JP2000222600A - 点群からのボリュームモデル生成システム、方法およびそのプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
点群からのボリュームモデル生成システム、方法およびそのプログラムを記録した記録媒体Info
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- JP2000222600A JP2000222600A JP11022894A JP2289499A JP2000222600A JP 2000222600 A JP2000222600 A JP 2000222600A JP 11022894 A JP11022894 A JP 11022894A JP 2289499 A JP2289499 A JP 2289499A JP 2000222600 A JP2000222600 A JP 2000222600A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 計測器等で得られた物体の表面に分布する密
度非一様の未整列点群から形状モデルを生成する過程で
中間生成するボリュームモデルとして、貫通穴などの位
相が正しいかどうかの判定を容易に行う。 【解決手段】 バウンドボックスとして、点群すべてを
含む初期ボクセルを生成し、これを順次８分割する（Ｓ
６）。空ボクセルの有無の判定（Ｓ７）および内外判定
（Ｓ８）後、点を含む輪郭ボクセルは更に８分割して更
に下位レベルのボクセルが作成される。点群の密度が大
きい部分は、より緻密に分割されると共にボクセルの内
外判定が詳細に行われるので、位相の再現性が良くな
る。
度非一様の未整列点群から形状モデルを生成する過程で
中間生成するボリュームモデルとして、貫通穴などの位
相が正しいかどうかの判定を容易に行う。 【解決手段】 バウンドボックスとして、点群すべてを
含む初期ボクセルを生成し、これを順次８分割する（Ｓ
６）。空ボクセルの有無の判定（Ｓ７）および内外判定
（Ｓ８）後、点を含む輪郭ボクセルは更に８分割して更
に下位レベルのボクセルが作成される。点群の密度が大
きい部分は、より緻密に分割されると共にボクセルの内
外判定が詳細に行われるので、位相の再現性が良くな
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、既存製品の流用設
計のための形状入力装置、インターネットＶＲＭＬコン
テンツ作成装置、非接触測定結果解析装置などに応用可
能なボリュームモデル生成システム、方法およびそのプ
ログラムを記録した記録媒体に関し、特に、輪郭ボクセ
ルを用いたボリュームモデル生成システム、方法および
そのプログラムを記録した記録媒体に関する。
計のための形状入力装置、インターネットＶＲＭＬコン
テンツ作成装置、非接触測定結果解析装置などに応用可
能なボリュームモデル生成システム、方法およびそのプ
ログラムを記録した記録媒体に関し、特に、輪郭ボクセ
ルを用いたボリュームモデル生成システム、方法および
そのプログラムを記録した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、インターネット上でマルチメディ
ア利用の広がりとともに、３次元表現の利用は拡大して
おり、３次元モデリングの重要性が高まっている。その
なかでも２次元イメージを基にした３次元モデリング手
法が数多く提案されている。２次元イメージを基にした
３次元点群の特徴としては、まばらで密度が一定してい
ないことがあげられる。
ア利用の広がりとともに、３次元表現の利用は拡大して
おり、３次元モデリングの重要性が高まっている。その
なかでも２次元イメージを基にした３次元モデリング手
法が数多く提案されている。２次元イメージを基にした
３次元点群の特徴としては、まばらで密度が一定してい
ないことがあげられる。
【０００３】輪郭ボクセル内に点群を含むボリュームモ
デルの生成については、芹田らの方法［芹田陽一郎，渡
邊大地，ａｎｄ千代倉弘明．ボリューミング手法を用い
た点群データからのポリゴンおよび曲面モデル自動生
成．Ｉｎ第１３回NICOGRAPH／MULTIMEDIA論文コンテス
ト論文集，volume１３，pages７０−７９，１９９
７．］があるが、ボクセルサイズの大きさを自動的に決
定できないため、位相構造を再現できない場合や、輪郭
ボクセルの欠損が発生する場合がある。このようなボク
セルやそのボクセルが生成したポリゴンメッシュでは実
際の物体を再現したソリッドモデルとして構造解析など
に用いることができないという課題があった。
デルの生成については、芹田らの方法［芹田陽一郎，渡
邊大地，ａｎｄ千代倉弘明．ボリューミング手法を用い
た点群データからのポリゴンおよび曲面モデル自動生
成．Ｉｎ第１３回NICOGRAPH／MULTIMEDIA論文コンテス
ト論文集，volume１３，pages７０−７９，１９９
７．］があるが、ボクセルサイズの大きさを自動的に決
定できないため、位相構造を再現できない場合や、輪郭
ボクセルの欠損が発生する場合がある。このようなボク
セルやそのボクセルが生成したポリゴンメッシュでは実
際の物体を再現したソリッドモデルとして構造解析など
に用いることができないという課題があった。
【０００４】上記課題を解決するために、本出願人は、
先に「点群からのポリゴン自動生成システム」（特願平
１０−１４７４５６号）を提案した。この本出願の先に
提案したこの発明では、k-neighborhood法等によって最
小点群密度を計算する事によりボクセルサイズを決定
し、立体の表面を覆う輪郭ボリュームを得る。その後、
輪郭ボリュームに囲まれるボリュームを立体の内部ボリ
ュームとすることにより、正しい位相のソリッドモデル
を得ることが出来る。
先に「点群からのポリゴン自動生成システム」（特願平
１０−１４７４５６号）を提案した。この本出願の先に
提案したこの発明では、k-neighborhood法等によって最
小点群密度を計算する事によりボクセルサイズを決定
し、立体の表面を覆う輪郭ボリュームを得る。その後、
輪郭ボリュームに囲まれるボリュームを立体の内部ボリ
ュームとすることにより、正しい位相のソリッドモデル
を得ることが出来る。
【０００５】しかしながら、この方法にも未解決な課題
が残っている。即ち、点群が場所によって密度差が大き
い場合には、最小点群密度からボクセルサイズを決定す
ると、ボクセルサイズが大きくなりすぎて、凹んだ部分
など細部の形状が再現されない場合があった。また、立
体の底の部分などある程度大きな点群の欠落があると、
k-neighborhood法を用いた点群密度計算では最小の密度
として検出されないので、そのまま輪郭ボリュームの欠
落になり、最終的に正しい位相のモデルが再現されなか
った。欠落のない輪郭ボリュームを得るため、結果を見
ながら何度もボクセルサイズを調整する必要があった。
が残っている。即ち、点群が場所によって密度差が大き
い場合には、最小点群密度からボクセルサイズを決定す
ると、ボクセルサイズが大きくなりすぎて、凹んだ部分
など細部の形状が再現されない場合があった。また、立
体の底の部分などある程度大きな点群の欠落があると、
k-neighborhood法を用いた点群密度計算では最小の密度
として検出されないので、そのまま輪郭ボリュームの欠
落になり、最終的に正しい位相のモデルが再現されなか
った。欠落のない輪郭ボリュームを得るため、結果を見
ながら何度もボクセルサイズを調整する必要があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】計測器等で計測するこ
とにより得られた位相構造を持った物体の表面に分布す
る整列していない点群からボリュームモデルを生成する
場合、（１）密度が一定でないまばらな点群に対してボ
クセルサイズを決定すると、例えば凹んだ部分などが再
現されない場合があり、ボリュームモデル乃至ソリッド
モデルの精度が悪くなる。（２）位相構造を持った物体
の表面に分布する点群に対してk-neighborhood法を用い
ると位相構造が失われてしまうことがある。
とにより得られた位相構造を持った物体の表面に分布す
る整列していない点群からボリュームモデルを生成する
場合、（１）密度が一定でないまばらな点群に対してボ
クセルサイズを決定すると、例えば凹んだ部分などが再
現されない場合があり、ボリュームモデル乃至ソリッド
モデルの精度が悪くなる。（２）位相構造を持った物体
の表面に分布する点群に対してk-neighborhood法を用い
ると位相構造が失われてしまうことがある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、計測
器等で計測することにより得られた物体の表面に分布す
る整列していない点群からボリュームモデルを生成する
システムであって、前記点群から初期ボクセルを生成す
る手段、該初期ボクセルを複数個の下位ボクセルに分割
する手段、該下位ボクセルに発生した空ボクセルの内外
を判定する手段、を有することを特徴とするボリューム
モデル生成システムである。
器等で計測することにより得られた物体の表面に分布す
る整列していない点群からボリュームモデルを生成する
システムであって、前記点群から初期ボクセルを生成す
る手段、該初期ボクセルを複数個の下位ボクセルに分割
する手段、該下位ボクセルに発生した空ボクセルの内外
を判定する手段、を有することを特徴とするボリューム
モデル生成システムである。
【０００８】請求項２の発明は、請求項１に記載された
ボリュームモデルを生成するシステムにおいて、前記初
期ボクセルは、前記点群全体を含むことを特徴とするボ
リュームモデル生成システムである。
ボリュームモデルを生成するシステムにおいて、前記初
期ボクセルは、前記点群全体を含むことを特徴とするボ
リュームモデル生成システムである。
【０００９】請求項３の発明は、請求項１又は２に記載
されたボリュームモデルを生成するシステムにおいて、
前記ボクセルを分割する手段は、ボクセルをＸ，Ｙ，Ｚ
方向にそれぞれ２分割して８個の下位ボクセルに分割す
るものであることを特徴とするボリュームモデル生成シ
ステムである。
されたボリュームモデルを生成するシステムにおいて、
前記ボクセルを分割する手段は、ボクセルをＸ，Ｙ，Ｚ
方向にそれぞれ２分割して８個の下位ボクセルに分割す
るものであることを特徴とするボリュームモデル生成シ
ステムである。
【００１０】請求項４の発明は、請求項１乃至３のいず
れかに記載されたボリュームモデルを生成するシステム
において、前記空ボクセルの判定手段が境界通過判定手
段を有することを特徴とするボリュームモデル生成シス
テムである。
れかに記載されたボリュームモデルを生成するシステム
において、前記空ボクセルの判定手段が境界通過判定手
段を有することを特徴とするボリュームモデル生成シス
テムである。
【００１１】請求項５の発明は、計測器等で計測するこ
とにより得られた物体の表面に分布する整列していない
点群からボリュームモデルを生成する方法であって、前
記点群から初期ボクセルを生成する工程、該初期ボクセ
ルを複数個の下位ボクセルに分割する工程、該下位ボク
セルに発生した空ボクセルの内外を判定する工程とを含
むことを特徴とするボリュームモデルの生成方法であ
る。
とにより得られた物体の表面に分布する整列していない
点群からボリュームモデルを生成する方法であって、前
記点群から初期ボクセルを生成する工程、該初期ボクセ
ルを複数個の下位ボクセルに分割する工程、該下位ボク
セルに発生した空ボクセルの内外を判定する工程とを含
むことを特徴とするボリュームモデルの生成方法であ
る。
【００１２】請求項６の発明は、請求項５に記載された
ボリュームモデルを生成する方法において、前記初期ボ
クセルは、前記点群全体を含むようにすることを特徴と
するボリュームモデルの生成方法である。
ボリュームモデルを生成する方法において、前記初期ボ
クセルは、前記点群全体を含むようにすることを特徴と
するボリュームモデルの生成方法である。
【００１３】請求項７の発明は、請求項５又は６に記載
されたボリュームモデルを生成する方法において、前記
ボクセルを分割する工程では、ボクセルをＸ，Ｙ，Ｚ方
向にそれぞれ２分割して８個の下位ボクセルに分割する
ものであることを特徴とするボリュームモデルの生成方
法である。
されたボリュームモデルを生成する方法において、前記
ボクセルを分割する工程では、ボクセルをＸ，Ｙ，Ｚ方
向にそれぞれ２分割して８個の下位ボクセルに分割する
ものであることを特徴とするボリュームモデルの生成方
法である。
【００１４】請求項８の発明は、請求項５乃至７のいず
れかに記載されたボリュームモデルの生成方法におい
て、前記空ボクセルの判定方法に境界通過判定方法が含
まれることを特徴とするボリュームモデルを生成方法で
ある。
れかに記載されたボリュームモデルの生成方法におい
て、前記空ボクセルの判定方法に境界通過判定方法が含
まれることを特徴とするボリュームモデルを生成方法で
ある。
【００１５】請求項９の発明は、計測器等で計測するこ
とにより得られた物体の表面に分布する整列していない
点群からボリュームモデルを生成する方法であって、前
記点群から初期ボクセルを生成する工程、該初期ボクセ
ルを複数個の下位ボクセルに分割する工程、該下位ボク
セルに発生した空ボクセルの内外を判定する工程とを含
むボリュームモデルの生成方法を、コンピュータに実施
させるコンピュータ読取り可能なプログラムを記録した
記録媒体である。
とにより得られた物体の表面に分布する整列していない
点群からボリュームモデルを生成する方法であって、前
記点群から初期ボクセルを生成する工程、該初期ボクセ
ルを複数個の下位ボクセルに分割する工程、該下位ボク
セルに発生した空ボクセルの内外を判定する工程とを含
むボリュームモデルの生成方法を、コンピュータに実施
させるコンピュータ読取り可能なプログラムを記録した
記録媒体である。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面を参照し
て説明するが、本発明はこれら実施形態に限ることな
く、本発明の範囲内で応用が可能であることは勿論であ
る。本発明の実施形態において、計測器等で計測するこ
とにより得られた物体の表面に分布する点群について、
（１）点群は物体の表面に分布している、（２）点群は
整列していない、即ち、隣の点は順番，周期などで明ら
かではない、（３）点群の密度は一定ではない、の各条
件に合致したものであることを前提としている。本発明
を前記前提に基づき、図１のフローチャートを参照して
説明する。なお、以下に８分割の例で説明する。
て説明するが、本発明はこれら実施形態に限ることな
く、本発明の範囲内で応用が可能であることは勿論であ
る。本発明の実施形態において、計測器等で計測するこ
とにより得られた物体の表面に分布する点群について、
（１）点群は物体の表面に分布している、（２）点群は
整列していない、即ち、隣の点は順番，周期などで明ら
かではない、（３）点群の密度は一定ではない、の各条
件に合致したものであることを前提としている。本発明
を前記前提に基づき、図１のフローチャートを参照して
説明する。なお、以下に８分割の例で説明する。
【００１７】レベル設定（Ｓ１） カウンタＩの値を１に設定し、Ｎの値を適宜設定する。
Ｎ値は、ボクセル分割のレベルを定めるもので、Ｎの値
が小さいと粗いボリュームモデルとなり、大きいと処理
時間がかかるばかりでなく、殆どが点を含まない空ボク
セルとなってしまい、ボクセル分割の意味をなさなくな
る。Ｎの値は、通常は２乃至１５程度である。
Ｎ値は、ボクセル分割のレベルを定めるもので、Ｎの値
が小さいと粗いボリュームモデルとなり、大きいと処理
時間がかかるばかりでなく、殆どが点を含まない空ボク
セルとなってしまい、ボクセル分割の意味をなさなくな
る。Ｎの値は、通常は２乃至１５程度である。
【００１８】初期ボクセル作成（Ｓ２） 点群全体を包むバウンディングボックスを作成し、これ
を初期ボクセルとする。図２に本発明で用いるオクトツ
リー構造のボリュームモデルの模式を示す。初期ボクセ
ルはオクトツリーのルートノードに対応する。オクトツ
リーのノードは８個の下位ノードヘのポインタを持って
いる。また、下位ノードは上位ノードヘのポインタを持
っており相互に参照することができる。
を初期ボクセルとする。図２に本発明で用いるオクトツ
リー構造のボリュームモデルの模式を示す。初期ボクセ
ルはオクトツリーのルートノードに対応する。オクトツ
リーのノードは８個の下位ノードヘのポインタを持って
いる。また、下位ノードは上位ノードヘのポインタを持
っており相互に参照することができる。
【００１９】レベルの判定（Ｓ３） レベルが設定値Ｎより小さいかどうかの判定を行う。Ｎ
に達したら本プロセスは終了する。
に達したら本プロセスは終了する。
【００２０】輪郭ボクセルの確認（Ｓ４） スキャンされるボクセルの種類を判別する。輪郭ボクセ
ルおよび仮輪郭ボクセルの場合は次ステップ（Ｓ６）へ
進み、それ以外のボクセルすなわち空ボクセルの場合
は、それ以上の分割は不要なので、本ステップでの処理
は終了する。
ルおよび仮輪郭ボクセルの場合は次ステップ（Ｓ６）へ
進み、それ以外のボクセルすなわち空ボクセルの場合
は、それ以上の分割は不要なので、本ステップでの処理
は終了する。
【００２１】レベルアップ（Ｓ５） 輪郭ボクセル及び仮輪郭ボクセルについて実施する毎に
カウンタＩの値を、１増分増やす。 ボクセル分割（Ｓ６） 輪郭ボクセルの場合は、図３に例示するようにボクセル
をＸ，Ｙ，Ｚ方向に各々２つずつに８分割する。分割さ
れたそれぞれの下位のボクセルを、以下に示す輪郭ボク
セルの分類方法にしたがって分類する。
カウンタＩの値を、１増分増やす。 ボクセル分割（Ｓ６） 輪郭ボクセルの場合は、図３に例示するようにボクセル
をＸ，Ｙ，Ｚ方向に各々２つずつに８分割する。分割さ
れたそれぞれの下位のボクセルを、以下に示す輪郭ボク
セルの分類方法にしたがって分類する。
【００２２】（ａ）輪郭ボクセル 点を含むボクセルは輪郭ボクセルとする。輪郭ボクセル
は、立体内部と外部とを分ける境界の意味を持ってい
る。初期ボクセルは、必ず点を含んでいるので、輪郭ボ
クセルに分類される。 （ｂ）外ボクセル バウンディングボックスまたは既存の外ボクセルに隣接
する、点を含まない空ボクセルは外ボクセルとする。
は、立体内部と外部とを分ける境界の意味を持ってい
る。初期ボクセルは、必ず点を含んでいるので、輪郭ボ
クセルに分類される。 （ｂ）外ボクセル バウンディングボックスまたは既存の外ボクセルに隣接
する、点を含まない空ボクセルは外ボクセルとする。
【００２３】（ｃ）内ボクセル 輪郭ボクセルで６方向全てを囲まれた空ボクセルは、立
体内部に存在するボクセル即ち内ボクセルとする。ただ
し後述の内外判定手順での確認が必要である。また、既
存の内ボクセルに隣接する空ボクセルは内ボクセルとす
る。 （ｄ）仮輪郭ボクセル 内ボクセルと外ボクセルの両方に隣接する空ボクセルは
仮輪郭ボクセルとする。仮輪郭ボクセルは、輪郭線が途
切れるのを防止するために補完される。
体内部に存在するボクセル即ち内ボクセルとする。ただ
し後述の内外判定手順での確認が必要である。また、既
存の内ボクセルに隣接する空ボクセルは内ボクセルとす
る。 （ｄ）仮輪郭ボクセル 内ボクセルと外ボクセルの両方に隣接する空ボクセルは
仮輪郭ボクセルとする。仮輪郭ボクセルは、輪郭線が途
切れるのを防止するために補完される。
【００２４】仮輪郭ボクセルの場合は、８分割後以下の
手順で分類する。 （ｅ）８分割された下位ボクセルは、隣接する内または
外のボクセルが多い順に、４つのボクセルを内ボクセル
または外ボクセルに分類する。輪郭を保つため、残りの
４つは仮輪郭ボクセルにする。例えば隣接する外ボクセ
ルがそれぞれ５，４，３，２....で、隣接する内ボクセ
ルがそれぞれ３，２，２...であれば、外ボクセルが３
個、内ボクセルが１個、仮輪郭ボクセルが４個と分類さ
れる。 （ｆ）上記分類後、内ボクセルに隣接するものは内ボク
セルに、外ボクセルに隣接するものは外ボクセルに分類
する。また、内ボクセル、外ボクセル両方に隣接するも
のは仮輪郭ボクセルに分類する。
手順で分類する。 （ｅ）８分割された下位ボクセルは、隣接する内または
外のボクセルが多い順に、４つのボクセルを内ボクセル
または外ボクセルに分類する。輪郭を保つため、残りの
４つは仮輪郭ボクセルにする。例えば隣接する外ボクセ
ルがそれぞれ５，４，３，２....で、隣接する内ボクセ
ルがそれぞれ３，２，２...であれば、外ボクセルが３
個、内ボクセルが１個、仮輪郭ボクセルが４個と分類さ
れる。 （ｆ）上記分類後、内ボクセルに隣接するものは内ボク
セルに、外ボクセルに隣接するものは外ボクセルに分類
する。また、内ボクセル、外ボクセル両方に隣接するも
のは仮輪郭ボクセルに分類する。
【００２５】空ボクセル発生の有無判定（Ｓ７） ステップＳ６のボクセル分割で空ボクセルが発生したか
どうか判定する。空ボクセルの発生がなかった場合は、
ステップＳ４へ戻る。
どうか判定する。空ボクセルの発生がなかった場合は、
ステップＳ４へ戻る。
【００２６】空ボクセルの内外判定（Ｓ８） 図４のフローチャートに従って判定する（詳細後述）。
内外判定が可能な場合は、ステップ（Ｓ４）へ進む。内
外判定不能の場合は、次ステップ（Ｓ９）へ進む。
内外判定が可能な場合は、ステップ（Ｓ４）へ進む。内
外判定不能の場合は、次ステップ（Ｓ９）へ進む。
【００２７】仮輪郭ボクセル属性の付与（Ｓ９） 前ステップ（Ｓ８）で内外の判定が不能であったボクセ
ルに、仮輪郭ボクセル属性を付与する。尚、ステップＳ
７で複数個の空ボクセルが発生したときは、ステップＳ
８，Ｓ９を所要回繰り返す。
ルに、仮輪郭ボクセル属性を付与する。尚、ステップＳ
７で複数個の空ボクセルが発生したときは、ステップＳ
８，Ｓ９を所要回繰り返す。
【００２８】空ボクセルの内外判定 すべて輪郭ボクセルに囲まれる空ボクセルの内外判定
は、Ｘ，Ｙ，Ｚの各方向の正および負方向の合計６方向
についてスキャニングを行い、内ボクセルか外ボクセル
かの判定を行う。スキャニングの手順を図４のフローチ
ャートに基づいて説明する。
は、Ｘ，Ｙ，Ｚの各方向の正および負方向の合計６方向
についてスキャニングを行い、内ボクセルか外ボクセル
かの判定を行う。スキャニングの手順を図４のフローチ
ャートに基づいて説明する。
【００２９】最初にボリュームモデルの外か中かの状態
を表すフラグＦｉｏの初期状態をＯＵＴとする（Ｓ２
１）。正方向ならば、０（ゼロ）番目のボクセルから、
負方向ならば、Ｎ番目のボクセルからスキャニングを開
始する（Ｓ２２）。
を表すフラグＦｉｏの初期状態をＯＵＴとする（Ｓ２
１）。正方向ならば、０（ゼロ）番目のボクセルから、
負方向ならば、Ｎ番目のボクセルからスキャニングを開
始する（Ｓ２２）。
【００３０】スキャニングして内外の境界を通過したと
判定されれば（Ｓ２５）、フラグＦｉｏの状態を反転さ
せる（Ｓ２６）。ステップＳ２５で境界通過とは判定さ
れなかった場合、およびフラッグ反転（Ｓ２６）後は、
カウントアップをする（Ｓ２３）。ボクセルが内または
外と判定されたら（Ｓ２４）、このルーチンは終了す
る。
判定されれば（Ｓ２５）、フラグＦｉｏの状態を反転さ
せる（Ｓ２６）。ステップＳ２５で境界通過とは判定さ
れなかった場合、およびフラッグ反転（Ｓ２６）後は、
カウントアップをする（Ｓ２３）。ボクセルが内または
外と判定されたら（Ｓ２４）、このルーチンは終了す
る。
【００３１】フラグの反転とはＦｉｏがＩＮならばＯＵ
Ｔに、ＯＵＴならばＩＮにすることを示す。境界通過の
判定基準は、輪郭ボクセルを通過した直後に空ボクセル
になれば境界通過と見なす。ただし直前の輪郭ボクセル
にスキャン方向からみたときにすべての即ち直前の輪郭
ボクセルの周囲４方に輪郭ボクセルが隣接してなければ
ならない。図５にその１例を示す。Ｚ軸正方向から図５
（Ｂ）のボクセル群を見ると、図５（Ａ）のように見え
る。本発明では、これは「輪郭ボクセルには、４方全て
に輪郭ボクセルが隣接しているものとみなす。
Ｔに、ＯＵＴならばＩＮにすることを示す。境界通過の
判定基準は、輪郭ボクセルを通過した直後に空ボクセル
になれば境界通過と見なす。ただし直前の輪郭ボクセル
にスキャン方向からみたときにすべての即ち直前の輪郭
ボクセルの周囲４方に輪郭ボクセルが隣接してなければ
ならない。図５にその１例を示す。Ｚ軸正方向から図５
（Ｂ）のボクセル群を見ると、図５（Ａ）のように見え
る。本発明では、これは「輪郭ボクセルには、４方全て
に輪郭ボクセルが隣接しているものとみなす。
【００３２】分割してできた空ボクセルまでスキャニン
グしたときのフラグＦｉｏの状態がそのボクセルの状態
になる。以上のように６方向で行ったスキャニングを行
い６方向ですべて結果が同じであれば、内外判定が可能
とする（Ｓ８）。６方向で行ったスキャニングの結果が
一致しなければ、内外判定不可能としそのボクセルに仮
輪郭ボクセル属性を付与する（Ｓ９）。
グしたときのフラグＦｉｏの状態がそのボクセルの状態
になる。以上のように６方向で行ったスキャニングを行
い６方向ですべて結果が同じであれば、内外判定が可能
とする（Ｓ８）。６方向で行ったスキャニングの結果が
一致しなければ、内外判定不可能としそのボクセルに仮
輪郭ボクセル属性を付与する（Ｓ９）。
【００３３】（再帰的分割）オクトツリー構造のボリュ
ームモデルでは分割した８個のボクセルを８個の下位ノ
ードに対応させる。分割を行うボクセルは輪郭ボクセル
と仮輪郭ボクセルとし、空ボクセルはそれ以上分割しな
い。このように全体的にみて輪郭ボクセルの細かさは均
一になるようにする。初期ボクセルをレベル０（ゼロ）
のボクセルとし、以降分割する毎にレベルを１つずつ増
やしていく。
ームモデルでは分割した８個のボクセルを８個の下位ノ
ードに対応させる。分割を行うボクセルは輪郭ボクセル
と仮輪郭ボクセルとし、空ボクセルはそれ以上分割しな
い。このように全体的にみて輪郭ボクセルの細かさは均
一になるようにする。初期ボクセルをレベル０（ゼロ）
のボクセルとし、以降分割する毎にレベルを１つずつ増
やしていく。
【００３４】上述のようにしてボリュームモデルが生成
されたなら、このボリュームモデルをもとにして必要に
よりポリゴンメッシュを生成する。その生成法には、Ma
rching Cubes法や格子点連結法などが知られているの
で、これらの方法により、正しい位相で精細なポリゴンメ
ッシュがえられる。
されたなら、このボリュームモデルをもとにして必要に
よりポリゴンメッシュを生成する。その生成法には、Ma
rching Cubes法や格子点連結法などが知られているの
で、これらの方法により、正しい位相で精細なポリゴンメ
ッシュがえられる。
【００３５】上述のボリュームモデル生成システムは、
コンピュータで実施することができる。即ち、前記方法
をコンピュータに実施させるためのプログラムを記録媒
体に記録することにより、任意のコンピュータで前記方
法を容易に実施することができる。
コンピュータで実施することができる。即ち、前記方法
をコンピュータに実施させるためのプログラムを記録媒
体に記録することにより、任意のコンピュータで前記方
法を容易に実施することができる。
【００３６】
【発明の効果】計測器等で計測することにより得られた
位相構造を持った物体の表面に分布する整列していない
密度が一定でないまばらな点群からボリュームモデルを
生成する場合、 （１）もとの物体の位相構造を再現した、輪郭ボクセル
に欠損のないボリュームモデルが得られる。従って、こ
れを用いて生成するポリゴンメッシュ乃至ソリッドモデ
ルの位相ももとの物体の位相構造を忠実に再現すること
ができる。 （２）点群に密度差があっても、精度のよいボリューム
モデル生成ができるので、細部形状が忠実に再現され
る。 （３）穴などの位相構造を持った物体の場合でも位相構
造を再現できるボリュームモデルを生成できる。 （４）点群が粗い部分ではボクセルも粗くて済むので、
ボリュームモデルのデータを管理する場合、少量のメモ
リによりデータ管理が可能になる。 （５）ボクセルを分割する際、Ｘ，Ｙ，Ｚ各方向に２つ
ずつ合計８分割とすれば、各軸が同数分割となって、よ
り滑らかなボリュームモデルにすることができる。 （６）本発明を３次元ＣＡＤシステムなどに実現すれ
ば、点群からの３次元形状モデルの自動生成が実現でき
る。
位相構造を持った物体の表面に分布する整列していない
密度が一定でないまばらな点群からボリュームモデルを
生成する場合、 （１）もとの物体の位相構造を再現した、輪郭ボクセル
に欠損のないボリュームモデルが得られる。従って、こ
れを用いて生成するポリゴンメッシュ乃至ソリッドモデ
ルの位相ももとの物体の位相構造を忠実に再現すること
ができる。 （２）点群に密度差があっても、精度のよいボリューム
モデル生成ができるので、細部形状が忠実に再現され
る。 （３）穴などの位相構造を持った物体の場合でも位相構
造を再現できるボリュームモデルを生成できる。 （４）点群が粗い部分ではボクセルも粗くて済むので、
ボリュームモデルのデータを管理する場合、少量のメモ
リによりデータ管理が可能になる。 （５）ボクセルを分割する際、Ｘ，Ｙ，Ｚ各方向に２つ
ずつ合計８分割とすれば、各軸が同数分割となって、よ
り滑らかなボリュームモデルにすることができる。 （６）本発明を３次元ＣＡＤシステムなどに実現すれ
ば、点群からの３次元形状モデルの自動生成が実現でき
る。
【００３７】任意のコンピュータにより、本発明のボリ
ュームモデルを生成する方法を容易に実施することがで
きる。
ュームモデルを生成する方法を容易に実施することがで
きる。
【図１】 本発明によるボリュームモデル作成行程を説
明するための全体フローチャートである。
明するための全体フローチャートである。
【図２】 本発明によるオクトツリー構造のボリューム
モデルを説明する模式図である。
モデルを説明する模式図である。
【図３】 本発明によるボクセル分割の一例を示す図で
ある。
ある。
【図４】 本発明によるボクセルの内外判定を説明する
ためのフローチャートである。
ためのフローチャートである。
【図５】 隣接ボクセルの平面図（Ａ）および斜視図
（Ｂ）である。
（Ｂ）である。
Claims (9)
- 【請求項１】 計測器等で計測することにより得られた
物体の表面に分布する整列していない点群からボリュー
ムモデルを生成するシステムであって、前記点群から初
期ボクセルを生成する手段、該初期ボクセルを複数個の
下位ボクセルに分割する手段、該下位ボクセルに発生し
た空ボクセルの内外を判定する手段、を有することを特
徴とするボリュームモデル生成システム。 - 【請求項２】 請求項１に記載されたボリュームモデル
を生成するシステムにおいて、前記初期ボクセルは、前
記点群全体を含むことを特徴とするボリュームモデル生
成システム。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載されたボリューム
モデルを生成するシステムにおいて、前記ボクセルを分
割する手段は、ボクセルをＸ，Ｙ，Ｚ方向にそれぞれ２
分割して８個の下位ボクセルに分割するものであること
を特徴とするボリュームモデル生成システム。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載された
ボリュームモデルを生成するシステムにおいて、前記空
ボクセルの判定手段が境界通過判定手段を有することを
特徴とするボリュームモデル生成システム。 - 【請求項５】 計測器等で計測することにより得られた
物体の表面に分布する整列していない点群からボリュー
ムモデルを生成する方法であって、前記点群から初期ボ
クセルを生成する工程、該初期ボクセルを複数個の下位
ボクセルに分割する工程、該下位ボクセルに発生した空
ボクセルの内外を判定する工程とを含むことを特徴とす
るボリュームモデルの生成方法。 - 【請求項６】 請求項５に記載されたボリュームモデル
を生成する方法において、前記初期ボクセルは、前記点
群全体を含むようにすることを特徴とするボリュームモ
デルの生成方法。 - 【請求項７】 請求項５又は６に記載されたボリューム
モデルを生成する方法において、前記ボクセルを分割す
る工程では、ボクセルをＸ，Ｙ，Ｚ方向にそれぞれ２分
割して８個の下位ボクセルに分割するものであることを
特徴とするボリュームモデルの生成方法。 - 【請求項８】 請求項５乃至７のいずれかに記載された
ボリュームモデルの生成方法において、前記空ボクセル
の判定方法に境界通過判定方法が含まれることを特徴と
するボリュームモデルの生成方法。 - 【請求項９】 計測器等で計測することにより得られた
物体の表面に分布する整列していない点群からボリュー
ムモデルを生成する方法であって、前記点群から初期ボ
クセルを生成する工程、該初期ボクセルを複数個の下位
ボクセルに分割する工程、該下位ボクセルに発生した空
ボクセルの内外を判定する工程とを含むボリュームモデ
ルの生成方法を、コンピュータに実施させるコンピュー
タ読取り可能なプログラムを記録した記録媒体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02289499A JP3805120B2 (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | ボリュームモデル生成システム、ボリュームモデル生成方法およびコンピュータ読取可能な記録媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02289499A JP3805120B2 (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | ボリュームモデル生成システム、ボリュームモデル生成方法およびコンピュータ読取可能な記録媒体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000222600A true JP2000222600A (ja) | 2000-08-11 |
| JP3805120B2 JP3805120B2 (ja) | 2006-08-02 |
Family
ID=12095374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02289499A Expired - Fee Related JP3805120B2 (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | ボリュームモデル生成システム、ボリュームモデル生成方法およびコンピュータ読取可能な記録媒体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3805120B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001307073A (ja) * | 2000-04-24 | 2001-11-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 三次元空間再構成装置及び三次元空間再構成方法 |
| KR20150122676A (ko) * | 2013-02-27 | 2015-11-02 | 아리쓰메티카 엘티디 | 이미지 처리 |
-
1999
- 1999-01-29 JP JP02289499A patent/JP3805120B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001307073A (ja) * | 2000-04-24 | 2001-11-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 三次元空間再構成装置及び三次元空間再構成方法 |
| KR20150122676A (ko) * | 2013-02-27 | 2015-11-02 | 아리쓰메티카 엘티디 | 이미지 처리 |
| KR102231665B1 (ko) * | 2013-02-27 | 2021-03-24 | 아리쓰메티카 엘티디 | 이미지 처리 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3805120B2 (ja) | 2006-08-02 |
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