JP2000172879A

JP2000172879A - 形状分割方法、形状分割装置、形状分割プログラムを記憶した記憶媒体及び形状分割装置作成方法

Info

Publication number: JP2000172879A
Application number: JP35225598A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Horii; 洋一堀井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-12-11
Filing date: 1998-12-11
Publication date: 2000-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】計算機上で３次元形状から複数の分割された
３次元形状の集合を生成する。【解決手段】分割する３次元形状(131-1)を計算機に
読み込み(510)、テクスチャ座標設定ルーチン520におい
て各頂点のテクスチャ座標を設定する。次に分割したい
形状を示す濃淡画像(131-2)を２次元ペイントツール等
で作成、または紙に手描きで作成してスキャナー等で計
算機に取り込む(530)。多角形化ルーチン550において該
濃淡画像を多角形によるベクトルデータに変換する(131
-3)。形状分割ルーチン570において、多角形データおよ
びテクスチャ座標を用いて、３次元形状の表面を分割す
る。【効果】本発明によれば、３次元形状と濃淡画像を入
力とし、濃淡画像から生成される多角形データから複数
の３次元形状を分割することができる。従って、従来の
煩雑な操作を行うことなく、ユーザーの好みのまま自由
に２次元画像を作成することにより、所望の複数の分割
された３次元形状を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子計算機を用い
た３次元形状を扱うコンピュータグラフィクスソフトウ
ェアによる画像作成を支援する方法に関し、特に３次元
形状の複数分割に好適な方法、分割形状の作成を行う装
置、分割形状の作成を行う装置を作成する方法、及び３
次元形状の複数分割を電子計算機に実行させるプログラ
ムを記憶した記憶媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータグラフィクスの分野におい
て、頂点の３次元座標の集合とこれらの頂点を繋ぐ面か
ら構成される多面体で記述された３次元形状を複数の多
面体に分割する際、ブーリアン演算による手法が用いら
れている。この手法は、ライトウェーブ３Dバージョン
５．５J (LIGHTWAVE 3D Version 5.5J) 日本語ユーザー
ガイド第１９．８頁から第１９．９頁において記載され
ている。

【０００３】図１１(a) に示すように、まず元の３次元
形状Aを用意する。次に(b)に示すように分割する形状を
示す３次元形状Bを他に用意する。さらに(c)に示すよう
に、形状Aの分割する部分に形状Bを移動して重ね合わせ
る。２つの形状(a)(b)およびそれらの位置から、(d)に
示すように形状Aが形状Bでくり抜かれた形状Cをブーリ
アン演算の一つであるマイナス演算子により得ることが
できる。さらに(e)に示すようにアンド演算により形状A
から形状Bでくり抜いた形状Dを得る。すなわち(d)+(e)
は(a)となる。このようにして、形状Aから２つに分割さ
れた形状Cおよび形状Dを得ることができる。

【０００４】一方、３次元形状を用いて、よりリアルな
映像を制作する手法として、テクスチャマッピング法が
広く用いられている。これは、３次元形状とテクスチャ
画像を用意し、３次元形状の各頂点にテクスチャ画像の
水平及び垂直方向の座標に対応する「テクスチャ座標」
を設定し、３次元形状の表面に該テクスチャ画像を張り
付ける手法である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のブーリアン演算
法による３次元形状の分割方法においては、分割結果に
応じた３次元形状Bをその都度作成する必要があった。
破壊する映像を制作する場合など、複雑な形状に分割す
るには形状Bを作成するのに多くの作業が必要であっ
た。

【０００６】本発明の目的は、上述の煩雑なブーリアン
演算法を用いることなく、もとの３次元形状を簡便にユ
ーザーが所望する分割形状に分割する方法、装置および
その装置の作成方法を提供することである。

【０００７】本発明の他の目的は、もとの３次元形状を
複数の分割形状に分割してもとの３次元形状が粉砕され
たように変化させるプログラムを保持するコンピュータ
可読媒体を提供する事である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、次の原理、すなわち、まず分割する３
次元形状を用意しテクスチャ座標設定ルーチンにおいて
各頂点のテクスチャ座標を設定する。次に分割したい形
状を示す濃淡画像を２次元ペイントツール等で作成、ま
たは紙に手描きで作成してスキャナー等で計算機に取り
込む。形状分割ルーチンにおいて、該濃淡画像およびテ
クスチャ座標を用いて、３次元形状の表面を分割する。

【０００９】さらに、アニメーション生成ルーチンにお
いて、分割された形状を重力計算等により個々の分割形
状の動きを計算し、動画像を生成する。また、形状出力
ルーチンにおいて分割後の形状データを出力し、任意の
３次元CADシステムのデータの中に挿入するようにして
もよい。

【００１０】また、上記目的を達成するため、本発明の
３次元データで表された画像から該画像の複数の部分画
像データを作成する画像分割装置は、３次元形状データ
から該３次元形状データに含まれる部分的な３次元形状
データを作成する画像分割装置であって、多角形で各面
が構成された３次元形状データ、分割後の領域を２次元
形式で示す境界多角形データ、及び上記３次元形状デー
タを上記多角形データに分割する処理を記述した形状分
割プログラムを保持する記憶装置と、上記記憶装置から
上記形状分割プログラムを読み出して、該形状分割プロ
グラムが記述する処理を実行する中央処理装置と、上記
中央処理装置の処理経過及び処理結果を表示する表示装
置と、上記中央処理装置の処理を指示する入力装置と、
を有する様にしたものである。これにより、予め記憶装
置に保持されている３次元データ、濃淡画像を用いて、
簡便に３次元画像の分割形状を取得することができる。

【００１１】また、本発明の３次元データで表された画
像から該画像の複数の部分画像データを作成する画像分
割装置は、多角形で各面が構成された３次元形状デー
タ、分割後の領域を２次元形式で示す境界多角形デー
タ、及び上記３次元形状データを上記多角形データに分
割する処理を記述した形状分割プログラムを保持する記
憶装置と、上記記憶装置から上記形状分割プログラムを
読み出して、該形状分割プログラムが記述する処理を実
行する中央処理装置と、上記中央処理装置の処理経過及
び処理結果を表示する表示装置と、上記中央処理装置の
処理を指示する入力装置と、を有し、該形状分割プログ
ラムは、上記３次元形状データの全部の形状を上記境界
多角形データに相当する複数の形状データに分割するス
テップと、上記分割された形状のそれぞれに応じた動作
を行わせるステップとを有するようにしたものである。
これにより、予め記憶装置に保持されている３次元デー
タ、濃淡画像を用いて、簡便に３次元画像の分割形状を
取得し、３次元画像が粉砕する画像を作成することがで
きる。

【００１２】また、本発明の３次元データで表された画
像から該画像の複数の部分画像データを作成する画像分
割装置は、多角形で各面が構成された３次元形状デー
タ、分割後の領域を２次元形式で示す境界多角形デー
タ、及び上記３次元形状データを上記多角形データに分
割する処理を記述した形状分割プログラムを保持する記
憶装置と、上記記憶装置から上記形状分割プログラムを
読み出して、該形状分割プログラムが記述する処理を実
行する中央処理装置と、上記中央処理装置の処理経過及
び処理結果を表示する表示装置と、上記中央処理装置の
処理を指示する入力装置と、を有し、上記形状分割プロ
グラムは、上記境界多角形データの形状を変更するステ
ップを有するようにしたものである。これにより、予め
記憶装置に保持されている３次元データ、濃淡画像を用
いて分割形状を取得する際に、濃淡画像から得られる分
割形状を任意に変更することができる。

【００１３】また、本発明のコンピュータ可読な形状分
割プログラムは、記憶装置に保持された３次元形状デー
タを処理装置に読み込むステップと、上記記憶装置に保
持された分割後の形状を示す２次元形式の境界多角形デ
ータを読み込むステップと、上記３次元形状データの表
面を構成する多角形の頂点に対応する上記境界多角形デ
ータ上の座標をテクスチャ座標として保持するステップ
と、上記テクスチャ座標系で表される多角形と上記境界
多角形データとから上記３次元形状データを分割した複
数の分割形状データを得るステップと、上記分割形状の
個々を動かすステップと、を有するようにしたものであ
る。記憶媒体に保持された、形状分割プログラムに従え
ば、簡便に３次元形状から分割形状を取得することがで
きる。

【００１４】また、本発明のコンピュータ可読な形状分
割プログラムは、記憶装置に保持された３次元形状デー
タを処理装置に読み込んで該３次元形状データを表示装
置に表示するステップと、分割後の形状を示す領域の２
次元形式の境界多角形データを表示装置に表示するステ
ップと、上記表示装置上で上記境界多角形データの示す
境界線に変形、削除、移動または付加するという変更を
加えるステップと、上記３次元形状データを上記変更さ
れた境界多角形データで切り取ったデータを表示するス
テップと、上記切り取った３次元形状データの各々の動
きを設定するための入力画面を上記表示装置に表示する
ステップと、上記設定に従って上記分割形状の各々を動
かすステップと、を有するようにしたものである。記憶
媒体に保持された、形状分割プログラムに従えば、表示
装置に示された画像を参照しながらその画像に指示を与
えることができ、簡便に３次元形状から分割形状を取得
することができる。

【００１５】また、本発明の形状分割装置作成方法は、
処理装置と、該処理装置に接続された記憶装置および表
示装置とを準備し、上記処理装置の制御により、記憶媒
体またはネットワークを経由して、該処理装置により読
み出されて実行される形状分割プログラムであって、記
憶装置に保持された３次元形状データを中央処理装置に
読み込むステップと、上記記憶装置に保持された分割後
の形状を示す２次元形式の境界多角形データを読み込む
ステップと、上記３次元形状データの表面を構成する多
角形の頂点に対応する上記境界多角形データ上の座標を
テクスチャ座標として保持するステップと、上記テクス
チャ座標系で表される多角形と上記境界多角形データと
から上記３次元形状データを分割した複数の分割形状デ
ータを得るステップと、上記分割形状の個々を動かすス
テップと、を有する形状分割プログラムをインストール
して３次元形状データを複数の部分形状に分割する処理
を行う形状分割装置を作成するようにしたものである。
これにより、簡便に３次元形状から分割形状を取得する
装置を作成することができる。

【００１６】また、本発明の形状分割装置作成方法は、
処理装置と、該処理装置に接続された記憶装置および表
示装置とを準備し、上記処理装置の制御により、記憶媒
体またはネットワークを経由して、該処理装置により読
み出されて実行される形状分割処理プログラムであっ
て、記憶装置に保持された３次元形状データを該処理装
置に読み込んで該３次元形状データを表示装置に表示す
るステップと、分割後の形状を示す領域の２次元形式の
境界多角形データを表示装置に表示するステップと、上
記表示装置上で上記境界多角形データの示す境界線に変
形、削除、移動または付加するという変更を加えるステ
ップと、上記３次元形状データを上記変更された境界多
角形データで切り取ったデータを表示するステップと、
上記切り取った３次元形状データの各々の動きを設定す
るための入力画面を上記表示装置に表示するステップ
と、上記設定に従って上記分割形状の各々を動かすステ
ップと、を有する形状分割プログラムをインストールし
て３次元形状データを複数の部分形状に分割する処理を
行う形状分割装置を作成するようにしたものである。こ
れにより、表示装置に示された画像を参照しながらその
画像に指示を与えることができ、簡便に３次元形状から
分割形状を取得する装置を提供できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】（実施例１）以下、図面を用いて
本発明の一実施例を説明する。

【００１８】［１］システム構成図１に本発明の一実施例に係る形状分割システムを示
す。

【００１９】画面131-1から131-6は、本システムのディ
スプレイに表示される画面表示例である。中央処理装置
152に接続された記憶装置151の中に、本発明の形状分割
方法を適用した形状分割ソフトウェアプログラム501が
保持されている。形状分割ソフトウェア501は、以下の5
10から600の各ルーチンを有し、これらのルーチンを起
動して中央処理装置152における処理を制御する。

【００２０】形状読み込みルーチン510では元となる３
次元形状Aを読み込む。その３次元形状は、必要に応じ
てディスプレイ131に表示される。画面131-1は該３次元
形状の表示例である。ここで、３次元形状、３次元デー
タ、３次元モデルは、同じものを指す。３次元データは
３次元データの座標値そのものを表すし、座標値によっ
て表現された物体そのもの（画面131-1の３次元形状Aそ
れ自体）も示す。

【００２１】テクスチャ座標設定ルーチン520では３次
元形状Aの表面の多角形の各頂点に対して、２次元形式
で表されたテクスチャ座標を設定する。

【００２２】濃淡画像読み込みルーチン530により分割
したい形状を２次元形式で示す濃淡画像Bを計算機に読
み込み、必要に応じてディスプレイ131に表示する(131-
2)。濃淡画像Ｂは、手書き作成や既存の画像などでスキ
ャナから読み込まれたり、２次元ペイントツールで作成
されたり、または、過去に作成されて既に記憶装置に保
持されている濃淡画像を利用すればよい。

【００２３】分割パラメータ設定ルーチン540を起動し
て多角形化ルーチン550で用いる濃淡のしきい値を設定
する。この閾値は、予め設定された値を利用してもよい
し、ユーザが設定してもよい。

【００２４】多角形化ルーチン550を起動して、該濃淡
のしきい値と濃淡画像Bを用いて濃淡画像Bの明領域を多
角形で表現されるベクトルデータCに変換し、必要に応
じて該多角形データCをディスプレイ131に表示する(131
-3)。

【００２５】該多角形データCを修正する場合は多角形
編集ルーチン560を起動し、ディスプレイ131に多角形お
よび多角形の頂点を示すコントロールポイント（131-4
の四角い点）を表示し、該コントロールポイントの位置
をユーザーが再設定することにより、所望の多角形に編
集する。

【００２６】形状分割ルーチン570を起動して、３次元
形状A、テクスチャ座標、および多角形データCから、分
割された３次元形状Dを生成し、必要に応じて分割され
た３次元形状Dをディスプレイ131に表示する(131-5)。

【００２７】分割された３次元形状Dを用いて形状が破
壊されるような動画像を作成する場合は、アニメーショ
ン設定ルーチン580を起動して、重力加速度および分割
された形状の初期速度など、アニメーション生成ルーチ
ン590で用いる値を指定する。これらの値は規定値でも
よいし、ユーザが設定してもよい。これにより、分割さ
れた形状のそれぞれは、与えられた値に従った動作を行
うことになる。例えば、同じ初期速度が与えられた場合
でも、形状の重さは大きさに比例すると仮定すれば、分
割された形状は、みな個々の形状に応じた動作をする。

【００２８】さらに、アニメーション生成ルーチン590
を起動して、重力加速度や初期速度から各分割された形
状Dの各位置を運動方程式から求め、求まった値に従っ
てディスプレイ131に表示する(131-6)。

【００２９】分割された形状Dをファイル等に出力する
場合は、分割形状出力ルーチン600を起動して、分割さ
れた形状を出力する。また、必要に応じてアニメーショ
ン生成ルーチンで各形状の位置と共に出力する。

【００３０】分割された形状データは、必要に応じて他
の画像編集システム154に送った後、プリンタ156に入力
されて紙に印刷されるか、またはVTR装置157に入力され
て映像ソフト（動画像）となる。他の画像編集システム
154とは、具体的には３次元CAD、コンピュータグラフィ
クスソフトウェア、２次元図形編集ソフトウェア、文章
編集ソフトウェア等を用いたシステムのことである。

【００３１】多角形化ルーチン550、多角形編集ルーチ
ン560、形状分割ルーチン570については後で詳しく述べ
る。

【００３２】［２］処理の流れ図２を参照して、本実施例の処理の流れ300について説
明する。まず、記憶装置151内の形状分割ソフトウェア5
01を起動する。

【００３３】310において記憶装置151内の図示しないデ
ータ格納領域に、分割される対象となる３次元形状デー
タAを読み込む。ここで３次元形状とは、頂点の３次元
座標の集合とこれらの頂点を繋ぐ多角形から構成される
多面体のことである。

【００３４】311において３次元形状の頂点の各々に対
応する２次元形式ののテクスチャ座標を設定する。

【００３５】312において分割したい形状（すなわち分
割のされ方）を示す濃淡画像Bを記憶装置151内のデータ
格納領域に格納する。画面131-2には、うろこの形状の
濃淡画像Ｂが示されている。個々の形状の内部が明領域
（淡）、個々の形状の内部を隔てる部分が暗領域（濃）
である。

【００３６】313において濃淡画像Bの明領域と暗領域に
分割する際に用いるしきい値が設定される。この値とし
ては規定値を用いてもよいし、ユーザによって閾値を指
定させてもよい。

【００３７】314において該しきい値を用いて濃淡画像B
の明領域の境界を多角形で表現されるベクトルデータC
に変換し、記憶装置151内のデータ格納領域に格納す
る。

【００３８】315において必要に応じて、該多角形デー
タCがユーザにより修正される。濃淡画像Ｂの明領域の
境界を変更する必要が無いときは、ステップ315は省略
される。

【００３９】316において３次元形状A、テクスチャ座
標、および多角形データCから、分割された３次元形状D
を生成する。３次元形状Ｄは、画面131-5に示された形
状Ｄに対応する。３次元形状Aは、それを構成する頂点
に対して、２次元のテクスチャ座標を持っている。この
ことから、３次元形状Aと２次元の多角形データＣのア
ンド領域を得ることを、３次元形状Aの頂点に対応する
２次元テクスチャ座標と多角形データＣとのアンド領域
をとることに置き換えることが可能となる。こうして分
割された３次元形状Ｄの頂点を、それに対応する２次元
のテクスチャ座標として得ることができる。

【００４０】317において分割された３次元形状Dを個別
に動かして形状が破壊されるような動画像を作成する場
合は、重力加速度および分割された形状Dの初期速度な
どをユーザーが指定する。又は、規定値を用いてもよ
い。

【００４１】318において重力加速度や初期速度から運
動方程式を用いて、各フレームにおける各分割された形
状Dの各位置を算出し、各フレーム中で該分割された形
状Dを位置づけてディスプレイに表示する、そのような
フレーム情報を映像データとしてを記憶装置151に格納
し、他のVTR装置157などに送ることもできる。

【００４２】319において分割された形状Dをファイル等
に出力する場合は、各形状データを画像編集システム15
4等に送る。

【００４３】［３］多角形化ルーチン図３を参照して、多角形化ルーチン550について述べ
る。

【００４４】図３(a)に多角形化ルーチンの流れ図を示
す。まず551において、濃淡画像読み込みルーチン530に
おいて計算機内に取り込まれた濃淡画像Ｂのデータを分
割パラメータ設定ルーチン540において設定されたしき
い値で二値化する。ここで、しきい値よりも明るい明領
域の画素の値を１、しきい値よりも暗い暗領域の画素の
値を０とする。次に、以下の操作を繰り返す。

【００４５】552において明領域の任意の点を選び、553
において該明領域の境界をチェインコード化された輪郭
線データとして得る。この輪郭線抽出のアルゴリズム
は、例えば情報地質１３号（１９８８）第９３頁から第
１１７頁に記載されている。さらに554において該明領
域のすべての画素の値を０に変える。すべての濃淡画像
の画素の値が０になるまで以上の処理をくりかえす。

【００４６】上記の処理により、濃淡画像の全ての明領
域の輪郭線データが多角形データとして抽出される。各
明領域の輪郭線データは、２次元の頂点座標の集合と、
これら頂点を結ぶ線分の情報から構成される。図３(b)
に濃淡画像の例、図３(c)にしきい値が0.5の場合の例、
図３(d)に一つの輪郭線データの拡大図を示す。

【００４７】［４］多角形編集ルーチン図４を参照して、多角形編集ルーチン560について述べ
る。多角形編集ルーチン560では多角形化ルーチン550に
おいて抽出された明領域の輪郭線の多角形データを、ユ
ーザーが必要に応じて修正、付加、削除などを行うこと
ができる。

【００４８】図４(a)に多角形編集ルーチンの流れ図、
図４(b)に多角形編集時におけるディスプレイ131の画面
表示例の詳細を示す。多角形編集モードにおいて、画面
には多角形として表された明領域の輪郭線データ601が
表示され、新規多角形作成のためのNewボタン602、多角
形削除のためのDeleteボタン603、処理終了のためのExi
tボタン604が表示される。まず、651において、Exitボ
タン604が選択されるまで以下の652から659の処理を行
う。652においてNewボタン602が選択された場合、653に
おいて例えば三角形といった新たな多角形を生成する。
654において多角形が選択されている場合、多角形の頂
点に矩形等の小さな図形を上書きし、以下の655から659
の処理を行う。655においてDeleteボタン603が選択され
た場合、656において選択中の多角形を削除する。657に
おいて頂点が選択された場合、658において多角形の頂
点を移動する。659において、多角形全体を平行移動す
る。

【００４９】図４(b), (c), (d), (e), (f), (g)を用い
て、上記アルゴリズムの具体的な使用例を述べる。図４
(c)は図４(b)の多角形605-1が選択され（ステップ654で
Ｙに相当）、多角形移動659処理を行った様子605-2を示
す。さらに図４(d)は多角形605-2が削除656された様子6
05-3を示す。図４(e)は多角形605-2が削除されたあと
に、新規多角形653が選択されたて、多角形として新た
に三角形607が表示された様子を示す。図４(f)は図４
(b)の多角形606が選択された様子を示す。図４(g)は図
４(f)の右上の頂点610-1が選択され、左下に移動した様
子610-2を示す。

【００５０】上記の操作を繰り返すことにより、多角形
化ルーチン550で得られた多角形をユーザー所望の形に
修正、付加、削除、移動することができる。

【００５１】［５］形状分割ルーチン図５を参照して、形状分割ルーチン570について述べ
る。形状分割ルーチン570により、多角形化ルーチン550
および多角形編集ルーチン560で得られた多角形データ
を用いて、３次元形状を分割することができる。

【００５２】図５(a)に形状分割ルーチン570の流れ図を
示す。多角形化ルーチン550および多角形編集ルーチン5
60で得られた全ての多角形データ（以下多角形Aとす
る）について、かつ、全ての３次元形状を構成する個々
の面（以下面Bnとする、nは面の総数）について以下の7
01から707の処理を行う。701において、各面Bを構成す
る全ての頂点のテクスチャ座標が多角形Aの内部に存在
する場合、702の処理を行い、そうでない場合は703以降
の処理を行う。702において、面Bを多角形Aの分割３次
元形状リストに付加する。ここで、分割３次元形状リス
トとは、各多角形Aについて得られる３次元形状のリス
トで、頂点の３次元座標、それに対応する２次元のテク
スチャ座標、法線ベクトルおよび頂点と頂点を結ぶ面の
情報から構成される。703において、少なくとも１つの
面Bを構成する頂点のテクスチャ座標が多角形Aの内部に
存在する場合、以下の704から707の処理を行う。704に
おいて、テクスチャ座標空間における多角形Aの辺と面B
の交点C0およびC1を計算する。通常交点の数は２つであ
るが、場合によっては４以上の偶数になることがある。
以下は２つの場合についてのみ述べる。705においてC
0、C1、C0とC1に挟まれた多角形Aの頂点(Pn+1 .. Pm)
、多角形Aの内部に存在する面Bの頂点(K0, K1)で領域D
を定める。706においてC0、C1、C0とC1に挟まれた多角
形Aの頂点の３次元空間における座標をテクスチャ座標
系から射影して計算する。707において領域Dに関する情
報を分割３次元形状リストに付加する。

【００５３】図５(b)に上記アルゴリズムを適応した一
例を示す。多角形Aの一部分Pn, Pn+1, ... Pm, Pmが面B
をテクスチャ座標系で横断している。このとき、線分Pn
Pn+1と線分K1K2の交点C0を求める。また、線分PmPm+1と
線分K2K0の交点C1を求める。面Bを構成する頂点のう
ち、K0およびK1が多角形A内に含まれるため、領域Dを頂
点群C0, Pn+1, Pn+2, Pm-1, Pm, C1, K0, K1で囲まれる
領域として定義する。さらに頂点群C0, Pn+1, Pn+2, Pm
-1, Pm, C1の３次元空間座標をK0, K1, K2のテクスチャ
座標および３次元空間座標を用いて算出する。このと
き、同時に法線ベクトルもK0, K1, K2の法線ベクトルか
ら求める。該領域Dの各頂点のテクスチャ座標、３次元
空間座標、法線ベクトルと面の情報を分割３次元形状リ
ストに付加する。多角形Aが面Ｂ１〜Ｂｎの１部と重な
っている場合、多角形Aの３次元形状リストは、多角形A
と面Ｂ１との重複部分である領域Ｄ１、多角形Aと面Ｂ
２との重複部分である領域Ｄ２、〜、多角形Aと面Ｂｎ
との重複部分である領域Ｄｎ、の情報を有することにな
る。

【００５４】上記の処理により、各多角形Aに対応する
３次元形状を得ることができる。

【００５５】（実施例２）以下、図面を用いて本発明の
別の実施例を説明する。本実施例では、実施例１の手法
により分割された形状を厚みを持った形状に変換する方
法について述べる。

【００５６】図６(a)に分割形状に厚みを付加する流れ
図を示す。以下の処理は実施例１における図２の316の
処理の後に行われる。

【００５７】まず、810において厚みの長さと中心点の
３次元座標を設定する。図６(b)に中心点Cおよび厚みH
の例を示す。厚みHは物体（分割対象の３次元形状）の
太さ（分割面の放線方向の幅）の半分より十分小さい値
をとる場合、元の形状から自然に分割されたような厚み
付きの形状を得ることができる。また、中心点Cは元の
３次元形状の内部に設定されると、元の形状から自然に
分割されたような厚み付きの分割形状を得ることができ
る。

【００５８】次に811において分割された形状に向かい
合う底面部の多角形を付加する。図６(c)に図６(b)の一
部を構成する多角形820に対応する底面の多角形830を
示す。多角形830の各頂点G0, G1, G2, G3, G4, G5は、
多角形820の各頂点F0, F1, F2, F3, F4, F5から中心点C
の方向に長さHだけ平行移動した座標として算出され
る。これとは別の方法として、多角形820の各頂点F0, F
1, F2, F3, F4, F5の持つ法線ベクトルと逆方向に長さH
だけ平行移動した座標として算出してもよい。

【００５９】最後に812において、側面部の多角形を付
加する。図６(d)831から836に例を示す。例えば、多角
形835は多角形820の頂点F4とF5および多角形830の頂点G
5とG4を結ぶ四角形である。このとき頂点F4, F5, G5, G
4の法線ベクトルは該四角形を含む面に垂直なベクトル
とする。

【００６０】上記の処理により、３次元形状を濃淡画像
に対応した、厚みをもった分割形状に変換することがで
きる。

【００６１】（実施例３）以下、図面を用いて本発明の
別の実施例を説明する。本実施例では、実施例１の手法
により分割された形状を錐状の形状に変換する方法につ
いて述べる。

【００６２】図７(a)に分割形状に錐状の形状を付加す
る流れ図を示す。以下の処理は実施例１における図２の
316の処理の後に行われる。

【００６３】まず、210において中心点の３次元座標を
設定する。図７(b)に中心点Cの例を示す。中心点Cは元
の形状の内部の法線ベクトル上に設定されると、元の形
状から自然に分割されたような錐状の形状を得ることが
できる。

【００６４】次に211において錐状の多角形を付加す
る。図７(c)220から225に例を示す。例えば、多角形224
は図７(b)の多角形215の頂点E4とE5および中心点Cを結
ぶ三角形である。このとき頂点E4, E5, Cの法線ベクト
ルは該三角形を含む面に垂直なベクトルとする。

【００６５】上記の処理により、３次元形状を濃淡画像
に対応した、錐状の形状をもつ分割形状に変換すること
ができる。

【００６６】（実施例４）以下、図面を用いて本発明の
別の実施例を説明する。本実施例では、実施例１の手法
により分割された形状に、濃淡画像の暗領域に対応する
形状を付加する方法について述べる。

【００６７】図８(a)に濃淡画像の暗領域に対応する形
状を付加する方法の流れ図を示す。以下の処理は実施例
１における図２の316の処理の後に行われる。

【００６８】全ての元の３次元形状を構成する面Bにつ
いて以下の処理を行う。

【００６９】まず、401において全ての濃淡画像の明領
域に対応する多角形について、面Bの各辺と多角形の線
分が交差するかどうか判定し、交差している場合はリス
トアップして記憶しておく。402において少なくとも一
回の交差があった場合は405から406の処理を行い、そう
でない場合は403から404の処理を行う。403において、
面Bの全ての頂点が少なくとも一つの多角形の内部にあ
った場合は処理を終え、そうでない場合は、404におい
て面Bを暗領域の分割形状リストに付加する。405におい
て、面Bと交差のリストから分割形状領域Dを図５で述べ
た方法と同様に求め、406において該領域Dを暗領域の分
割形状リストに付加する。

【００７０】図８(b)に濃淡画像の例、図８(c)にこの濃
淡画像から得られる暗領域の分割された３次元形状を示
す。

【００７１】（実施例５）以下、図面を用いて本発明の
別の実施例を説明する。本実施例では、実施例１の分割
パラメータ設定ルーチン540で設定した濃淡画像のしき
い値を時間に従って変化させて、分割された形状が時間
に従って変化するような動画像を生成する方法について
述べる。

【００７２】実施例１では、分割パラメータ設定ルーチ
ン540において濃淡画像を二値化するしきい値を設定し
た。この処理の代わりに、550から600の処理を複数回連
続して起動して、起動回数に応じてしきい値を変化させ
る。図９(a)に濃淡画像の例、図９(b), (c), (d), (e),
(f) にしきい値が0.1, 0.2, 0.5, 0.8, 0.9 の場合に
多角形化ルーチン550で得られた多角形を示す。

【００７３】上記の処理を施すことにより、分割された
形状が時間に従って変化するような動画像を生成するこ
とができる。

【００７４】（実施例６）以下、図面を用いて本発明の
別の実施例を説明する。本実施例では、実施例１の濃淡
画像の代わりに濃淡動画像を用いて、分割された形状が
時間に従って変化するような動画像を生成する方法につ
いて述べる。

【００７５】実施例１では、濃淡画像読み込みルーチン
530において濃淡画像を読み込んでいた。この処理の代
わりに540から600の処理を複数回連続して起動して、起
動回数に応じたフレーム番号の動画像から画像を読み込
む。図１０(a), (b), (c), (d), (e), (f)に濃淡動画像
の例を示す。

【００７６】上記の処理を施すことにより、分割された
形状が時間に従って変化するような動画像を生成するこ
とができる。

【００７７】

【発明の効果】本発明によれば、３次元形状と濃淡画像
を入力とし、濃淡画像から生成される多角形データから
複数の３次元形状を分割することができる。従って、従
来の煩雑な操作を行うことなく、ユーザーの好みのまま
自由に２次元画像を作成することにより、所望の複数の
分割された３次元形状を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の形状分割システムと、ディスプレイに
表示される画面表示例を示す図である。

【図２】実施例１の処理の流れ図を示す図である。

【図３】実施例１の多角形化ルーチンを説明する図であ
る。

【図４】実施例１の多角形編集ルーチンを説明する図で
ある。

【図５】実施例１の形状分割ルーチンを説明する図であ
る。

【図６】実施例２の分割形状の厚み付加について説明す
る図である。

【図７】実施例３の分割形状の錐状形状付加について説
明する図である。

【図８】実施例４の暗領域に対応する分割形状生成につ
いて説明する図である。

【図９】実施例５のしきい値の時系列変化に伴う形状分
割について説明する図である。

【図１０】実施例５の濃淡動画像による形状分割につい
て説明する図である。

【図１１】従来手法について説明する図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】計算機上に３次元形状Aを入力するステッ
プと、２次元の画像Bを入力するステップと、上記形状A
と上記画像Bとを用いて上記形状Aを複数の形状に分割す
るステップとを備えたことを特徴とする形状分割方法。
【請求項２】計算機上に３次元形状Aを入力するステッ
プと、２次元の画像Bを入力するステップと、２次元の
画像B内の領域を分割して少なくとも１つの多角形にす
るステップと、上記形状Aと上記多角形とを用いて上記
形状Aを複数の形状に分割するステップとを備えたこと
を特徴とする形状分割方法。
【請求項３】計算機上に３次元形状Aを入力するステッ
プと、２次元の画像Bを入力するステップと、２次元の
画像B内の領域を分割して少なくとも１つの多角形にす
るステップと、上記多角形の頂点を修正するステップ
と、上記形状Aと上記多角形とを用いて上記形状Aを複数
の形状に分割するステップとを備えたことを特徴とする
形状分割方法。
【請求項４】計算機上に３次元形状Aを入力するステッ
プと、２次元の画像Bを入力するステップと、２次元の
画像B内の領域を分割して少なくとも１つの多角形にす
るステップと、上記多角形の一部を削除または新規登録
するステップと、上記形状Aと上記多角形とを用いて上
記形状Aを複数の形状に分割するステップとを備えたこ
とを特徴とする形状分割方法。
【請求項５】計算機上に３次元形状Aを入力するステッ
プと、２次元の画像Bを入力するステップと、上記形状A
と上記画像Bとを用いて上記形状Aを複数の形状に分割す
るステップと、分割された形状に厚みを持たせる形状を
生成するステップとを備えたことを特徴とする形状分割
方法。
【請求項６】計算機上に３次元形状Aを入力するステッ
プと、２次元の画像Bを入力するステップと、上記形状A
と上記画像Bとを用いて上記形状Aを複数の形状に分割す
るステップと、分割された形状を錐状の形状に変換する
ステップとを備えたことを特徴とする形状分割方法。
【請求項７】計算機上に３次元形状Aを入力するステッ
プと、２次元の画像Bを入力するステップと、２次元の
画像B内の領域の境界を定めるしきい値を設定するステ
ップと、２次元の画像B内の領域を該しきい値を用いて
分割して少なくとも１つの多角形にするステップと、上
記形状Aと上記多角形とを用いて上記形状Aを複数の形状
に分割するステップとを備えたことを特徴とする形状分
割方法。
【請求項８】計算機上に３次元形状Aを入力するステッ
プと、２次元の画像Bを入力するステップと、２次元の
画像B内の領域の境界を定めるしきい値を変化させるス
テップと、２次元の画像B内の領域を該しきい値を用い
て分割して少なくとも１つの多角形にするステップと、
上記形状Aと上記多角形とを用いて上記形状Aを複数の形
状に分割するステップとを備えたことを特徴とする形状
分割方法。
【請求項９】計算機上に３次元形状Aを入力するステッ
プと、２次元の動画像からあるフレームの画像Bを入力
するステップと、上記形状Aと上記画像Bとを用いて上記
形状Aを複数の形状に分割するステップとを備えたこと
を特徴とする形状分割方法。
【請求項１０】３次元形状データから該３次元形状デー
タに含まれる部分的な３次元形状データを作成する画像
分割装置であって、多角形で各面が構成された３次元形
状データ、分割後の領域を２次元形式で示す境界多角形
データ、及び上記３次元形状データを上記多角形データ
に分割する処理を記述した形状分割プログラムを保持す
る記憶装置と、上記記憶装置から上記形状分割プログラ
ムを読み出して、該形状分割プログラムが記述する処理
を実行する中央処理装置と、上記中央処理装置の処理経
過及び処理結果を表示する表示装置と、上記中央処理装
置の処理を指示する入力装置と、を有することを特徴と
する画像分割装置。
【請求項１１】３次元形状データから該３次元形状デー
タに含まれる部分的な３次元形状データを作成する画像
分割装置であって、多角形で各面が構成された３次元形
状データ、分割後の領域を２次元形式で示す境界多角形
データ、及び上記３次元形状データを上記多角形データ
に分割する処理を記述した形状分割プログラムを保持す
る記憶装置と、上記記憶装置から上記形状分割プログラ
ムを読み出して、該形状分割プログラムが記述する処理
を実行する中央処理装置と、上記中央処理装置の処理経
過及び処理結果を表示する表示装置と、上記中央処理装
置の処理を指示する入力装置と、を有し、該形状分割プ
ログラムは、上記３次元形状データの全部の形状を上記
境界多角形データに相当する複数の形状データに分割す
るステップと、上記分割された形状データのそれぞれに
応じて動作させるステップとを有することを特徴とする
画像分割装置。
【請求項１２】３次元形状データから該３次元形状デー
タに含まれる部分的な３次元形状データを作成する画像
分割装置であって、多角形で各面が構成された３次元形
状データ、分割後の領域を２次元形式で示す境界多角形
データ、及び上記３次元形状データを上記多角形データ
に分割する処理を記述した形状分割プログラムを保持す
る記憶装置と、上記記憶装置から上記形状分割プログラ
ムを読み出して、該形状分割プログラムが記述する処理
を実行する中央処理装置と、上記中央処理装置の処理経
過及び処理結果を表示する表示装置と、上記中央処理装
置の処理を指示する入力装置と、を有し、上記形状分割
プログラムは、上記境界多角形データの形状を変更する
ステップを有することを特徴とする画像分割装置。
【請求項１３】記憶装置に保持された３次元形状データ
を処理装置に読み込むステップと、上記記憶装置に保持
された分割後の形状を示す２次元形式の境界多角形デー
タを読み込むステップと、上記３次元形状データの表面
を構成する多角形の頂点に対応する上記境界多角形デー
タ上の座標をテクスチャ座標として保持するステップ
と、上記テクスチャ座標系で表される多角形と上記境界
多角形データとから上記３次元形状データを分割した複
数の分割形状データを得るステップと、上記分割形状の
個々を動かすステップと、を有する形状分割プログラム
であって、コンピュータにより読み出されて実行される
プログラムを格納する記憶媒体。
【請求項１４】請求項１３において、上記境界多角形デ
ータは、外部から入力されたかまたは予め記憶装置に保
持されている画像の明暗を２値化したときの明領域の境
界を示すデータであることを特徴とする記憶媒体。
【請求項１５】請求項１３において、上記分割形状デー
タを得るステップでは、さらに上記分割形状データに厚
さが与えられることを特徴とするコンピュータにより読
み出されて実行されるプログラムを格納する記憶媒体。
【請求項１６】請求項１３において、上記分割形状デー
タを得るステップは、上記３次元形状データの表面を構
成する多角形画像と上記境界多角形データとの重複部分
に基づき得られた分割形状データを底面とし又は底面と
見なして、上記底面の法線上に頂点を有する錐状の分割
形状データを得るステップであることを特徴とするコン
ピュータにより読み出されて実行されるプログラムを格
納する記憶媒体。
【請求項１７】記憶装置に保持された３次元形状データ
を処理装置に読み込んで該３次元形状データを表示装置
に表示するステップと、分割後の形状を示す領域の２次
元形式の境界多角形データを表示装置に表示するステッ
プと、上記表示装置上で上記境界多角形データの示す境
界線に変形、削除、移動または付加するという変更を加
えるステップと、上記３次元形状データを上記変更され
た境界多角形データで切り取ったデータを表示するステ
ップと、上記切り取った３次元形状データの各々の動き
を設定するための入力画面を上記表示装置に表示するス
テップと、上記設定に従って上記分割形状の各々を動か
すステップと、を有する形状分割プログラムであって、
コンピュータにより読み出されて実行されるプログラム
を格納する記憶媒体。
【請求項１８】請求項１７において、上記境界多角形デ
ータは、外部から入力されたかまたは予め記憶装置に保
持されている画像の明暗を２値化したときの明領域の境
界を示すデータであることを特徴とする記憶媒体。
【請求項１９】処理装置と、該処理装置に接続された記
憶装置および表示装置とを準備し、上記処理装置の制御
により、記憶媒体またはネットワークを経由して、該処
理装置により読み出されて実行される形状分割プログラ
ムであって、記憶装置に保持された３次元形状データを
中央処理装置に読み込むステップと、上記記憶装置に保
持された分割後の形状を示す２次元形式の境界多角形デ
ータを読み込むステップと、上記３次元形状データの表
面を構成する多角形の頂点に対応する上記境界多角形デ
ータ上の座標をテクスチャ座標として保持するステップ
と、上記テクスチャ座標系で表される多角形と上記境界
多角形データとから上記３次元形状データを分割した複
数の分割形状データを得るステップと、上記分割形状の
個々を動かすステップと、を有する形状分割プログラム
をインストールして３次元形状データを複数の部分形状
に分割する処理を行う形状分割装置を作成することを特
徴とする形状分割装置作成方法。
【請求項２０】処理装置と、該処理装置に接続された記
憶装置および表示装置とを準備し、上記処理装置の制御
により、記憶媒体またはネットワークを経由して、該処
理装置により読み出されて実行される形状分割処理プロ
グラムであって、記憶装置に保持された３次元形状デー
タを該処理装置に読み込んで該３次元形状データを表示
装置に表示するステップと、分割後の形状を示す領域の
２次元形式の境界多角形データを表示装置に表示するス
テップと、上記表示装置上で上記境界多角形データの示
す境界線に変形、削除、移動または付加するという変更
を加えるステップと、上記３次元形状データを上記変更
された境界多角形データで切り取ったデータを表示する
ステップと、上記切り取った３次元形状データの各々の
動きを設定するための入力画面を上記表示装置に表示す
るステップと、上記設定に従って上記分割形状の各々を
動かすステップと、を有する形状分割プログラムをイン
ストールして３次元形状データを複数の部分形状に分割
する処理を行う形状分割装置を作成することを特徴とす
る形状分割装置作成方法。