CN101140598A - 部件识别图像处理器、生成部件识别图像的程序和存储程序的记录介质 - Google Patents

部件识别图像处理器、生成部件识别图像的程序和存储程序的记录介质 Download PDF

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CN101140598A CNA2007101491284A CN200710149128A CN101140598A CN 101140598 A CN101140598 A CN 101140598A CN A2007101491284 A CNA2007101491284 A CN A2007101491284A CN 200710149128 A CN200710149128 A CN 200710149128A CN 101140598 A CN101140598 A CN 101140598A
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香川正明
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Abstract

一种部件识别图像处理器，包括管理3D模型的模型管理器、模型区域计算器、部件区域计算器、图像数据处理器、和图像数据管理器。模型区域计算器将3D模型投影到视觉点信息指定的方向并用图像大小信息指定的纵横比计算模型区域信息。部件区域计算器将组成3D模型的部件投影到该方向并计算部件区域信息。图像数据处理器根据模型区域信息和部件区域信息从3D模型的投影图像切割整个模型图像和部件标亮图像，并计算部件位置信息。图像数据管理器管理作为用于部件目录的图像数据的整个模型图像、部件标亮图像、和部件位置信息。

Description

部件识别图像处理器、生成部件识别图像的程序和存储程序的记录介质
相关申请的交叉引用
本申请主张2006年9月7日申请的日本专利申请2006-242561的优先权，通过参考其整体而在此引入其揭示的内容。
技术领域
本发明总体涉及部件识别图像处理器、生成部件识别图像的程序以及存储该程序的记录介质。
背景技术
近年来，计算机性能和技术得到了提高，各种图像内容得到了广泛使用。例如，工业产品制造公司可以生成内部产品的图像并使用该图像作为例如部件目录、使用手则等电子介质的内容。
总体来说，工业产品(例如机械产品、器具等)包括多个部件。通常当观察产品的图像时需要识别产品中的部件。
可以准备产品的分解图从而识别产品图像中的部件。在分解图中，可以将部件识别代码放置在每个部件旁边用于识别该部件。
然而，在上述方法中，很难了解由部件组装成的产品的状态并识别围绕任意部分组装的部件。
为了解决上述问题，提出了一种方法，在加载有三维(3D)产品模型的信息的CAD(计算机辅助设计)系统上，从三维(3D)产品模型中提取部件。在该方法中，用户可以通过指定包括任意部件的闭合3D空间提取该任意部件。
发明内容
此处揭示的各种示例实施例描述了部件识别图像处理器、生成部件识别图像的程序和存储该程序的记录介质。
在一个示例实施例中，部件识别图像处理器包括用于管理3D模型的模型管理器、模型区域计算器、部件区域计算器、图像数据处理器和图像数据管理器。模型区域计算器将3D模型投影到由经由输入设备接收到的视觉点信息指定的方向上以生成其投影图像，并计算以经由输入设备接收的图像大小信息指定的纵横比来包围3D模型的投影图像的模型区域信息。部件区域计算器将3D模型的每个部件投影到视觉点信息指定的方向上以生成其投影图像，并计算包围部件的投影图像的部件区域信息。图像数据处理器根据模型区域信息从3D模型的投影图像切割整个模型图像，根据部件区域信息从标亮了部件的3D模型的投影图像切割部件的部件标亮图像，并计算指定部件标亮图像在整个模型图像中的位置的部件位置信息。图像数据管理器管理作为用于部件目录的图像数据的整个模型图像、部件标亮图像、和部件位置信息。
附图说明
结合附图阅读下述详细描述能够更好地、更完整地理解本发明的揭示以及许多附加优点，其中：
图1是描述根据示例实施例的部件识别图像处理器的示意性配置的框图；
图2是描述部件识别图像处理器的软件配置的框图；
图3是描述视觉点信息的示意图；
图4是描述3D模型的顶点的投影的图示；
图5是获取最小的X和Y坐标轴、以及最大的X和Y坐标轴的组合的过程的流程图；
图6是描述部件位置信息的示意图；
图7是用于部件目录的图像数据的示例；以及
图8是部件的图像叠加到包括部件的结构的图像上的示例。
具体实施方式
在描述图中描述的优选实施例的过程中，使用了特定术语以清楚地描述。然而，本专利说明书并不受限于此处选择的特定术语，并且，需要理解的是，每个特定元件包括以同样方式操作的所有技术等同物。
参考附图，其中在所有的图中相同的附图标记指示相同或对应的部分，尤其参考图1，描述了根据本发明实施例的部件识别图像处理器100的示例配置。
部件识别图像处理器100可以包括经由总线5互相连接并经由总线5交换数据的CPU(中央处理单元)1、存储器2、输入输出设备(I/O设备)3、以及外部输入输出设备(外部I/O设备)4。CPU 1可以处理各种数据。存储器2可以构成CPU 1的工作区域并存储各种程序、数据等。用户可以通过I/O设备3向部件识别图像处理器100输入和从其输出数据。部件识别图像处理器100可以通过使用外部I/O设备4与外部设备交换数据。
图2描述了部件识别图像处理器的软件配置的示例。部件识别图像处理器100可以包括模型数据管理器11、模型区域计算器12、部件区域计算器13、图像数据处理器14和图像数据管理器15。
模型数据管理器11管理预先准备的3D模型的数据。模型区域计算器12经由I/O设备3接收视觉点信息和图像大小信息。模型区域计算器12将3D模型的形状投影在视觉点信息指定的方向上，并计算以图像大小信息指定的纵横比来包围3D模型的投影图像的3D模型的模型区域信息。
部件区域计算器13将3D模型中包括的每个部件的形状投影在视觉点信息指定的方向上，并计算包围部件的投影图像的部件区域信息。
图像数据处理器14根据模型区域信息从完全地投影了3D模型的图像中切割整个模型图像。图像数据处理器14根据部件区域信息，从构成3D模型的部件被标亮的整个3D模型的投影图像中切割部件标亮图像。图像数据处理器14获取指定部件标亮图像在整个模型图像中的位置的部件位置信息。
图像数据管理器15管理作为用于部件目录的图像数据的整个模型图像、部件标亮图像和部件位置信息。图像数据管理器15可以将用于部件目录的图像数据通过外部I/O设备4输出到外部设备。
下面描述部件识别图像处理器100的操作。
模型数据管理器11将组装了多个部件的预先准备的3D模型的数据发送到模型区域计算器12。模型区域计算器12从I/O设备3接收视觉点信息和图像大小信息。如图3所述，视觉点信息包括视向矢量A和向上矢量(View-upVector)B。
视向矢量A是指示视向在3D空间中的方向的矢量，用于指定3D模型的平行投影的方向。向上矢量B是指示3D空间中相对于视向向上的方向的矢量，并与视向矢量A成直角。向上矢量B与3D模型的平行投影的投影平面平行。
图像大小信息由在交叉方向(W)和垂直方向(H)的像素量指定。
模型区域计算器12在如上所述接收的视向矢量生成3D模型的平行投影，并获取作为包含3D模型在投影平面上的投影的矩形区域的模型区域信息。模型区域计算器12将模型区域信息发送到图像数据处理器14。矩形区域的纵横比等于或类似于图像大小信息的纵横比(W/H)。矩形区域指定X-Y矩形坐标系统中的投影平面，X-Y矩形坐标系统的Y轴处于向上矢量的方向。
参考图4和图5如下描述地评估矩形区域。如图4所述，定义3D模型的形状的所有顶点都在投影平面投影。评估顶点的X轴和Y轴。
图5是获取称为(Xmin，Ymin)的最小X和Y坐标轴的组合以及称为(Xmax，Ymax)最大X和Y坐标轴的组合的过程的流程图。在图5中，在S1，模型区域计算器12将定义3D模型的形状的顶点之一投影在投影平面上。
在S2，模型区域计算器12确定该顶点的X坐标是否小于或大于投影的任何其它顶点的X坐标。当X坐标小于或大于投影的任何其它顶点的X坐标时(S2，是)，在S3，模型区域计算器2将X坐标存储为Xmin或Xmax。
当X坐标既不小于也不大于投影的任何其它顶点的X坐标时(S2，否)，则在S4，模型区域计算器2确定该顶点的Y坐标是否小于或大于投影的任何其它顶点的Y坐标。当Y坐标小于或大于投影的任何其它顶点的Y坐标时(S4，是)，则在S5，模型区域计算器2将X坐标存储为Ymin或Ymax。
在S6，模型区域计算器12检查3D模型的顶点中是否有未投影的顶点。当有未投影的顶点时(S6，是)，模型区域计算器12从S1重复该过程。当所有的顶点都投影时(S6，否)，模型区域计算器12结束该过程。
模型区域计算器12如下所述评估矩形区域的最小坐标值(SXmin，SYmin)和最大坐标轴(SXmax，SYmax)。图像大小的纵横比(W/H)定义为α。
当Xmax-Xmin＞＝Ymax-Ymin时，
SXmin＝Xmin
SXmax＝Xmax
SYmin＝(Ymax-Ymin)/2-α(Xmax-Xmin)/2
SYmax＝(Ymax-Ymin)/2+α(Xmax-Xmin)/2。
当Xmax-Xmin＜Ymax-Ymin时，
SXmin＝(Xmax-Xmin)/2-(Ymax-Ymin)/2α
SXmax＝(Xmax-Xmin)/2+(Ymax-Ymin)/2α。
SYmin＝Ymin
SYmax＝Ymax。
模型区域计算器12将3D模型的数据和视觉点信息发送到部件区域计算器13，并将图像大小信息发送到图像数据处理器14。
部件区域计算器13在如上所述接收的视向矢量的方向生成3D模型中包括的每个部件的平行投影，并获取作为包含投影平面上部件投影的最小矩形区域的部件区域信息。部件区域计算器13将部件区域信息发送到图像数据处理器14。
部件区域信息(矩形区域)指定在X-Y矩形坐标系统中的投影平面，并被评估如下。
在投影平面上投影定义每个部件的形状的所有顶点。评估顶点的X坐标和Y坐标。对于3D模型中的每个部件，部件区域计算器13获取称为(PXmin，PYmin)的最小X和Y坐标轴的组合以及称为(PXmax，PYmax)最大X和Y坐标轴的组合。模型区域计算器13将最小X和Y坐标轴以及最大X和Y坐标轴的组合分别确定为部件的矩形区域的最小坐标值和最大坐标值。
部件区域计算器13将3D模型的数据和视觉点信息发送到图像数据处理器14。
图像数据处理器14如下生成整个模型图像：例如，通过在视向矢量方向上投影3D模型的数据生成平行投影图像。图像数据处理器14沿模型区域信息(矩形区域)切割平行投影图像，并根据图像大小信息生成作为像素量中的图像数据的整个模型图像。图像数据处理器14将整个模型图像发送到图像数据管理器15。
图像数据处理器14如下生成部件标亮图像：例如，对3D模型中包括的每个部件生成部件被标亮的3D模型的平行投影图像。图像数据处理器14沿部件的部件区域信息(矩形区域)切割平行投影图像。图像数据处理器14根据图像大小信息、模型区域信息以及部件区域信息，在交叉和垂直方向生成作为像素量中的图像数据的部件标亮图像。图像数据处理器14将部件标亮图像发送到图像数据管理器15。
交叉方向的像素量以下式计算：
(PXmax-PXmin)/((SXmax-SXmin)/W)，
其中W是交叉方向上的像素量。
垂直方向上的像素量以下式计算：
(PYmax-PYmin)/((SYmax-SYmin)/H)，
其中H是垂直方向的像素量。
图像数据处理器14确定每个部件的图像数据在整个模型图像中的位置。图像数据处理器14将该位置作为部件位置信息发送到图像数据管理器15。
参考图6描述部件位置信息。如图6所示，部件位置信息以在坐标系统(其原点是整个模型图像30的像素区域的左上顶点)中交叉方向像素量w和垂直方向像素量h指定部件标亮图像20的左上顶点的位置。
每个部件的像素总量w以下式评估：
w＝W(PXmin-SXmin)/SXmax-SXmin，
其中W是交叉方向的像素量。
每个部件的像素量h以下式评估：
h＝H(SYmin-PYmin)/SYmax-SYmin，
其中H是垂直方向的像素量。
图像数据管理器15将整个模型图像、部件标亮图像和部件位置信息作为用于部件目录的图像数据编译到例如图7所示的观看格式数据结构中，并将该图像数据输出到外部I/O设备4。图像数据管理器15存储和管理用于部件目录的图像数据。
因此，可以根据部件的位置信息将3D模型中的任意部件的图像叠加到整个模型的图像数据上。
图8A描述了包括多个部件的一种结构的整个模型图像。图8B是该结构的部件的部件标亮图像。部件以比整个模型图形更深的颜色(例如红色)标亮。图8C是部件标亮图像叠加到整个模型图像上的示例。
如上所述，在组装了部件的整个模型中可识别产品的任意部件。进一步地，可以通过指定的图像大小在整个模型中识别任意部件。
可以基于部件位置信息通过将部件标亮图像叠加到整个模型上识别任意部件。进一步地，相比于各个部件的图像以与整个模型图像的图像大小相同或相似的图像大小存储的情况，外部I/O设备可能需要较小的容量来存储图像，以识别各个部件。
进一步地，任意部件可以用其在整个模型图像中的二维图像来识别。用二维图像识别任意部件所需的工作量可以比用3D模型识别部件的情况要少。因此，可以使用具有较低性能的数据处理器或计算器。
在实施例中，程序可以包括用于数据处理器的指令，以执行部件识别图像处理器100的功能。该程序可以存储在计算机可读记录介质中。
在上述教示下可以进行各种额外的变型和变化。因此，需要理解的是，在权利要求的范围内，可以实施除了此处特别指出之外的本专利说明书的揭示。

Claims (8)

1.一种部件识别图像处理器，包括：
模型管理器，用于管理准备好的3D模型的数据；
模型区域计算器，用于将3D模型投影到由经由输入设备接收到的视觉点信息指定的方向以生成其投影图像，并计算以经由输入设备接收的图像大小信息指定的纵横比来包围3D模型的投影图像的模型区域信息；
部件区域计算器，用于将3D模型的每个部件投影到视觉点信息指定的方向上以生成其投影图像，并计算包围部件的投影图像的部件区域信息；
图像数据处理器，用于根据模型区域信息从3D模型的投影图像切割整个模型图像，根据部件区域信息从标亮了部件的3D模型的投影图像切割部件的部件标亮图像，并计算指定部件标亮图像在整个模型图像中的位置的部件位置信息；以及
图像数据管理器，管理作为用于部件目录的图像数据的整个模型图像、部件标亮图像、和部件位置信息。
2.根据权利要求1所述的部件识别图像处理器，
其中，模型区域计算器将定义3D模型的形状的所有顶点投影到X-Y矩形坐标系统定义的投影平面上；
获取由顶点坐标中的最小X坐标、最小Y坐标、最大X坐标和最大Y坐标定义的矩形区域；并且
通过将矩形区域在其X轴方向或Y轴方向以与图像大小信息指定的纵横比成比例地放大，确定模型区域信息。
3.根据权利要求1所述的部件识别图像处理器，
其中，部件区域计算器将定义部件的形状的所有顶点投影到X-Y矩形坐标系统定义的投影平面上；
获取由顶点坐标的最小X坐标、最小Y坐标、最大X坐标和最大Y坐标定义的矩形区域；并且
确定矩形区域作为部件区域信息。
4.根据权利要求1所述的部件识别图像处理器，其中，图像数据处理器基于模型区域信息从3D模型的投影图像切割图像，以根据图像大小信息生成像素量中的整个模型图像；
生成对构成3D模型的每个部件标亮了部件的3D模型的投影图像，并基于部件区域信息切割部件的图像；
生成基于模型区域信息和部件区域信息计算的像素量中的部件标亮图像；并且
基于模型区域信息和部件区域信息计算指定部件标亮图像在整个模型图像中的位置的部件位置信息。
5.根据权利要求1所述的部件识别图像处理器，其中，图像数据管理器将观看格式数据结构的整个模型图像、部件标亮图像、和部件位置信息输出到外部输入输出设备，并存储和管理作为用于部件目录的图像数据的整个模型图像、部件标亮图像和部件位置信息。
6.一种用于计算机系统的程序，当计算机系统执行该程序时，该程序提供权利要求1的部件识别图像处理器。
7.一种存储介质，包含用于计算机系统的程序，当计算机系统执行该程序时，该程序提供权利要求1的部件识别图像处理器。
8.根据权利要求7所述的存储介质，其中，存储介质是能够插入该计算机系统的记录介质。
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