データの差分の表示装置。
The means for obtaining the representative value obtains the representative value of the difference obtained by the means for obtaining the difference by calculating one of a simple average, a square average, or a weighted average of the difference.
The display apparatus of the difference of the two three-dimensional data in any one of Claims 1 thru | or 3.
2つの3次元データの差分の表示装置であって、
前記2つの3次元データまたはいずれかの3次元データに関連する面上に定義された複数の領域ごとに、2つの3次元データの差分についての代表値を求める手段と、
求められた代表値の大きさに応じて当該領域の表示色を決定する手段と、
決定した表示色によってそれぞれの領域を表示する手段と、
を有し、
前記領域の表示色を決定する手段は、
1つまたは複数のしきい値を各領域ごとに可変可能に設定する手段を有し、
設定されたしきい値により規定される範囲ごとに表示色を決定する、
ことを特徴とする2つの3次元データの差分の表示装置。
A display device for the difference between two three-dimensional data,
Means for obtaining a representative value for a difference between two three-dimensional data for each of a plurality of regions defined on a surface related to the two three-dimensional data or one of the three-dimensional data;
Means for determining the display color of the area according to the size of the obtained representative value;
Means for displaying each area according to the determined display color;
Have
The means for determining the display color of the area is:
Means for variably setting one or more threshold values for each region;
Determine the display color for each range defined by the set threshold.
An apparatus for displaying a difference between two three-dimensional data.
2つの3次元データの差分の表示装置であって、
前記2つの3次元データまたはいずれかの3次元データに関連する面上に定義された複数の領域ごとに、2つの3次元データの差分を求める手段と、
前記領域ごとに、求められた差分についての代表値を当該差分の単純平均、二乗平均、または加重平均のいずれかを算出することによって求める手段と、
求められた代表値の大きさに応じて当該領域の表示色を決定する手段と、
決定した表示色によってそれぞれの領域を表示する手段と、
を有し、
前記領域の表示色を決定する手段は、
1つまたは複数のしきい値を各領域ごとに可変可能に設定する手段を有し、
設定されたしきい値により規定される範囲ごとに表示色を決定する、
ことを特徴とする2つの3次元データの差分の表示装置。
A display device for the difference between two three-dimensional data,
Means for obtaining a difference between two pieces of three-dimensional data for each of a plurality of regions defined on a surface related to the two pieces of three-dimensional data or any of the three-dimensional data;
Means for obtaining a representative value for the obtained difference for each region by calculating either a simple average, a square average, or a weighted average of the difference;
Means for determining the display color of the area according to the size of the obtained representative value;
Means for displaying each area according to the determined display color;
Have
The means for determining the display color of the area is:
Means for variably setting one or more threshold values for each region;
Determine the display color for each range defined by the set threshold.
An apparatus for displaying a difference between two three-dimensional data.
いずれかの3次元データに対し各領域を単位として修正を行う手段を有してなる、
請求項5または請求項6記載の2つの3次元データの差分の表示装置。
A means for correcting any three-dimensional data in units of each region;
The difference display apparatus of the two-dimensional data of Claim 5 or Claim 6.
2つの3次元データの差分を表示するコンピュータを制御するためのコンピュータプログラムであって、
前記2つの3次元データまたはいずれかの3次元データに関連する面上の複数の点からなる領域ごとに、当該2つの3次元データの相対する点同士の差分を算出する手段と、
前記領域ごとに、算出された前記差分についての代表値を算出する手段と、
前記領域の表示色を、当該領域について算出された前記代表値の大きさに応じて決定する手段として、前記コンピュータを機能させる、
ことを特徴とするコンピュータプログラム。
A computer program for controlling a computer that displays a difference between two three-dimensional data,
Means for calculating a difference between opposing points of the two three-dimensional data, for each region composed of a plurality of points on a surface related to the two three-dimensional data or any of the three-dimensional data ;
Means for calculating a representative value for the calculated difference for each region ;
Causing the computer to function as means for determining the display color of the area according to the size of the representative value calculated for the area ;
A computer program characterized by the above.
JP2001377812A 2001-12-11 2001-12-11 Display device and computer program for difference between two three-dimensional data Expired - Lifetime JP4174985B2 (en)

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