JP2000132711A - ３次元モデル圧縮方法および３次元モデル画像生成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ３次元モデルをより少ないデータ量として圧
縮生成する方法を提供する。 【解決手段】 形状データ１１０を複数の部分形状デー
タ１１２に分割する形状データ分割過程１０１と、部分
形状データの輪郭形状をテクスチャ１１１面へ投影した
領域データ１１４として保存する領域データ生成過程１
０２と、部分形状データの近似再構成によるデータ量の
削減を行う部分形状データ再構成過程１０１によって構
成され、部分形状データの分割境界部分の形状を領域デ
ータに保持することができ、より少ないデータ量で３次
元モデルを表現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオゲーム機や
産業用ＣＡＤなどの３次元コンピュータグラフィックス
を使った画像生成で用いられる、３次元モデルを生成す
る技術に関するものであり、特に、あらかじめ与えられ
た３次元モデルを圧縮して、データ量が少なく、かつデ
ータ量削減に伴う画像の劣化が少ない３次元モデルを生
成する３次元モデル圧縮方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、物体の３次元的な形状データ
を用いて画像生成を行う３次元コンピュータグラフィッ
クスの技術が盛んに研究されている。近年では、ビデオ
ゲーム機やパーソナルコンピュータなどの家庭用の比較
的安価な機器でも、３次元コンピュータグラフィックス
の技術を用いた画像生成が盛んに行われるようになり、
産業的にも非常に重要な技術の１つとなっている。

【０００３】３次元コンピュータグラフィックスによる
画像生成は、対象物の３次元的な形状や色の情報で構成
される３次元モデルを生成するモデリングと、３次元モ
デルを用いて対象物の画像を生成するレンダリングと
の、大きく２つのステップに分けることができる。

【０００４】モデリングによって生成される３次元モデ
ルの記述方法の１つとして、対象物表面の３次元的な形
状を、複数の多角形の集まりによって近似表現したポリ
ゴンモデルが広く用いられている。また、ポリゴンモデ
ルを用いたレンダリング方法の１つとして、複数の多角
形を任意の２次元平面に順次投影していき、多角形の集
まりとして対象物画像を描画する方法が広く用いられて
いる。

【０００５】このようなポリゴンモデルを用いた画像生
成では、より多くの多角形を用いることによって、細か
な凹凸や滑らかな曲面を持つ対象物をより忠実に反映し
た画像を生成できるが、その反面、データ量が多くなる
ため、３次元モデルの記録・伝送時のコストが高くな
る。逆に、多角形の数を減らすとデータ量は少なくなる
が、生成される画像は粗く劣化の多い画像になるという
傾向がある。

【０００６】そこで近年、モデリング技術の１分野とし
て、対象物表面の３次元座標値を緻密に計測することが
可能な３次元計測機器などで得られた大量の多角形を用
いた詳細なポリゴンモデルを入力とし、これを圧縮し
て、データ量が少なくかつデータ量の削減にともなう画
像の劣化が少ない、効率の良い３次元モデルを生成す
る、３次元モデル圧縮技術が盛んに研究されている。

【０００７】上記した従来の３次元モデル圧縮技術の一
例としては、例えば「Hugues Hoppe, et al:"Mesh
Optimization", SIGGRAPH 93 Conference Proceedi
ngs,pp.19-26, August 1993」などがある。

【０００８】これらの３次元モデル圧縮方法の一例で
は、詳細なポリゴンモデル中の複数の多角形を、より数
の少ない多角形で近似再構成することによって、データ
量を少なくしている。近似再構成の方法は、まず、近似
前のポリゴンモデルと近似後のポリゴンモデルとの近似
誤差を定量化する関数を定義しておき、近似前のポリゴ
ンモデル中の多角形の全ての頂点について、１頂点を削
減してより少ない多角形で近似した場合の近似誤差の増
分を算出する。そして、近似誤差の増分が最も少ない頂
点を選択して削減し、ポリゴンモデルの近似再構成を行
う。さらに、１頂点の削減によるポリゴンモデルの近似
を、あらかじめ与えられた条件に到達するまで繰り返す
ことにより、頂点数と多角形数の少ないポリゴンモデル
を生成する。

【０００９】この時、近似再構成による頂点数と多角形
数の削減、すなわちデータ量の削減に対して、近似誤差
の増分が最も少ない頂点、すなわち生成される画像の劣
化が最も少ない頂点から順に削減していくため、結果と
して効率の良い３次元モデルを生成する圧縮方法と言え
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
のモデリング技術では、ポリゴンモデルの全ての頂点に
ついて、同じ近時誤差関数を用いた評価を行うが、生成
される画像上で輪郭（対象物と背景や前景との境界）と
なる部分と、輪郭以外の部分とでは、近似誤差による誤
差増分が同じであっても、輪郭部分の方が画像の劣化が
目立つ場合が多いことから、生成される画像の劣化とデ
ータ量の観点から必ずしも効率が良いとは言えない場合
があるという問題点を有していた。

【００１１】このような、生成された画像上で輪郭とな
る部分の劣化が目立つという問題は、先述した Hoppe
らも"View-Dependent Refinement of Progressive
Meshes"(SIGGRAPH 97 Conference Proceedings, p
p.189-198, August 1997)の中で指摘している。 Hop
peらはこれに対処するために、詳細な３次元モデルと粗
いモデルを階層的に記述して保持しておき、画像生成時
に輪郭となる部分に詳細な３次元モデルを選択して使う
方法を提案している。しかし、この方法は３次元モデル
の圧縮が主眼ではなく、輪郭部の画質劣化は少ないがデ
ータ量が多くなるという問題点を有している。

【００１２】本発明は上記問題点に鑑み、データ量が少
なくかつデータ量削減による画像の劣化が少ない、効率
の良い３次元モデルを生成する３次元モデル圧縮方法を
提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の３次元モデル圧
縮方法および３次元モデル画像生成方法は、対象物の形
状や対象となる３次元モデルによっては、画像生成時に
輪郭となる可能性が高い部位をあらかじめ想定できる場
合があり、さらに３次元モデルと輪郭に相当する情報を
組み合わせることにより３次元モデルを記述することを
特徴とする。

【００１４】この本発明によると、分割された部分形状
データの境界部分の形状を、新たに生成した領域データ
として記述することによって、部分形状データを近似再
構成した場合の部分形状データの境界部分、すなわち画
像生成時に輪郭となる可能性のある部分の画質の劣化を
低減することが可能で、かつデータ量の少ない３次元モ
デルを生成する圧縮方法を実現できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】請求項１記載の３次元モデル圧縮
方法は、複数の多角形で構成された３次元的な形状デー
タとテクスチャを含む３次元モデルを圧縮する方法であ
って、前記形状データを複数の部分形状データに分割す
る形状データ分割過程と、前記分割された複数の部分形
状データが前記テクスチャ上でどの領域に対応するかを
示す領域データを生成する領域データ生成過程と、前記
部分形状データをより数の少ない複数の多角形で近似再
構成する部分形状データ再構成過程とを備えて、形状デ
ータを複数の部分形状データに分離した場合の端面の形
状と、部分形状データを近似した粗い形状との２種類の
形状に分けて３次元モデルを記述することを特徴とす
る。

【００１６】請求項２記載の３次元モデル圧縮方法は、
請求項１において、テクスチャを前記領域データの領域
ごとに階層化して符号化する階層符号化過程を備えて、
テクスチャと形状データを複数の部分形状データに分離
した場合の端面の形状である領域データとの２種類のデ
ータを組み合わせて１つのデータに圧縮することを特徴
とする。

【００１７】請求項３記載の３次元モデル圧縮方法は、
請求項１または請求項２において、形状データ分割過程
は、形状データを構成する複数の多角形の頂点間距離を
基準にして形状データを複数の部分形状データに分割す
ることを特徴とする。

【００１８】請求項４記載の３次元モデル画像生成方法
は、３次元的な形状データとテクスチャを含む３次元モ
デルから画像を生成する方法であって、階層符号化され
たテクスチャデータを入力し、復号化して複数のテクス
チャと、前記複数のテクスチャの画素が有効な領域を示
す複数のマスクデータを出力する復号化過程と、前記複
数のテクスチャと前記複数のマスクデータと複数の形状
データを入力して、前記複数のマスクデータをマスクと
したテクスチャマッピングによって画像生成処理を行う
マッピング過程とを備えて、階層符号化されたテクスチ
ャデータに含まれる各階層の輪郭の形状と、形状データ
に含まれる形状との２つの形状を反映した画像を生成す
ることを特徴とする。

【００１９】請求項５記載の３次元モデル圧縮装置は、
複数の多角形で構成された３次元的な形状データとテク
スチャを含む３次元モデルを圧縮する装置であって、前
記形状データを複数の部分形状データに分割する形状デ
ータ分割手段と、前記分割された複数の部分形状データ
が前記テクスチャ上でどの領域に対応するかを示す領域
データを生成する領域データ生成手段と、前記部分形状
データをより数の少ない複数の多角形で近似再構成する
部分形状データ再構成手段とを備えたことを特徴とす
る。

【００２０】請求項６記載の３次元モデル圧縮装置は、
請求項５において、テクスチャを前記領域データの領域
ごとに階層化して符号化する階層符号化手段を備えたこ
とを特徴とする。

【００２１】請求項７記載の３次元モデル圧縮装置は、
請求項５または請求項６において、形状データ分割手段
は、形状データを構成する複数の多角形の頂点間距離を
基準にして形状データを複数の部分形状データに分割す
ることを特徴とする。

【００２２】請求項８記載の３次元モデル画像生成装置
は、３次元的な形状データとテクスチャを含む３次元モ
デルから画像を生成する装置であって、階層符号化され
たテクスチャデータを入力し、復号化して複数のテクス
チャと、前記複数のテクスチャの画素が有効な領域を示
す複数のマスクデータを出力する復号化手段と、前記複
数のテクスチャと前記複数のマスクデータと複数の形状
データを入力して、前記複数のマスクデータをマスクと
したテクスチャマッピングによって画像生成処理を行う
マッピング手段とを備えたことを特徴とする。

【００２３】請求項９記載の記録媒体は、請求項１〜請
求項３の何れかの３次元モデル圧縮方法、または請求項
４記載の３次元モデル画像生成方法を実行するのに必要
なソフトウェアが書き込まれたことを特徴とする。

【００２４】以下、本発明の３次元モデル圧縮方法を具
体的な実施の形態に基づいて説明する。 （実施の形態１）図１は、本発明の（実施の形態１）に
おける３次元モデル圧縮方法の処理手順の概略図であ
る。

【００２５】図１において、１１０は対象物の３次元的
な形状をポリゴンモデルにより記述した形状データ、１
１１は対象物のテクスチャであり、この２つにより対象
物の３次元モデルを構成する。この（実施の形態１）で
は、テクスチャ１１１は対象物をある角度から撮像した
画像であり、形状データ１１０はテクスチャ１１１の各
画素に対応する物体表面上の３次元座標値を計測して得
られた点を頂点とし、隣接する頂点を連結して得られた
ものであるとする。これら形状データ１１０とテクスチ
ャ１１１は、いずれも記憶手段１０３にあらかじめ記憶
されている。１００は形状データ分割手段であり、形状
データ１１０を分割して複数の部分形状データ１１２
ａ，１１２ｂを生成する。１０１は部分形状データ再構
成手段であり、部分形状データ１１２ａ，１１２ｂ中の
複数の多角形をより数の少ない多角形で近似再構成する
ことにより、データ量の少ない圧縮部分形状データ１１
３ａ，１１３ｂを生成し、記憶手段１０３に記憶する。
１０２は領域データ生成手段であり、部分形状データ１
１２ａ，１１２ｂの各領域が、テクスチャ１１１上でど
こに対応するかを示す領域データを１１４を生成し、記
憶手段１０３に記憶する。

【００２６】以上のように構成された３次元モデル圧縮
方法について、その処理動作を説明する。図２は、形状
データ１１０およびテクスチャ１１１で構成される３次
元モデルの記述方法の例である。この例では、形状デー
タ１１０は全体でｍ個の頂点を含むｎ個の三角形で構成
され、ｉ番目の三角形Ｐ（ｉ）は３個の頂点（Ｖｉ１，
Ｖｉ２，Ｖｉ３）で参照される点を頂点とし、ｊ番目の
頂点Ｖ（ｊ）は、３次元座標値（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）と
テクスチャ１１１上の対応点の座標（ｕｉ，ｖｉ）で構
成されること示している。また、テクスチャ１１１は、
ＲＧＢ表色系画素のｗｕ×ｗｖの２次元配列であること
を示している。

【００２７】まず、この（実施の形態１）の３次元モデ
ル圧縮方法における各手段の処理は、全てコンピュータ
のソフトウェアによって実現されるものであるとし、処
理の起動や処理対象となる形状データ１１０およびテク
スチャ１１１の指定は、ユーザーによって行われるもの
とする。処理が起動されると、形状データ分割手段１０
０は、形状データ１１０を記憶手段１０３より読み出
し、複数の部分形状データ１１２ａ，１１２ｂを生成す
る。

【００２８】形状データ分割手段１００での処理を、図
１〜図４を用いて説明する。図３は、形状データ分割手
段での処理の図であり、図３（ａ）は図１の形状データ
１１０の一部を拡大したもので、図２の形状データの例
とも対応している。

【００２９】形状データ分割手段１００は、形状データ
１１０中の全ての三角形Ｐ（ｉ）について、三角形を構
成する各頂点間の距離と、あらかじめ与えられたしきい
値Ｔ１と比較し（図３（ａ））、しきい値より大きくな
る三角形を形状データ１１０から削除する（図３
（ｂ））。

【００３０】次に、一部の三角形が削除された形状デー
タから、三角形Ｐ（ｉ）と接する三角形が存在するか否
かを走査していき、隣接する複数の三角形の集まりごと
に分割することによって、図３（ｃ）の部分形状データ
を生成する。

【００３１】図１の例では、この形状データの分割処理
によって、２つの部分形状データ１１２ａ，１１２ｂが
生成されたことを示している。次に、領域データ生成手
段１０２での処理を、図１および図４，図５を用いて説
明する。

【００３２】領域データ１１４は、ｗｕ×ｗｖ画素の２
次元配列であるテクスチャ１１１のそれぞれの画素が、
部分形状データ１１２ａ，１１２ｂのどちらに属するか
を示す情報であることから、形状データの分割数を区別
するのに必要なビット数のデータを要素としたｗｕ×ｗ
ｖの２次元配列によって、領域データ１１４を表現する
ことができる。この（実施の形態１）では部分形状デー
タの数は２つであることから、要素データのビット数は
１でよい。

【００３３】図４は、形状データ分割手段１００により
２つに分割された部分形状データａ（１１２ａ）および
部分形状データｂ（１１２ｂ）を、図２と同様な形式で
表現した例である。２つの部分形状データとテクスチャ
１１１とは、部分形状データの頂点データを構成する
（ｕａ，ｖａ）（ｕｂ，ｖｂ）により関連付けられてい
る。これを図示したのが、図５の領域データ１１４の例
である。

【００３４】この（実施の形態１）では、テクスチャ１
１１の各画素と形状モデル１１０の各頂点は１対１で対
応しているものと仮定しているため、領域データ生成手
段１０２における処理の手順は、２つの部分領域データ
の全ての頂点Ｖａ（ｊ），Ｖｂ（ｊ）を順に走査してい
き、頂点Ｖａ（ｊ）に対応する座標（ｕａｊ，ｖａｊ）
の領域データに、「 領域ａ 」を意味する１ビットの
値を記録し、頂点Ｖｂ（ｊ）に対応する座標（ｕｂｊ，
ｖｂｊ）の領域データに、「 領域ｂ 」を意味する１
ビットの値を記録するという処理を行う（図５
（ｂ））。

【００３５】最後に、部分形状データ再構成手段１０１
での処理を図１および図６を用いて説明する。部分形状
データ再構成手段１０１は、部分形状データ１１２ａ，
１１２ｂ中の複数の多角形をより数の少ない多角形で近
似再構成することにより、データ量の少ない圧縮部分形
状データ１１３ａ，１１３ｂを生成し、記憶手段１０３
に記憶する処理を行う。

【００３６】部分形状データ再構成手段での処理手順
は、 ・ １頂点に着目し、その隣接８頂点で囲まれた領域を
近似する２つの大きな近似三角形を仮定する（ステップ
１）と、 ・ 前記の２つの近似三角形が部分形状データ以外の頂
点を含む場合、頂点の３次元座標値を新たに算出する
（ステップ２）と、 ・ 前記の近似三角形と部分形状データとの近似誤差
を、あらかじめ与えられた関数で算出して、近似誤差が
あらかじめ与えられたしきい値Ｔ２を超えるかどうかを
判断する（ステップ３）と、 ・ 近似誤差がしきい値以下だった場合は、（ステップ
１）で仮定した２つの大きな近似三角形で、部分形状デ
ータを再構成する（ステップ４）との（ステップ１）〜
（ステップ４）の４つのステップを、部分形状データ内
のすべての頂点に対して繰り返して行うことによって圧
縮部分形状データを生成する。

【００３７】図６を用いて上記の各ステップを説明す
る。頂点ｖｅに着目した場合、ｖｅに隣接する８つの頂
点ｖａ，ｖｂ，ｖｃ，ｖｄ，ｖｆ，ｖｇ，ｖｈ，ｖｉで
囲まれ、三角形ｐａ，ｐｂ，ｐｃ，ｐｄ，ｐｅ，ｐｆを
含む領域について、より大きな２つの三角形ｐｇ，ｐｈ
を近似三角形として仮定する（ステップ１）。この時、
近似三角形の頂点ｖｉは、もとの部分形状データには含
まれていないため、近似三角形ｐｈの領域内にある部分
形状データの頂点ｖｃ，ｖｅ，ｖｆ，ｖｇ，ｖｈの３次
元座標値（ｘ，ｙ，ｚ）を用いて、外挿により新たにｖ
ｉ’の３次元座標値を求める（ステップ２）。次に、近
似三角形ｐｇ，ｐｈと部分形状データ中の三角形ｐａ〜
ｐｆとの近似誤差を求めてしきい値Ｔ２との比較を行
う。ここでは、近似誤差は部分形状データに含まれる各
頂点ｖａ，ｖｂ，ｖｃ，ｖｄ，ｖｅ，ｖｆ，ｖｇ，ｖｈ
と近似三角形ｐｇ，ｐｈとの距離を用い、評価として、
各近似誤差が全てしきい値Ｔ２以下であることとする
（ステップ３）。前記のステップ３における近似誤差
が、１つでもしきい値を超えた場合は近似再構成処理を
行わず、逆に全てしきい値以下だった場合、部分形状モ
デル中の三角形ｐａ，ｐｂ，ｐｃ，ｐｄ，ｐｅ，ｐｆを
ｐｇ，ｐｈに置換えることにより、部分形状モデルの近
似再構成を行う（ステップ４）。

【００３８】ここで、前述した（ステップ４）におい
て、もし近似再構成処理を行った場合は、三角形数で２
／６、頂点数で５／８と、多くの部分形状データのデー
タ量を削減できることがわかる。

【００３９】さらに上記の４つのステップを部分形状デ
ータの全ての頂点に対して行うことにより、圧縮部分形
状データ１１３ａ，１１３ｂを生成し、記憶手段１０３
に記憶する。

【００４０】図７は、この（実施の形態１）の３次元モ
デル圧縮方法によって生成され、記憶手段１０３に記憶
される圧縮された３次元モデルの例である。図２の入力
となった３次元モデルと比較すると、テクスチャ１１１
はそのままで、形状データは１１０が、領域データ１１
４と、圧縮部分形状データ１１３ａ，１１３ｂに置き代
わっているのがわかる。

【００４１】これまで示してきたように、（実施の形態
１）の３次元モデル圧縮方法によると、形状モデル１１
０のデータ量に対して、圧縮部分形状データ１１３ａ，
１１３ｂのデータ量を少なくすることが可能であり、特
に、形状データ再構成手段１０１の処理によって、デー
タ量を大幅に削減することが可能である。

【００４２】また、領域データ１１４については新たに
追加されることになるが、この（実施の形態１）では、
領域データが１画素につき１ビットであるのに対し、形
状データの１つ頂点データは多くの場合数十ビット以上
ある事から、数十頂点に１つの頂点を削減することによ
って、領域データの追加によるデータ量増を相殺するこ
とができる。

【００４３】以上のことから、（実施の形態１）の３次
元モデル圧縮方法は、よりデータ量の少ない３次元モデ
ルの生成が可能であると言える。さらに、領域データ１
１４の効果を明らかにするために、この（実施の形態
１）における３次元モデル圧縮方法によって生成された
３次元モデルを用いて、画像生成を行った場合について
説明する。

【００４４】図８は、この（実施の形態１）における３
次元モデル圧縮方法によって新たに生成された３次元モ
デルを用いて、３次元コンピュータグラフィックによる
画像生成を行う方法の処理手順の概略図である。

【００４５】マスクデータ生成手段１０４は、記憶手段
１０３より領域データ１１４を読み出して、マスクデー
タａ，ｂ（１１５ａ，１１５ｂ）を生成する。このマス
クデータは、テクスチャ１１１と同じｗｕ×ｗｖの２次
元配列であり、マスクデータａ（１１５ａ）は部分形状
データ領域ａに対応する領域が”１”でそれ以外の部分
が”０”、マスクデータｂ（１１５ｂ）は部分形状デー
タ領域ｂに対応する領域が”１”でそれ以外の部分が”
０”であるものとする。

【００４６】テクスチャマッピング手段１０５は、テク
スチャ１１１，マスクデータａ（１１５ａ），圧縮部分
形状データ１１３ａの組と、テクスチャ１１１，マスク
データｂ（１１５ｂ），圧縮部分形状データ１１３ｂの
組との、２組のデータを用いて合成画像１１６を生成す
る。この時、それぞれマスクデータが”１”の画素のテ
クスチャだけを画像としてマッピングするテクスチャマ
ッピング（アルファ付きテクスチャマッピング）によっ
てレンダリングを行い、合成画像１１６を生成する。こ
のようにして得られた合成画像１１６は、領域データ１
１４の形状、すなわち、部分形状データ１１２の端面の
形状と、圧縮部分形状データ１１３の３次元的な形状と
の、２つの形状を反映したものとなっている。

【００４７】アルファ付きテクスチャマッピングの技術
は、「David F. Rogers 著：”実践コンピュータグ
ラフィックス”(英題"Procedural elements for com
puter graphics")、山口富士夫監修、日刊工業新聞社
出版 」などでも開示されている、３次元コンピュータ
グラフィックスの一般的な技術として一般的に広く知ら
れた技術であり、ここでは詳細な説明は省略する。

【００４８】ここで、この（実施の形態１）の３次元モ
デル圧縮方法における処理過程において、形状データの
削減は、主に部分形状データ再構成手段の処理によって
行われるため、形状データの削減による生成画像の劣化
は、ほとんど部分形状データ再構成手段による処理で発
生すると考えることができる。

【００４９】一方、領域データは、部分形状データ再構
成手段での近似再構成処理を行う前、すなわち形状デー
タ削減による生成画像の劣化が起こる前の、部分形状デ
ータの端面の形状を保持している。特に領域データは、
テクスチャ１画素に相当する形状を、この（実施の形態
１）では１ビットで表現できたように、形状データに比
べて非常に少ないデータ量で、詳細な形状を表現できる
ことから、画像の劣化が目立ち易い輪郭部分の形状を記
述するのに適していると言える。

【００５０】したがって、もし画像生成時の輪郭部にな
る可能性が高い部分を、部分形状データの端面に一致す
ることができれば、領域データによって輪郭部の詳細な
形状を少ないデータ量で記述することができ、結果とし
て、形状データの削減による画像の劣化を少ないデータ
量に低減することが可能になる。

【００５１】部分形状データの端面に相当する部分が画
像生成時の輪郭部になる可能性が高い場合の例として
は、図１の例のような、３次元計測で計測された複数の
物体（人形と背景）を含む形状データや、鋭角的なエッ
ジを持つ形状データなどがある。このような形状データ
は、この（実施の形態１）の形状データ分割手段での、
三角形の頂点間距離がしきい値より大きい場合に分離す
る処理（図３（ａ）（ｂ））によって、複数物体の境界
部分や、鋭角的なエッジの部分を端面とした部分形状デ
ータに分割される可能性が高い。さらに、物体の境界や
鋭角的なエッジは、画像形成時の視点などの条件が変化
した場合でも、画像生成時の輪郭となる可能性が一般的
に高いと言える。以上のことから、特に前述した形状の
場合、この（実施の形態１）による３次元モデル圧縮方
法は、画像生成時の輪郭となる部分の劣化が少なく、か
つデータ量の少ない３次元モデルを圧縮生成する方法で
あると言える。

【００５２】以上のように（実施の形態１）によれば、
前記形状データを複数の部分形状データに分割する形状
データ分割手段１００と、前記分割された複数の部分形
状データが前記テクスチャ上でどの領域に対応するかを
示す領域データを生成する領域データ生成手段１０２
と、前記部分形状データをより数の少ない複数の多角形
で近似再構成する部分形状データ再構成手段１０１を備
えたことにより、より少ないデータ量で、かつ画質の劣
化が少ない３次元モデル生成することができ、特に、端
面が開いた形状データなどに効率の良く３次元モデルを
圧縮することができる。

【００５３】なお、図１の処理はソフトウエアプログラ
ムをコンピュータで実行することによって実現される。
前記ソフトウエアプログラムには、形状データを複数の
部分形状データに分割する形状データ分割過程と、分割
された複数の部分形状データがテクスチャ上でどの領域
に対応するかを示す領域データを生成する領域データ生
成過程と、部分形状データをより数の少ない複数の多角
形で近似再構成する部分形状データ再構成過程などが記
述されており、前記コンピュータが形状データ分割過程
を実行することによって形状データ分割手段１００が実
現され、前記コンピュータが領域データ生成過程を実行
することによって領域データ生成手段１０２が実現さ
れ、前記コンピュータが部分形状データ再構成過程を実
行することによって部分形状データ再構成手段１０１が
実現される。

【００５４】同様に、図８の処理もソフトウエアプログ
ラムをコンピュータで実行することによって実現され、
ソフトウエアプログラムの各処理の過程を実行すること
によってマスクデータ生成手段１０４，テクスチャマッ
ピング手段１０５が実現される。

【００５５】このような図１または図８の処理のソフト
ウエアプログラムは、記録媒体に書き込んで市場に流通
させることもできる。これは以下の実施の形態において
も同様である。

【００５６】（実施の形態２）図９は、本発明の（実施
の形態２）における３次元モデル圧縮方法の処理手順の
概略図である。

【００５７】図１と異なるのは、階層符号化手段１０６
を設けたことと、階層符号化手段によって、テクスチャ
１１１と領域データ１１４を符号化して記憶手段１０３
に記憶する点であり、他の構成および各処理手段での処
理は、本発明の（実施の形態１）と同様な処理を行う。

【００５８】階層符号化手段１０６での処理は、テクス
チャ１１１と領域データ１１４を入力とし、テクスチャ
１１１を領域データ１１４に対応した２つの領域に分割
階層化し、それぞれの領域内の画像にのみ着目して符号
化を行うことによって、データ量の少ない圧縮テクスチ
ャ１１７を生成して、記憶手段１０３に記憶する。

【００５９】このような画像を階層符号化・復号化する
方式や、それを実現する装置の詳細な構成については、
特開平８−１１６５４３号や、栄藤らの研究報告「栄藤
稔他："ＭＰＥＧ−４システム"、映像情報メディア学
会誌、Vol.51,No.12, pp.1966-1973, 1997」などで開
示されている技術であるため、ここでは詳細な処理手順
の説明は省略する。

【００６０】上記した本発明の（実施の形態２）では、
テクスチャと３次元形状データから生成した領域データ
という全く性質の異なるデータを組み合わせて階層符号
化により圧縮することにより、それぞれ個別に圧縮した
場合よりデータ量が少ない圧縮方法を実現していること
から、新規性と有効性の高い方法であるといえる。

【００６１】また、階層符号化の技術は、異なる対象物
が１つの画像に写っている場合などに、それぞれを分離
階層化して符号化することによって、符号化効率を上げ
る事が可能な技術として近年注目されているが、画像だ
けを用いて画像中の複数の対象物を自動で分離すること
は困難であり、従来は手作業で画像を分離するなどの処
理が行われていた。これに対し、本発明の（実施の形態
２）では、対象物の画像（テクスチャ）の以外に、３次
元的な形状データを有しており、これを用いて領域デー
タを生成することによって、画像の自動階層化を実現し
ている点でも、新規性と有効性が高い方法である。

【００６２】以上のように、この（実施の形態２）によ
れば、テクスチャと領域データを符号化する階層符号化
手段を設けることにより、本発明の（実施の形態１）よ
り、よりデータ量の少ない３次元モデルを生成すること
が可能である。

【００６３】（実施の形態３）図１０は、本発明の（実
施の形態３）における３次元モデル画像生成方法の処理
手順の概略図である。

【００６４】図８と異なるのは、マスクデータ生成手段
１０４の代わりに、復号化手段１０７を設けたことと、
テクスチャデータ１１１ａ，１１１ｂおよびマスクデー
タ１１５ａ，１１５ｂは、復号化手段１０７によって、
あらかじめ階層符号化された圧縮テクスチャ１１７を復
号化して生成される点である。テクスチャマッピング手
段１０５での処理は、図８の画像生成方法と同様な処理
を行う。

【００６５】復号化手段１０７での処理は、記憶手段１
０３にあらかじめ階層符号化して記憶された圧縮テクス
チャ１１７を入力として復号化処理を行う。ここで、階
層符号化されたデータには、符号化の対象となる画像の
領域を示す情報が含まれていることから、この領域情報
をマスクデータ１１５として生成出力するとともに、画
像であるテクスチャ１１１を復号化して出力する。

【００６６】以上のように、この（実施の形態３）によ
れば、テクスチャを圧縮する方法として階層符号化を用
いることによって、単純にテクスチャ圧縮の効果を得る
だけでなく、階層符号化時に含まれる画像の領域情報を
テクスチャマッピング時のマスク情報として用いること
によって、本発明の（実施の形態１）（実施の形態２）
の効果と同様に、データ量の少ない粗い形状モデルを用
いて画像生成を行った場合でも、マスク情報に含まれる
形状情報も含めた画像を生成できることから、少ないデ
ータ量でより画像の劣化の少ない画像生成が可能となる
という効果がある。

【００６７】

【発明の効果】以上のように本発明は、複数の多角形で
構成された３次元的な形状データとテクスチャを含む３
次元モデルを圧縮する方法として、形状データを複数の
部分形状データに分離した場合の端面の形状と、部分形
状データを近似した粗い形状の、２種類の形状に分けて
記述することによって、より少ないデータ量で、かつ画
質の劣化が少ない３次元モデルを生成することが可能と
なるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の（実施の形態１）における３次元モデ
ル圧縮方法の処理手順の概略図

【図２】同実施の形態における形状データおよびテクス
チャの一例を示す図

【図３】同実施の形態における形状データ分割手段での
処理手順の説明図

【図４】同実施の形態における部分形状データ及びテク
スチャの一例を示す図

【図５】同実施の形態における領域データ生成手段での
処理手順の説明図

【図６】同実施の形態における部分形状データ再構成手
段での処理手順の説明図

【図７】同実施の形態における圧縮方法で生成された３
次元モデルの一例を示す図

【図８】同実施の形態における圧縮方法で圧縮された３
次元モデルを用いた画像生成の処理手順の概略図

【図９】本発明の（実施の形態２）における３次元モデ
ル圧縮方法の処理手順の概略図

【図１０】本発明の（実施の形態３）における３次元モ
デル画像生成方法の処理手順の概略図

【符号の説明】

１００ 形状データ分割手段 １０１ 部分形状データ再構成手段 １０２ 領域データ生成手段 １０３ 記憶手段 １１０ 形状データ １１１ テクスチャ １１２ 部分形状データ １１３ 圧縮部分形状データ １１４ 領域データ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森村 淳 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5B050 AA09 BA08 EA26 FA02 5B080 AA13 AA19 GA22

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の多角形で構成された３次元的な形状
   データとテクスチャを含む３次元モデルを圧縮する方法
   であって、 前記形状データを複数の部分形状データに分割する形状
   データ分割過程と、 前記分割された複数の部分形状データが前記テクスチャ
   上でどの領域に対応するかを示す領域データを生成する
   領域データ生成過程と、 前記部分形状データをより数の少ない複数の多角形で近
   似再構成する部分形状データ再構成過程とを備えて、形
   状データを複数の部分形状データに分離した場合の端面
   の形状と、部分形状データを近似した粗い形状との２種
   類の形状に分けて３次元モデルを記述する３次元モデル
   圧縮方法。
2. 【請求項２】テクスチャを前記領域データの領域ごとに
   階層化して符号化する階層符号化過程を備えて、テクス
   チャと形状データを複数の部分形状データに分離した場
   合の端面の形状である領域データとの２種類のデータを
   組み合わせて１つのデータに圧縮する請求項１記載の３
   次元モデル圧縮方法。
3. 【請求項３】形状データ分割過程は、形状データを構成
   する複数の多角形の頂点間距離を基準にして形状データ
   を複数の部分形状データに分割する請求項１または請求
   項２記載の３次元モデル圧縮方法。
4. 【請求項４】３次元的な形状データとテクスチャを含む
   ３次元モデルから画像を生成する方法であって、 階層符号化されたテクスチャデータを入力し、復号化し
   て複数のテクスチャと、前記複数のテクスチャの画素が
   有効な領域を示す複数のマスクデータを出力する復号化
   過程と、 前記複数のテクスチャと前記複数のマスクデータと複数
   の形状データを入力して、前記複数のマスクデータをマ
   スクとしたテクスチャマッピングによって画像生成処理
   を行うマッピング過程とを備えて、階層符号化されたテ
   クスチャデータに含まれる各階層の輪郭の形状と、形状
   データに含まれる形状との２つの形状を反映した画像を
   生成する３次元モデル画像生成方法。
5. 【請求項５】複数の多角形で構成された３次元的な形状
   データとテクスチャを含む３次元モデルを圧縮する装置
   であって、 前記形状データを複数の部分形状データに分割する形状
   データ分割手段と、 前記分割された複数の部分形状データが前記テクスチャ
   上でどの領域に対応するかを示す領域データを生成する
   領域データ生成手段と、 前記部分形状データをより数の少ない複数の多角形で近
   似再構成する部分形状データ再構成手段とを備えた３次
   元モデル圧縮装置。
6. 【請求項６】テクスチャを前記領域データの領域ごとに
   階層化して符号化する階層符号化手段を備えた請求項５
   記載の３次元モデル圧縮装置。
7. 【請求項７】形状データ分割手段は、形状データを構成
   する複数の多角形の頂点間距離を基準にして形状データ
   を複数の部分形状データに分割する請求項５または請求
   項６記載の３次元モデル圧縮装置。
8. 【請求項８】３次元的な形状データとテクスチャを含む
   ３次元モデルから画像を生成する装置であって、 階層符号化されたテクスチャデータを入力し、復号化し
   て複数のテクスチャと、前記複数のテクスチャの画素が
   有効な領域を示す複数のマスクデータを出力する復号化
   手段と、 前記複数のテクスチャと前記複数のマスクデータと複数
   の形状データを入力して、前記複数のマスクデータをマ
   スクとしたテクスチャマッピングによって画像生成処理
   を行うマッピング手段とを備えた３次元モデル画像生成
   装置。
9. 【請求項９】請求項１〜請求項３の何れかの３次元モデ
   ル圧縮方法、または請求項４記載の３次元モデル画像生
   成方法を実行するのに必要なソフトウェアが書き込まれ
   た記録媒体。