JP2001084403A

JP2001084403A - ３次元データの合成方法及び装置

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Publication number: JP2001084403A
Application number: JP25685799A
Authority: JP
Inventors: Koichi Shiono; 光一塩野
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1999-09-10
Filing date: 1999-09-10
Publication date: 2001-03-30

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の３次元データを合成することにより、元
の物体とは別の形状を容易に創り出すこと。【解決手段】境界表現方式で形状表現された複数の３次
元データを１つの３次元データに合成する方法であっ
て、複数の３次元データを、境界表現方式の形状表現か
ら、ボリュームを構成する複数のボクセルの特徴量を用
いたボリューム方式の形状表現に変換し、ボクセルの特
徴量を混合することによって複数の３次元データを統合
するとともに、その際にボクセルの特徴量にパラメータ
を演算することによって３次元データを変形し、統合さ
れた３次元データを境界表現方式の形状表現に逆変換す
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、複数の３次元デー
タを合成して１つの形状を表す３次元データを合成する
方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光切断法によって物体の３次
元データを非接触で計測する３次元計測装置がしばしば
用いられる。このような３次元計測装置を用いる場合に
は、１つの物体に対し、計測方向を変えて複数回にわた
って計測を行い、物体の全周についての複数の３次元デ
ータ（ポリゴンデータ）を取得する。そして、取得した
複数の３次元データを繋ぎ合わせることよって、物体の
全体についての１つの３次元データを合成する。

【０００３】また、物体を計測することに代えて、ＣＡ
Ｄによって作成した３次元データをつなぎ合わせて合成
する手法もある。このように、１つの物体についての複
数の部分データから物体の全体形状を示す１つの３次元
データを合成する手法として、ポリゴンデータをそのま
ま処理する手法が一般的に用いられている。ポリゴン処
理による形状合成（形状統合）の手法を示す例として、
「Zippered Polygon Meshes from Range Images 」（Gr
egTurk and Marc Levoy, In Proceedings of ACM SIGGR
APH '94, PP. 311-318. ACM Press, 1994) がある。そ
こには、ポリゴンジッピング（Polygon Zipping)と呼称
される方法で位置合わせを行った後にポリゴンメッシュ
のつなぎ合わせを行う方法が提示されている。

【０００４】また、メタボールと呼称される３次元形状
の表現法がある。これは、点電荷を参考にしたポテンシ
ャル場を人手で関数定義して点ポテンシャルの位置を調
整したり、ポテンシャルの強度（大きさ）を制御をして
モデリング手段とする方法である。これについて、「分
布関数による物体モデリングと画像生成」（電子通信学
会論文誌８５／４，Ｖｏｌ．Ｊ６８−Ｄ４．）が参考
となる。しかし、一般的なポリゴンなどの既存の形状を
それに該当するポテンシャルを構成する関数定義に変換
する方法が提示されていないので、人為的形状操作の容
易でないモデリング技法という評価が一般的である。

【０００５】また、ポリゴンデータ（ポリゴンメッシュ
データ）などのような境界表現方式の形状表現から、ボ
リュームを構成する複数のボクセルの特徴量を用いた形
状表現に変換し、ボクセルの特徴量を混合することによ
って複数の３次元データを統合する方法が、ボリューム
方式として提案されている〔「A Volumetric Methodfor
Building Complex Models from Range Images 」 Brai
n Curless and MarcLevoy, Stanford University, In P
roceedings of ACM SIGGRAPH '96, PP. 303-312. ACM P
ress, 1996) 〕。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上に述べたポリゴン処
理による形状合成では、１つの物体について多視点から
得られた３次元データ、つまり多視点３次元データを合
成することを前提としている。つまり、元の物体の形状
を忠実に再現すること、言わば「形状統合」を行うこと
を目的としており、元の物体からはかけ離れた新規な形
状の３次元データを生成するものではない。

【０００７】したがって、ポリゴン処理による形状統合
においては、処理の対象となる各３次元データの形状間
の類似度の許容範囲が比較的狭い。そのため、異なる物
体についての２つの３次元データを合成しようとした場
合には、３次元データ同士が旨く繋がらず、データの欠
落部分が生じるなど処理結果に不具合が発生することが
ある。その上、合成を行うに当たって、その対象となる
３次元データの位置合わせを厳密に行う必要がある。

【０００８】また、ボリューム方式においても、元の物
体の形状を忠実に再現する「形状統合」を行うことを目
的としている。したがって、元の物体からはかけ離れた
新規な形状の３次元データを生成するものではなく、ま
た、最終の処理結果は単一の物体についての３次元デー
タとなるので、処理の対象となる３次元データの位置合
わせを行うことが必須である。

【０００９】上に述べたように、従来における物体の
「形状統合」のための手法では、元の物体の「形状復
元」を目的としており、元の物体からはかけ離れた新規
な形状を創り出すことは不可能であるか又は極めて困難
である。しかも、処理の対象となる３次元データを厳密
に位置合わせを行う必要があり、位置合わせが厳密に行
われない場合にはデータの欠落などの不具合が生じると
いう問題がある。

【００１０】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたも
ので、複数の３次元データを合成することにより、元の
物体とは別の形状を容易に創り出すことのできる方法及
び装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る方
法は、境界表現方式で形状表現された複数の３次元デー
タを１つの３次元データに合成する方法であって、前記
複数の３次元データを、境界表現方式の形状表現から、
ボリュームを構成する複数のボクセルの特徴量を用いた
ボリューム方式の形状表現に変換し、前記ボクセルの特
徴量を混合することによって前記複数の３次元データを
統合するとともに、その際に前記ボクセルの特徴量にパ
ラメータを演算することによって前記３次元データを変
形し、統合された３次元データを境界表現方式の形状表
現に逆変換する。

【００１２】請求項２の発明に係る方法では、前記複数
の３次元データは、互いに異なる対象物体についての３
次元データである。請求項３の発明に係る方法は、前記
２つの３次元データを、境界表現方式の形状表現から、
ボリュームを構成する複数のボクセルの特徴量を用いた
ボリューム方式の形状表現に変換し、前記ボクセルの特
徴量を混合することによって前記２つの３次元データを
統合し、統合された３次元データを境界表現方式の形状
表現に逆変換する。

【００１３】請求項４の発明に係る装置は、境界表現方
式で形状表現された複数の３次元データを１つの３次元
データに合成する装置であって、前記複数の３次元デー
タを、境界表現方式の形状表現から、ボリュームを構成
する複数のボクセルの特徴量を用いたボリューム方式の
形状表現に変換する手段と、前記ボクセルの特徴量を混
合することによって前記複数の３次元データを統合する
とともに、その際に前記ボクセルの特徴量にパラメータ
を演算することによって前記３次元データを変形する手
段と、統合された３次元データを境界表現方式の形状表
現に逆変換する手段と、を有してなる。

【００１４】請求項５の発明に係る装置は、前記２つの
３次元データを、境界表現方式の形状表現から、ボリュ
ームを構成する複数のボクセルの特徴量を用いたボリュ
ーム方式の形状表現に変換する手段と、前記ボクセルの
特徴量を混合することによって前記２つの３次元データ
を統合する手段と、統合された３次元データを境界表現
方式の形状表現に逆変換する手段と、を有してなる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は本実施形態に係る３次元デ
ータ合成装置１のブロック図である。図１において、３
次元データ合成装置１は、処理装置１１、ディスプレィ
装置１２、キーボード１３、マウス１４、及び媒体ドラ
イブ装置１５などからなる。処理装置１１は、プログラ
ム及びデータを格納したハードディスク装置及び主メモ
リ、外部機器との間の種々のインタフェース、その他の
種々の機器又は回路を備えており、ＯＳの下でプログラ
ムを実行してその処理結果をディスプレィ装置１２の表
示面に表示し又は外部へ出力する。

【００１６】媒体ドライブ装置１５は、ＣＤ−ＲＯＭ、
フロッピー（登録商標）ディスク、又は光磁気ディスク
など、そこにセットされる記録媒体にアクセスしてデー
タ又はプログラムを読み出し又は書き込む。以下に説明
する３次元データの合成方法を実行するためのプログラ
ムは、ハードディスク装置又は記録媒体に格納され、主
メモリ上に適時ローディングされ、処理装置によって実
行される。このような３次元データ合成装置１は、例え
ばパーソナルコンピュータ、ワークステーション、又は
汎用コンピュータを用いて実現される。

【００１７】また、処理装置１１には、被写体である種
々の物体を撮影してその３次元データＤ１を入力するた
めの３次元入力装置（３次元計測装置）３が接続されて
いる。

【００１８】３次元入力装置３は、例えば光切断法によ
って物体の３次元データＤ１を非接触で計測する。ま
た、３次元入力装置３から、３次元データＤ１ではな
く、３次元データＤ１を生成するための元となるデータ
を出力し、処理装置１１によって３次元データＤ１を演
算によって求めてもよい。また、処理装置１１におい
て、ＣＡＤによって３次元データＤ２を作成することが
可能であり、これら種々の３次元データＤ１，Ｄ２を合
成することにより、元の物体とは別の形状を容易に創り
出すことができる。

【００１９】処理装置１１において、３次元データＤ
１，Ｄ２を合成するに当たり、それらを境界表現方式の
形状表現からボリューム（Ｖｏｌｕｍｅ）を構成する複
数のボクセル（Ｖｏｘｅｌ）の特徴量を用いたボリュー
ム方式の形状表現に変換する。そして、ボクセルの特徴
量を混合することによって複数の３次元データを統合す
る。その際に、ボクセルの特徴量にパラメータ（形状調
整パラメータ）を演算することによって、３次元データ
を変形することが可能である。その後、統合された３次
元データを境界表現方式の形状表現に逆変換し、これを
出力する。詳細は後述する。

【００２０】また、処理装置１１において、３次元デー
タにテクスチャ画像を貼り付けることができる。図２は
処理装置１１に入力される３次元データＤ１，Ｄ２の例
を示す図、図３は３次元データＤ１，Ｄ２を合成して得
られた３次元データＤ３の例を示す図、図４は２つの３
次元データＤ１，Ｄ２を合成して３次元データＤ３を生
成する様子を示す図、図５は２つの３次元データＤ１，
Ｄ２の配置を変化させた場合に合成される３次元データ
Ｄ３の形状を示す図、図６は一方の３次元データＤ１に
対する倍率を変化させた場合に合成される３次元データ
Ｄ３の形状を示す図である。

【００２１】なお、図２、図３、及び他の図において、
３次元データＤ１〜Ｄ３を形状によって示してある。図
４においては、各物体の一部の断面を示す３次元データ
が示されている。

【００２２】図２及び図３に示すように、３次元データ
Ｄ１は、人の手を３次元入力装置３によって撮影して得
たものである。３次元データＤ２は、ＣＡＤによって生
成した立方体状の台材である。３次元データＤ３は、台
材の前面に手が配置された状態の物体である。

【００２３】このように、３次元データ合成装置１によ
る合成では、処理の対象となる２つの３次元データＤ
１，Ｄ２は、互いに全く異なった物体のデータであって
もよい。また、同じ物体の互いに異なる部分のデータ、
同じ部分の倍率の異なるデータなどであってもよい。

【００２４】図４に示すように、２つの３次元データＤ
１，Ｄ２が適当な位置に配置され、その状態で２つの３
次元データＤ１，Ｄ２が合成される。２つの３次元デー
タＤ１，Ｄ２の配置に当たって、それらは任意の位置に
配置することができる。つまり、従来の合成方法では、
処理の対象となる２つの３次元データについて、できる
限りきっちりと「位置合わせ」を行う必要があったが、
３次元データ合成装置１による合成では、２つの３次元
データを任意の位置に「配置」するのみでよい。どのよ
うな位置に配置するかは、最終的に得ようとする物体の
形状に応じて決まる。

【００２５】さらには、３次元データＤ１，Ｄ２をそれ
ぞれ任意の倍率に拡大縮小し、形状を強調したり、元の
３次元データＤ１，Ｄ２とは異なった形状に変形するこ
とができる。

【００２６】図５において、（Ａ）で示す３次元データ
Ｄ３１は、手の３次元データＤ１を台材の３次元データ
Ｄ２の表面から突出させて配置した場合を示す。（Ｂ）
で示す３次元データＤ３２は手を台材の中に少し入り込
ませた場合、（Ｃ）で示す３次元データＤ３３は手を台
材の中に完全に入り込ませた場合、（Ｄ）で示す３次元
データＤ３４は手をさらに台材の中に入り込ませた場合
をそれぞれ示す。

【００２７】図６において、（Ａ）で示す３次元データ
Ｄ３５は、手の３次元データＤ１を奥行き方向（ｚ方
向）に３倍に拡大した場合を示す。（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）
で示す３次元データＤ３６，Ｄ３７，Ｄ３８は、それぞ
れ、手の３次元データＤ１を奥行き方向（ｚ方向）に２
倍、１倍、１／３倍に拡大又は縮小した場合を示す。

【００２８】本実施形態の３次元データ合成装置１によ
る合成については、上に述べたような特徴に鑑みて、従
来における「形状統合」と区別するために、「形状混
合」ということがある。

【００２９】３次元データ合成装置１による「形状混
合」では、入力される３次元データＤ１，Ｄ２をボリュ
ーム方式の形状表現に一旦変換するため、３次元データ
Ｄ１，Ｄ２のデータ形式はポリゴン表現のサーフェスモ
デルに限定されることなく、ＮＵＲＢＳ（Non-Uniforme
d Rational B-Spline)サーフェスなどの自由曲面など、
形状の表面境界が一意に決定できる形状表現であればよ
い。また、種類の異なる形状表現のデータ形式の組み合
わせによる「形状混合」も可能である。

【００３０】次に、３次元データＤ１，Ｄ２の合成処理
についてさらに詳しく説明する。図７は形状混合処理を
示すフローチャートである。図７において、複数の３次
元データを入力し（＃１１）、入力した３次元データを
互いに適当な位置に配置する（＃１２）。各３次元デー
タを距離ポテンシャルに変換する（＃１３）。形状調整
パラメータを適用し、距離ポテンシャルを合成する（＃
１４）。合成された距離ポテンシャルを境界表現に逆変
換する（＃１５）。

【００３１】なお、形状混合を行った場合の結果を確認
（プレビュー）するために、ステップ＃１５からステッ
プ＃３又はステップ＃１に戻り、確認を繰り返しながら
最終結果を得るようにしてもよい。

【００３２】ここで、ボリューム方式の形状表現につい
て、図１０及び図１１を参照して説明する。ボリューム
方式では、３次元空間を、ｘ，ｙ，ｚの各方向に小さな
単位の格子に分割し、この単位格子によって構成される
小さな立方体状のボクセルを用いて形状を表現する。例
えば、図１０（Ａ）に示す四角錐状の物体Ｑ１を、図１
０（Ｂ）に示す多数のボクセルＢＸを用いて表現する。

【００３３】一般に、各ボクセルには何らかの属性値
（特徴量）が付与されている場合が多い。属性値に基づ
いて、適用用途に応じたデータ処理が行われる。このよ
うなボクセルを用いたデータ表現は、従来において医用
工学の分野でのＣＴ（Computer Tomography ）による人
体などの内部構造の可視化手法としてしばしば用いられ
る。

【００３４】本実施形態に関するボリューム方式の形状
処理においては、ボクセル群に格納される属性を、ポリ
ゴンデータなどの３次元データから導出することの可能
な属性としている。これにより、ボリューム方式の形状
処理は、３次元データの処理における中間的な手段とし
て位置付けることできる。

【００３５】例えば、図１０の例では、各ボクセルにお
いて、ポリゴンデータで規定されるポリゴンからの距離
に相当するポテンシャル値を計算する。例えば、ポテン
シャル値を距離値と等しくする。ボクセルＢＸ、視点Ｖ
Ｐ、及びポリゴンデータＰＭが、図１１に示す位置関係
にあるとする。視点ＶＰは、例えば３次元入力装置３の
設置位置である。視点ＶＰの向きが観測の方向、つまり
視線ＶＬである。

【００３６】視線ＶＬ上において、ボクセルＢＸから１
つのポリゴンＰＧの点ｘまでの距離ｄｘに基づいて、ポ
テンシャル値を決定する。このとき、ポリゴンＰＧに対
してボクセルＢＸが視点ＶＰの側にある場合は、ポテン
シャル値の符号は負となり、視点ＶＰの反対側にある場
合は正となるのが一般的である。

【００３７】ポテンシャル値の計算は、多視点から得ら
れた複数のポリゴンデータＰＭのそれぞれに対して行わ
れる。したがって、通常、各ボクセルに対応して複数の
ポテンシャル値が得られることになる。

【００３８】これら複数のポテンシャル値の合計値が、
各ボクセルの加算ポテンシャル値となる。このように、
ポテンシャル値を付与されたボクセル群が空間的に分布
することから、ボリュームは距離ポテンシャル場と見な
すことができる。

【００３９】そして、各ボクセルの加算ポテンシャル値
に基づいて、マーチンキューブ法（Marching Cubes
法) などの手法を用い、再度ポリゴンデータを生成する
ことができる。

【００４０】次に、ボリューム方式における「形状統
合」について、図８を参照して説明する。図８におい
て、枠Ａ及び枠Ｂ内のそれぞれの左側に示すように、２
つの３次元データＤ１ａ，Ｄ２ａが入力される。２つの
３次元データＤ１ａ，Ｄ２ａは、それぞれ太線で示す部
分が互いに重複する部分である。

【００４１】これら３次元データＤ１ａ，Ｄ２ａは、そ
れぞれの枠内の右側に示すようにポテンシャル化を行
う。ポテンシャル化によって、３次元形状が距離ポテン
シャル（距離関数）により表現されることとなる。距離
ポテンシャルとは、物体の表面の位置が視点から見てど
こにあるかを相対的に示すための概念である。

【００４２】枠Ｃ内の左側には、ポテンシャル化された
３次元データＤ１ａ，Ｄ２ａ、つまり距離ポテンシャル
により表現されたデータを、それぞれの重複部分が互い
に一致するように配置した状態が示されている。距離ポ
テンシャルによる表現では、物体を視点からポテンシャ
ル方向に見ている。この例では、３つのデータのうち、
中央のデータＤ２ｂのポテンシャル値を「０」とし、そ
れよりも所定距離だけ視点に近づいた位置のポテンシャ
ル値を「−０．５」とし、所定距離だけ視点から離れた
位置のポテンシャル値を「＋０．５」としている。した
がって、ポテンシャル方向は図に矢印で示す方向であ
る。

【００４３】なお、ポテンシャル値は、形状表面の処理
のために必要と考えられる近傍の点、例えば近傍の全て
のボクセルにおいて算出される。ポテンシャル値が「−
０．５」の空間上の点を結んだものがポテンシャル値
「−０．５」の等高線となり、ポテンシャル値が「＋
０．５」の空間上の点を結んだものがポテンシャル値
「＋０．５」の等高線となる。

【００４４】枠Ｃ内の右側には、ポテンシャル表現され
たデータを、ポテンシャル値（距離値）の加算などによ
る混合演算によって統合した状態が示されている。この
ような統合のための手法として、従来の技術の項で述べ
たような種々の公知の手法を用いることができる。

【００４５】このように、３次元データをポテンシャル
化することにより、例えばポリゴンデータのような境界
表現方式で形状表現されていた境界部分、つまり物体の
表面形状を、ボクセルで表現することができる。そし
て、複数の３次元データを合成するに当たり、データの
接続部分の連結が滑らかに行われ、処理時間も短縮でき
るなどの効果がある。

【００４６】そして、枠Ｃ内の右側のデータに上で述べ
たマーチンキューブ法などの公知の等値面抽出法を適用
することにより、ポテンシャル値が「０」の形状データ
Ｄ２ｃを抽出し、境界表現方式の形状表現に逆変換す
る。これによって、ボクセル表現からポリゴン表現に戻
し、枠Ｄに示す３次元データＤ３ａが生成される。な
お、マーチンキューブ法については、ＵＳＰ４７１０８
７６に詳しい。

【００４７】さて、本実施形態においては、図７のフロ
ーチャートのステップ＃１４においても述べたように、
ボクセル表現での合成に際し、いずれか一方又は両方の
３次元形状に対し、形状調整パラメータを適用して任意
の倍率に拡大又は縮小すること、つまりスケーリングを
行うことができる。

【００４８】次に、形状調整パラメータを適用した形状
の拡大又は縮小について、図９を参照して説明する。図
９（Ａ）には、ボクセル表現による３次元データＤ２ｄ
が示されている。この例の３次元データＤ２ｄでは、ｚ
方向の１列目においてｘ方向に並んだ６つのボクセルＢ
Ｘｚ0-1 〜ＢＸｚ0-6 のポテンシャル値は、それぞれ
「１」「１」「１」「２」「２」「２」となっている。
そして、ｚ方向に沿ってそれぞれ「１」ずつ増大してい
る。

【００４９】この３次元データＤ２ｄに対して、形状調
整パラメータを「２」とし、ｚ軸方向に拡大するように
適用すると、図９（Ｂ）に示す３次元データＤ２ｅとな
る。すなわち、スケーリングに当たって、まず、３次元
データＤ２ｄの１列目のボクセルＢＸｚ0-1 〜ＢＸｚ0-
6 を、ｚ方向のスケーリングの原点ボクセルとして設定
する。次に、原点ボクセルのポテンシャル値をそれぞれ
２倍して、拡大後の３次元データＤ２ｅの同じ位置のボ
クセルＢＸに格納する。

【００５０】次に、３次元データＤ２ｄの原点ボクセル
であるボクセルＢＸｚ0-1 〜ＢＸｚ0-6 と、それに対応
する３次元データＤ２ｅの同じ位置のボクセルＢＸのポ
テンシャル値との差分をそれぞれ求める。

【００５１】３次元データＤ２ｄの原点ボクセル以外の
ボクセルＢＸに対して、求めた差分をｘ方向の位置が同
じボクセルＢＸにそれぞれ加算し、得られた値を拡大後
の３次元データＤ２ｅの同じ位置のボクセルＢＸに格納
する。

【００５２】このようにして得られた３次元データＤ２
ｅを境界表現方式の形状表現に逆変換すると、ｚ方向に
沿った形状が２倍に拡大される。図９の例では、形状調
整パラメータで示される数値を倍率としてｚ方向に沿っ
て適用したが、ｚ方向以外の他の方向、又は、１次元方
向のみではなく２次元方向又は３次元方向に適用した
り、また、形状調整パラメータを種々の関数として扱う
ことができる。

【００５３】したがって、例えば、形状調整パラメータ
を、ｘ，ｙ，ｚの各方向についての関数とすることによ
って、種々の複雑な形状変形を与えることができる。こ
の場合には、形状調整パラメータＡＰは、次の一般式で
示すことができる。

【００５４】ＡＰ＝ｆ（ｘ，ｙ，ｚ，ａ_x，ｂ_y，ｃ_z）ここで、ａ_x，ｂ_y，ｃ_zは、ｘ，ｙ，ｚの各軸方向に
沿った形状調整パラメータである。それらは関数であっ
てもよい。

【００５５】なお、形状調整パラメータの適用は、３次
元データの合成前であってもよく、また合成を行う際に
適用してもよい。このように、形状調整パラメータを適
用することによって、元の３次元データを任意の倍率に
拡大縮小し、容易に異なった形状に変形することができ
る。

【００５６】しかも、合成の処理にはボリューム方式を
採用しているため、ポリゴンベースによる合成と比較
し、面の位相に関して処理がロバストである。また、ボ
リューム方式の処理自体が比較的単純であるため、演算
処理がコスト的に有利となる。ボクセルを処理単位とし
ているので、画像処理の画素間並列性に相当するボクセ
ル間の並列処理などを行うことによって、さらなる高速
化を図ることが可能である。

【００５７】上の実施形態においては、異なる物体及び
種類の３次元データＤ１，Ｄ２を合成したが、例えば、
同じ物体から得られた２つの３次元データについて、そ
れらを反転させ又はミラー像を作成し、それらを用いて
合成してもよい。また、物体の一部のデータを繰り返し
て用いて配置し、物体の全体の３次元データを生成する
ことも可能である。

【００５８】また、上に述べた３次元データ合成装置１
は、例えば、３次元データの欠落部分を埋める用途に用
いることができる。すなわち、３次元入力装置３で物体
の３次元データを入力した場合に、何らかの原因、例え
ば、物体の形状に由来する自己の形状による遮蔽、物体
の表面を構成する材質の特性などが原因で、データの欠
落部分が生じた場合において、欠落部分に見合った形状
を人手を介してＣＡＤなどで作成し、これを欠落部分に
嵌め込むことができる。ＣＡＤなどで作成したデータを
欠落部分に嵌め込む際に、形状調整パラメータを用い、
形状がピッタリと嵌まり込むように調整することができ
る。

【００５９】この場合に、欠落部分を補うために別途用
意する形状データをその都度ＣＡＤで作成するのでな
く、多数の形状データをデータベースとして予め用意し
ておき、欠落部分に見合った形状をデータベースの中か
ら自動又は手動で選択してもよい。

【００６０】

【発明の効果】本発明によると、複数の３次元データを
合成することにより、元の物体とは別の形状を容易に創
り出すことができる。

【００６１】特に、形状調整パラメータを適用すること
によって、元の３次元データを任意の倍率に拡大縮小し
たりして容易に異なった形状に変形することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る３次元データ合成装置のブロ
ック図である。

【図２】処理装置に入力される３次元データの例を示す
図である。

【図３】３次元データを合成して得られた３次元データ
の例を示す図である。

【図４】２つの３次元データを合成して３次元データを
生成する様子を示す図である。

【図５】２つの３次元データの配置を変化させた場合に
合成される３次元データの形状を示す図である。

【図６】一方の３次元データに対する倍率を変化させた
場合に合成される３次元データの形状を示す図である。

【図７】形状混合処理を示すフローチャートである。

【図８】ボリューム方式による形状統合を説明するため
の図である。

【図９】形状調整パラメータを適用した形状の変形処理
を説明するための図である。

【図１０】ボリューム方式の形状表現を説明するための
図である。

【図１１】ボリューム方式における距離ポテンシャルの
算出方法を説明するための図である。

【符号の説明】

１３次元データ合成装置３３次元入力装置１１処理装置Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３３次元データＢＸボクセルＡＰ形状調整パラメータ（パラメータ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F065 AA04 AA53 BB05 FF01 FF02 FF09 HH05 QQ00 QQ23 QQ32 2F069 AA04 AA66 GG07 MM00 5B050 BA09 EA12 EA13 EA19 EA28 5B057 CA13 CB13 CD02 CE08 CG09 5B080 AA13 AA17 BA01 FA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】境界表現方式で形状表現された複数の３次
元データを１つの３次元データに合成する方法であっ
て、前記複数の３次元データを、境界表現方式の形状表現か
ら、ボリュームを構成する複数のボクセルの特徴量を用
いたボリューム方式の形状表現に変換し、前記ボクセルの特徴量を混合することによって前記複数
の３次元データを統合するとともに、その際に前記ボク
セルの特徴量にパラメータを演算することによって前記
３次元データを変形し、統合された３次元データを境界表現方式の形状表現に逆
変換する、ことを特徴とする３次元データの合成方法。
【請求項２】前記複数の３次元データは、互いに異なる
対象物体についての３次元データである、請求項１記載の３次元データの合成方法。
【請求項３】境界表現方式で形状表現された互いに異な
る対象物体についての２つの３次元データを１つの３次
元データに合成する方法であって、前記２つの３次元データを、境界表現方式の形状表現か
ら、ボリュームを構成する複数のボクセルの特徴量を用
いたボリューム方式の形状表現に変換し、前記ボクセルの特徴量を混合することによって前記２つ
の３次元データを統合し、統合された３次元データを境界表現方式の形状表現に逆
変換する、ことを特徴とする３次元データの合成方法。
【請求項４】境界表現方式で形状表現された複数の３次
元データを１つの３次元データに合成する装置であっ
て、前記複数の３次元データを、境界表現方式の形状表現か
ら、ボリュームを構成する複数のボクセルの特徴量を用
いたボリューム方式の形状表現に変換する手段と、前記ボクセルの特徴量を混合することによって前記複数
の３次元データを統合するとともに、その際に前記ボク
セルの特徴量にパラメータを演算することによって前記
３次元データを変形する手段と、統合された３次元データを境界表現方式の形状表現に逆
変換する手段と、を有してなることを特徴とする３次元データの合成装
置。
【請求項５】境界表現方式で形状表現された互いに異な
る対象物体についての２つの３次元データを１つの３次
元データに合成する装置であって、前記２つの３次元データを、境界表現方式の形状表現か
ら、ボリュームを構成する複数のボクセルの特徴量を用
いたボリューム方式の形状表現に変換する手段と、前記ボクセルの特徴量を混合することによって前記２つ
の３次元データを統合する手段と、統合された３次元データを境界表現方式の形状表現に逆
変換する手段と、を有してなることを特徴とする３次元データの合成装
置。