JP2000322599A - 三次元モデルの作成方法 - Google Patents

三次元モデルの作成方法

Info

Publication number
JP2000322599A
JP2000322599A JP13370599A JP13370599A JP2000322599A JP 2000322599 A JP2000322599 A JP 2000322599A JP 13370599 A JP13370599 A JP 13370599A JP 13370599 A JP13370599 A JP 13370599A JP 2000322599 A JP2000322599 A JP 2000322599A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
model
dimensional
devices
single device
dimensional model
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP13370599A
Other languages
English (en)
Inventor
Hidetaka Miyazawa
秀毅 宮澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Meidensha Corp, Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Meidensha Corp
Priority to JP13370599A priority Critical patent/JP2000322599A/ja
Publication of JP2000322599A publication Critical patent/JP2000322599A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Processing Or Creating Images (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 写真からの三次元モデル作成では、隠れ部分
をもつ機器のモデルを作成できない。プラント全体のよ
うな広範囲のモデル作成ができない。 【解決手段】 機器の外形図または複数の機器の配置を
示す配置平面図・側面図等のエンジニアリング図面を利
用して三次元モデルを作成する。モデル作成対象となる
機器単体または複数の機器の配置を示すエンジニアリン
グ図面から、機器単体図または複数機器の配置図を図面
入力手段で読み取ってディジタル化した二次元画像情報
を得(S1)、この二次元画像情報化した図面を、三次
元空間に置かれたモデル作成対象物を正射影図として、
投影元の三次元空間座標系と投影先の二次元図面座標系
との対応関係を抽出し(S3)、この対応関係から三次
元空間情報が与えられた図面を下敷きにしてモデル作成
対象物の三次元モデルを作成する(S3)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、機器単体やプラン
ト全体の三次元モデルをコンピュータの三次元グラフィ
ックス処理により作成する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】コンピュータのグラフィクス処理性能の
向上とともに、三次元コンピュータグラフィクス(3D
CG)を用いた各種三次元シミュレーションシステムが
産業界に応用されはじめている。
【0003】三次元シミュレーションシステムでは、現
実にあるものまたは想像上のものをモデル化(数値化)
し、シミュレーション空間(仮想的な空間)上にそれら
が置かれている。さらに、カメラ等の視点をシミュレー
ション空間に設定することにより、その視点から見たシ
ミュレーション空間上の物体をコンピュータのディスプ
レイに表示する。ディスプレイをみている人はあたかも
現実を見ているかのように、モデルをシミュレートする
ことができる。
【0004】特に、産業用で対象となるのは、現実の機
器をモデル化した三次元アプリケーションで、各種シミ
ュレーション機能や状態表示機能等を実装する。
【0005】このような三次元アプリケーションを構成
する基本要素は三次元モデルである。三次元アプリケー
ションの場合、三次元モデルには次の二つが含まれる。
一つは個々の機器の三次元モデル(機器単体モデル)で
あり、それは基本的に直方体や円柱・球などの基本プリ
ミティブで構成されている場合が多い。つまり、モデル
化する対象機器を複数の基本プリミティブ形状に分割
し、それぞれの基本プリミティブに対して三次元プリミ
ティブ形状を当てはめモデル化するのである。
【0006】もう一つは、複数の機器単体モデルを配置
し、機器の置かれている地面や自然物(木々等)をモデ
ル化した環境モデルである。例えば、変電所のようなプ
ラントを対象とした三次元アプリケーションでは、プラ
ントを構成する個々の機器(変電所の変圧器等)の三次
元モデルが機器単体モデルであり、機器を含めたプラン
ト全体(変電所全体)の三次元モデルが環境モデルとな
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】三次元モデルを作成す
る場合に問題となるのは、作成工数の多さである。例え
ば、機器単体モデルを作成する場合、モデル化の対象と
なる機器を直方体・円柱等のプリミティブ形状に分割す
ることにより、自由曲面等でモデル化するよりも簡単に
モデルが作成可能ではあるが、それらプリミティブの空
間情報(頂点座標)を取得するには手間がかかる。
【0008】このような、プリミティブの空間情報を簡
易に抽出する方式として、機器の撮影写真を利用した三
次元モデル作成方法を本願出願人は既に提案している。
例えば、明電時報1997年4号(通巻255号)「写
真を利用した三次元モデリングソフトウエア」に開示さ
れている。
【0009】これは、図6のように、モデル化の対象機
器Aを2箇所から写真撮影し、この写真B,Cからステ
レオ計測の原理で機器の三次元座標を抽出することで、
撮影写真を下敷きにした三次元モデルを作成する。図7
は、三次元モデルの作成のための写真の例を示す。
【0010】この方法は、実写真を下敷きにプリミティ
ブをあてはめるため、モデル作成が簡易であるが、以下
のような問題点がある。
【0011】・対象としている機器が他の機器と隣接配
置される場合など、他の機器に隠れてしまっている個所
は、写真だけからモデルを作成することは不可能であ
る。
【0012】・機器単体のモデル作成はできるが、例え
ばプラント全体のような広範囲のモデル作成は不可能で
ある。
【0013】本発明の目的は、隠れ部分をもつ機器単体
のモデル及び複数機器が結合された機器全体のモデルを
簡易に作成できる三次元モデル作成方法を提供すること
にある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、機器の外形図または複数の機器の配置を示
す配置平面図・側面図等のエンジニアリング図面を利用
して三次元モデルを作成するようにしたもので、以下の
方法を特徴とする。
【0015】機器単体または複数の機器が結合した機器
全体の三次元モデルを作成する方法であって、モデル作
成対象となる機器単体または複数の機器の配置を示すエ
ンジニアリング図面から、機器単体図または複数機器の
配置図を図面入力手段で読み取ってディジタル化した二
次元画像情報を得、前記二次元画像情報化した図面を、
三次元空間に置かれたモデル作成対象物を正射影図とし
て、投影元の三次元空間座標系と投影先の二次元図面座
標系との対応関係を抽出し、前記対応関係から前記三次
元空間情報が与えられた図面を下敷きにしてモデル作成
対象物の三次元モデルを作成することを特徴とする。
【0016】また、前記機器単体の外形図から該機器単
体の三次元モデルを作成することを特徴とする。
【0017】また、前記複数の機器の配置図から該複数
の機器を結合した機器全体の三次元モデルを作成するこ
とを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施形態になる
三次元モデル作成方法の基本アルゴリズムであり、各手
順を以下に詳細に説明する。
【0019】(S1)図面のディジタル化 通常、エンジニアリング図面は紙で保有されているの
で、それをコンピュータで扱えるようスキャナ等の図面
入力手段で読み取り、ディジタル化した二次元画像情報
を得る。このディジタル化は、紙の図面を対象にしたモ
デル作成手法であるので汎用性がある。
【0020】(S2)三次元空間情報の抽出 上記の二次元画像情報化した図面を「三次元空間に置か
れたモデル作成対象物を投影(正射影)した図」と考
え、投影元の三次元空間座標系と投影先の二次元図面座
標系との対応関係を抽出する。この関係は、図2に示す
ようになる。
【0021】抽出方法としては、投影元の三次元座標値
と投影先の図面座標値とから求める方法(二次元/三次
元対応方法)、及び三次元座標点の複数図面上への投影
点座標(対応点と称す)のみから求める方法(二次元対
応点方法)とがある。
【0022】これら抽出方法は、本願出願人は既に提案
している(特願平10−248890号公報、特願平1
0−352352号公報)。
【0023】具体的には、特願平10−248890号
公報では、機器の図面画像上の点を3次元空間中の点の
座標に対応付ける変換関数の変換係数を求めるキャリブ
レーションを行い、図面画像から変換関数を使って機器
の3次元モデルを作成するのに、キャリブレーション
は、機器の3次元空間中の点が機器の正面図と側面図及
び上面図上に投影された投影点を互いの対応点とし、正
面図に設定した2組の対応点間の距離L1 1.L2 1と、側
面図に設定した1組の対応点間の距離L1 2を設定し、距
離L1 1,L2 1から正面図に対する変換関数の変換係数を
求め、この変換係数をもつ変換関数から正面図上の点に
対応する3次元空間中の点のX,Y座標を推定し、この
推定結果から側面図におけるY座標への変換係数を求
め、側面図上の距離L1 2と3次元空間中の直交性の関係
から側面図上の変換係数を求め、この変換係数をもつ変
換関数から側面図上の点に対応する3次元空間中の点の
Y,Z座標を推定し、この推定結果から上面図における
変換係数を求め、各変換係数をもつ各変換関数から3次
元空間中の点の座標を求める。
【0024】また、特願平10−352352号公報で
は、上記のキャリブレーションとして、機器の3次元空
間中の点が機器の三面図上に投影された投影点を互いの
対応点とし、この対応点と対応点間の距離情報を基に、
画像上の点を3次元空間中の点の座標に対応付ける。ま
た、対応点から求めた3次元空間中の座標値の同値性、
及び対応点間の距離を拘束条件にした評価関数を定義
し、この評価関数に対して前記拘束条件を満たしかつ関
数値を最小化する変換係数を最適化手法により求める。
また、前記最適化手法は、三面図の各図面に設定された
対応点の同値性に対する評価関数から、2階微分値勾配
法により各図面画像の変換係数を求める。また、前記最
適化手法は、二面図に設定された対応点に二面図の等倍
投影条件と等角回転条件を設定して求めた同値性に対す
る評価関数から、2階微分値勾配法により各図面画像の
変換係数を求める。さらにまた、前記2階微分値勾配法
におけるパラメータは、対応点間の実距離を基にローカ
ルミニマムへの収束及びそれによるパラメータ推定誤り
を防止する初期値に設定する。
【0025】(S3)三次元モデルの作成 前記の処理S2で抽出する対応関係から、三次元空間情
報が与えられた図面を下敷きにして三次元モデルを作成
する。詳細には、図3に示すように、三次元空間座標系
上に三次元モデルAを置き、そのモデルを各図面上に投
影表示する(S31)。図面上で投影されたモデルBに
移動・回転・サイズ変更等の操作(S32)を施すと、
投影元の三次元モデルAが図面上での操作に同期して移
動・回転・サイズが変更され(S33)、変更された三
次元モデルA’を得る。
【0026】このように、図面上で所望の形状となるよ
う投影モデルBを操作することにより、対象物の三次元
モデルA’を作成していく。したがって、図面に投影さ
れたモデルを当てはめる操作のみで三次元モデルを作成
するので、CADソフトのようにモデルに対する寸法数
値を入力する必要が無く、簡易にモデルが作成できる。
【0027】図4は、上記の基本アルゴリズムに従った
機器単体モデルの作成例を示し、機器外形図(正面図・
側面図・上面図)を利用して機器の三次元モデルを作成
する。
【0028】機器外形図に対し基本アルゴリズムの(S
2)まで実行し、機器モデルの三次元空間座標系と外形
図の図面座標系との対応関係を抽出する。基本アルゴリ
ズムの(S3)の三次元モデル作成では基本プリミティ
ブ形状(直方体・円柱・角錐等)を移動・回転・サイズ
変更をし、図4のように下敷きにしている図面にあては
める。
【0029】したがって、外形図を用いて機器のモデル
を作成するため、「対象としている機器の他の機器に隠
れてしまっている個所はモデルを作成不可能である」と
いう問題点を解決することができる。
【0030】図5は、プラント全体のモデル作成例を示
し、機器配置図(配置する場所が平坦な場合は配置平面
図のみ、平坦でない場合は配置側面図も併用)を利用し
てプラント全体のような広範囲な三次元モデルを作成す
る。
【0031】基本アルゴリズムの(S2)では、配置平
面図のみ利用する場合、高さを0として三次元情報を抽
出する。
【0032】基本アルゴリズムの(S3)の三次元モデ
ルの作成では、図面上で機器を配置する位置を指定し、
図5のようにその位置に機器のモデルを配置する。
【0033】この場合、三次元モデルの空間座標系と図
面座標系との対応関係を予め求めているので図面上で指
定された配置位置の三次元座標値を計算により求めるこ
とが可能であり、位置の座標値を入力する手間は不要に
なる。また、機器配置後、機器モデルのサイズが合わな
いときは、配置図面に投影された機器モデルに対しサイ
ズ変更操作を施す。
【0034】したがって、配置平面図を用いてプラント
全体モデルを作成するため、「機器単体のモデル作成は
できるが、例えばプラント全体のような広範囲のモデル
作成は不可能である」という問題点を解決することがで
きる。
【0035】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、モデル
作成対象物のエンジニアリング図面を利用して三次元モ
デルを作成するため、以下の効果がある。
【0036】(1)図面を下敷きにして簡易に三次元モ
デルを作成することができる。
【0037】(2)機器外形図から機器単体モデルが簡
易に作成できる。
【0038】(3)機器配置図からプラント全体のよう
な広範囲な三次元モデルが簡易に作成できる。
【0039】(4)機器配置図に対し機器単体モデルの
配置が簡易に実行できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す三次元モデル作成の基
本アルゴリズム。
【図2】三次元座標系と二次元図面座標系の関係を示す
図。
【図3】実施形態におけるモデル操作例。
【図4】実施形態におけるプリミティブ形状のあてはめ
例。
【図5】実施形態における機器モデルの配置例。
【図6】従来の写真からのモデル作成原理図。
【図7】従来の三次元モデル作成用写真の例。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 機器単体または複数の機器が結合した機
    器全体の三次元モデルを作成する方法であって、 モデル作成対象となる機器単体または複数の機器の配置
    を示すエンジニアリング図面から、機器単体図または複
    数機器の配置図を図面入力手段で読み取ってディジタル
    化した二次元画像情報を得、 前記二次元画像情報化した図面を、三次元空間に置かれ
    たモデル作成対象物を正射影図として、投影元の三次元
    空間座標系と投影先の二次元図面座標系との対応関係を
    抽出し、 前記対応関係から前記三次元空間情報が与えられた図面
    を下敷きにしてモデル作成対象物の三次元モデルを作成
    することを特徴とする三次元モデルの作成方法。
  2. 【請求項2】 前記機器単体の外形図から該機器単体の
    三次元モデルを作成することを特徴とする請求項1に記
    載の三次元モデルの作成方法。
  3. 【請求項3】 前記複数の機器の配置図から該複数の機
    器を結合した機器全体の三次元モデルを作成することを
    特徴とする請求項1に記載の三次元モデルの作成方法。
JP13370599A 1999-05-14 1999-05-14 三次元モデルの作成方法 Pending JP2000322599A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13370599A JP2000322599A (ja) 1999-05-14 1999-05-14 三次元モデルの作成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13370599A JP2000322599A (ja) 1999-05-14 1999-05-14 三次元モデルの作成方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000322599A true JP2000322599A (ja) 2000-11-24

Family

ID=15110972

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13370599A Pending JP2000322599A (ja) 1999-05-14 1999-05-14 三次元モデルの作成方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000322599A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101976454A (zh) * 2010-09-26 2011-02-16 浙江大学 一种三维人脸表情的去除方法
CN105653753A (zh) * 2014-12-04 2016-06-08 北京大学口腔医学院 多参考点系统对齐的无牙颌模型正中关系位三维重建方法
CN111710032A (zh) * 2020-06-05 2020-09-25 广东电网有限责任公司 变电站三维模型的构建方法、装置、设备和介质
KR20210067245A (ko) * 2019-11-29 2021-06-08 박영란 해양플랜트 상부구조 생산 설계 장치 및 pdms를 이용한 3차원 모델링 방법

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101976454A (zh) * 2010-09-26 2011-02-16 浙江大学 一种三维人脸表情的去除方法
CN105653753A (zh) * 2014-12-04 2016-06-08 北京大学口腔医学院 多参考点系统对齐的无牙颌模型正中关系位三维重建方法
KR20210067245A (ko) * 2019-11-29 2021-06-08 박영란 해양플랜트 상부구조 생산 설계 장치 및 pdms를 이용한 3차원 모델링 방법
KR102281933B1 (ko) 2019-11-29 2021-07-27 박영란 해양플랜트 상부구조 생산 설계 장치 및 pdms를 이용한 3차원 모델링 방법
CN111710032A (zh) * 2020-06-05 2020-09-25 广东电网有限责任公司 变电站三维模型的构建方法、装置、设备和介质
CN111710032B (zh) * 2020-06-05 2023-09-26 广东电网有限责任公司 变电站三维模型的构建方法、装置、设备和介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gomes et al. 3D reconstruction methods for digital preservation of cultural heritage: A survey
US6333749B1 (en) Method and apparatus for image assisted modeling of three-dimensional scenes
US7193633B1 (en) Method and apparatus for image assisted modeling of three-dimensional scenes
Lerones et al. A practical approach to making accurate 3D layouts of interesting cultural heritage sites through digital models
US20100328308A1 (en) Three Dimensional Mesh Modeling
CN108305327A (zh) 一种图像渲染方法
JP2009093611A (ja) 三次元オブジェクト認識のためのシステムおよび方法
JP6863596B2 (ja) データ処理装置及びデータ処理方法
CN104504760B (zh) 实时更新三维图像的方法和系统
CN111161394B (zh) 一种三维建筑模型的放置方法和装置
TWI514318B (zh) 三維編程產品模擬系統及方法
CN111161123A (zh) 一种针对三维实景数据的脱密方法及装置
Moustakides et al. 3D image acquisition and NURBS based geometry modelling of natural objects
JP2832463B2 (ja) 3次元モデルの再構成方法および表示方法
JP2000322599A (ja) 三次元モデルの作成方法
Deepu et al. 3D Reconstruction from Single 2D Image
EP3779878A1 (en) Method and device for combining a texture with an artificial object
Andrews et al. Haptic texturing based on real-world samples
Lai et al. Projective reconstruction of building shape from silhouette images acquired from uncalibrated cameras
JP2003123057A (ja) 3次元形状モデルの生成方法および装置
CN113298932B (zh) 一种小行星3d模拟模型立体重建方法
CN109191556B (zh) 一种从lod分页表面纹理模型提取栅格化数字高程模型的方法
JP2004252815A (ja) 画像表示装置、画像表示方法およびプログラム
Conesa et al. New advances in obtaining three-dimensional models from conical perspectives
Yang et al. 3D Scene Reconstruction Using Multi-Sources Data