JP2001084408A - ３次元データ加工装置及び方法並びに記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ３次元データから所望の対象物の３次元デー
タを抽出する。 【解決手段】 マネキン１００に服２００を着せて３次
元モデリングを行い、マネキン１００を含む服２００の
３次元データを取得する。得られた３次元データからマ
ネキン１００の色を有するデータを削除して服２００の
みの３次元データを得る。あるいは、マネキン１００の
色を有するデータを透明化する。データを削除する際
に、ポリゴン単位でマネキン１００の色か否かを判定
し、ポリゴンが一部にマネキン１００の色を含む場合に
は、そのポリゴンをさらに微小なポリゴン（サブポリゴ
ン）に再分割し、マネキン１００の色を有するサブポリ
ゴンを削除する。削除後、再分割したサブポリゴンを統
合してサブポリゴン数を減らす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は３次元データ加工装
置及び方法並びに媒体に関し、特に３次元対象物体の３
次元形状データから所望部分のみを抽出する処理に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、実在する３次元物体の３次元
形状をパーソナルコンピュータやワークステーションな
どのコンピュータに入力し、ＣＧ等に応用している。３
次元形状のコンピュータへの入力技術、すなわち３次元
物体の３次元形状データ作成は、一般に３次元モデリン
グと称している。

【０００３】３次元モデリングの方法としては、レーザ
光を用いて三角測量の原理で対象物体の３次元形状を測
定する方法、対象物のシルエット情報を用いて３次元形
状を測定する方法、などがある。

【０００４】これらの方法においては、３次元形状デー
タのみを取得するものや、対象物体の色情報も含めて取
得するものがある。後者に関しては、３次元形状は通常
複数のポリゴン（微小平面）で表現され、これらのポリ
ゴンに対してカメラなどで取得した色彩データを割り当
てる（マッピング）ことで、任意の視点から見た３次元
画像を生成することができる。

【０００５】また、３次元形状をＮＵＲＢＳなどのパラ
メトリック曲面で表現する方法もあり、この場合は、各
パラメトリック部分曲面に対して色彩データを割り当て
ることになる。

【０００６】ここで、３次元モデリングで得られる３次
元形状データには、対象物体以外の不要なデータが含ま
れる場合も少なくない。例えば、対象物体を台の上に載
せて３次元形状データを取得する場合、台も含めて３次
元モデリングされることが一般的である。また、対象物
体として服飾を用いる場合などでは、マネキンなどに服
を着せて３次元モデリングする必要があり（服は柔軟な
材質から出来ており自立させることができないため、マ
ネキンなどに着せる必要がある）、服のみならずマネキ
ン部分も３次元モデリングされることになる。このよう
な場合、コンピュータグラフィックツールなどを用いて
人手により不要部分を削除することが行われている。

【０００７】一方、２次元画像における不要部分の削除
に関しては、いわゆるクロマキー技術を用いて自動化す
ることが広く行われている。クロマキー技術は、放送局
などで用いられる技術であり、複数の映像を合成して新
しい映像を作り出す場合に屡々使用される。例えば、ブ
ルーバックの前でアナウンサーなどの映像を撮影し、こ
れを映像１とする。また、天気予報画面を撮影し、これ
を映像２とする。そして、映像１の青色部分を透明とみ
なし、映像２と重ね合わせることで、あたかも天気予報
画面の前にアナウンサーが立っているかのような映像を
生成することができる。クロマキー技術により、アナウ
ンサー映像における不要な背景部分を自動的に削除する
ことが可能である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、２次元デ
ータにおいては画像内の不要データ部分を自動削除する
技術があるが、３次元データにおいては既述したように
コンピュータツールを用いて手作業で修正しているのが
実状であり、極めて多大な労力及び時間を要する問題が
あった。また、コンピュータグラフィックツールなどの
使用に関するノウハウやスキルの蓄積が必要であり、作
業者の熟練度に依存してしまう問題もあった。

【０００９】もちろん、クロマキー技術を３次元データ
に適用することも考えられるが、単に３次元データに適
用しても所望の結果を得ることができない。例えば、３
次元データを２次元に投影し、この２次元データに対し
て従来のクロマキー技術を適用した場合、不要部分の背
後に存在する対象物体のデータがクロマキー技術により
自動削除されてしまう問題が生じる。

【００１０】本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑
みなされたものであり、その目的は、対象物体について
の所望の３次元形状データを得ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、３次元データ加工装置であって、３次元
物体の３次元形状データと前記３次元形状データに付随
する色彩データを入力する入力手段と、前記３次元形状
データが所定の色彩データを有するか否かを判定する判
定手段と、前記所定の色彩データを有する３次元形状デ
ータに対して所定の処理を行う処理手段とを有すること
を特徴とする。

【００１２】また、前記処理手段は、前記所定の色彩デ
ータを有する３次元形状データを削除する処理を行うこ
とを特徴とする。

【００１３】また、前記処理手段は、前記所定の色彩デ
ータを有する３次元形状データを透明化する処理を行う
ことを特徴とする。

【００１４】また、前記３次元形状データを複数のデー
タ要素に分割する分割手段と、分割された前記データ要
素を統合する統合手段とをさらに有し、前記判定手段
は、前記データ要素が前記所定の色彩データを有するか
否かを判定し、前記処理手段は、前記所定の色彩データ
を有するデータ要素を削除する処理を行い、前記統合手
段は、前記処理手段による削除処理で残存したデータ要
素を所定条件下で統合することを特徴とする。ここで、
前記所定条件は、分割前の３次元形状データの頂点に対
応するデータ要素の頂点以外を統合し、かつ、分割前の
３次元形状データの辺に対応するデータ要素の頂点は同
一辺上の他のデータ要素の頂点と統合するものであるこ
とが好適である。また、前記所定条件は、分割前の３次
元形状データの頂点に対応するデータ要素の頂点以外を
削除するものであることが好適である。 また、本発明
の３次元データ加工装置は、３次元物体の３次元形状デ
ータと前記３次元物体の２次元画像データを入力する入
力手段と、前記３次元形状データを前記２次元画像デー
タの視点に基づいて変換する変換手段と、変換された３
次元形状データと前記２次元画像データとに基づいて前
記変換された３次元形状データに対して所定の処理を行
う処理手段とを有することを特徴とする。ここで、前記
２次元画像データの視点に基づく変換は、前記３次元形
状データの座標系を、前記２次元画像データを入力した
視点の座標系に変換し、前記２次元画像上への投影点を
求める処理であることが好適である。

【００１５】また、前記処理手段は、前記変換された３
次元形状データと前記２次元画像データとを照合し、前
記変換された３次元形状データのうち、前記２次元画像
データ内の所定の色彩データ部分に対応するデータを削
除する処理を行うことを特徴とする。

【００１６】また、前記処理手段は、前記変換された３
次元形状データと前記２次元画像データとを照合し、前
記変換された３次元形状データのうち、前記２次元画像
データ内の所定の色彩データ部分に対応するデータを透
明化する処理を行うことを特徴とする。

【００１７】また、上記目的を達成するために、本発明
は、３次元データ加工方法であって、３次元物体の色情
報を有する３次元形状データを取得する取得ステップ
と、前記３次元物体の色情報を有する３次元形状データ
が所定の色を有するか否かを判定する判定ステップと、
前記所定の色を有する３次元形状データに対して所定の
処理を行う処理ステップとを有することを特徴とする。

【００１８】また、前記処理ステップでは、前記所定の
色を有する３次元形状データを削除することを特徴とす
る。

【００１９】また、前記処理ステップでは、前記所定の
色を有する３次元形状データを透明化することを特徴と
する。

【００２０】また、前記判定ステップに先立ち、前記取
得ステップにて取得した前記３次元形状データを複数の
データ要素に分割する分割ステップとを有し、前記判定
ステップ及び前記処理ステップでは前記データ要素毎に
処理を実行し、さらに、前記処理ステップで削除された
データ要素以外のデータ要素を所定条件下で統合する統
合ステップとを有することを特徴とする。ここで、前記
所定条件は、分割前の３次元形状データの頂点に対応す
るデータ要素の頂点を維持し、かつ、分割前の３次元形
状データの辺に対応するデータ要素の頂点と同一辺上の
他のデータ要素の頂点とを統合して１つの頂点とするも
のであることが好適である。また、前記所定条件は、分
割前の３次元形状データの頂点に対応するデータ要素の
頂点以外を削除するものであることが好適である。

【００２１】また、本発明の３次元データ加工方法は、
３次元物体の３次元形状データと前記３次元物体の２次
元画像データを取得する取得ステップと、前記３次元形
状データを前記２次元画像データの視点に基づいて変換
する変換ステップと、変換された３次元形状データと前
記２次元画像データとに基づいて前記変換された３次元
形状データに対して所定の処理を行う処理ステップとを
有することを特徴とする。ここで、前記２次元画像デー
タの視点に基づく変換は、前記３次元形状データの座標
系を、前記２次元画像データを入力した視点の座標系に
変換し、前記２次元画像上への投影点を求める処理であ
ることが好適である。

【００２２】また、前記処理ステップは、前記変換され
た３次元形状データと前記２次元画像データとを照合す
るステップと、前記変換された３次元画像データのう
ち、前記２次元画像データ内の所定の色彩データ部分に
対応するデータを削除するステップとを有することを特
徴とする。

【００２３】また、前記処理ステップは、前記変換され
た３次元形状データと前記２次元画像データとを照合す
るステップと、前記変換された３次元画像データのう
ち、前記２次元画像データ内の所定の色彩データ部分に
対応するデータを透明化するステップとを有することを
特徴とする。

【００２４】また、本発明は、３次元データを加工する
プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録
媒体を提供する。前記プログラムはコンピュータに対し
て、少なくとも、３次元物体の色情報を有する３次元形
状データが所定の色を有するか否かを判定させ、前記所
定の色を有する３次元形状データを非表示とする処理を
実行させることを特徴とする。

【００２５】また、前記非表示とする処理は、前記所定
の色を有する３次元形状データの削除であることを特徴
とする。

【００２６】また、前記非表示とする処理は、前記所定
の色を有する３次元形状データの透明化であることを特
徴とする。

【００２７】また、前記プログラムはコンピュータに対
して、前記判定に先立ち、前記３次元形状データを複数
のデータ要素に分割させ、前記判定及び前記処理は前記
データ要素毎に実行させ、削除されたデータ要素以外の
データ要素を所定条件下で統合させることを特徴とす
る。ここで、前記所定条件は、分割前の３次元形状デー
タの頂点に対応するデータ要素の頂点を維持し、かつ、
分割前の３次元形状データの辺に対応するデータ要素の
頂点と同一辺上の他のデータ要素の頂点とを統合して１
つの頂点とするものであることが好適である。また、前
記所定条件は、分割前の３次元形状データの頂点に対応
するデータ要素の頂点以外を削除するものであることが
好適である。

【００２８】また、本発明は、３次元データを加工する
プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録
媒体を提供する。前記プログラムはコンピュータに対し
て、少なくとも、３次元物体の３次元形状データを前記
３次元物体の２次元画像データの視点に基づいて変換さ
せ、変換された３次元形状データと前記２次元画像デー
タとに基づいて前記変換された３次元形状データの特定
データを非表示とする処理を実行させることを特徴とす
る。ここで、前記２次元画像データの視点に基づく変換
は、前記３次元形状データの座標系を、前記２次元画像
データを入力した視点の座標系に変換し、前記２次元画
像上への投影点を求める処理であることが好適である。

【００２９】また、前記処理は、前記変換された３次元
形状データと前記２次元画像データとの照合、及び前記
変換された３次元画像データのうち、前記２次元画像デ
ータ内の所定の色彩データ部分に対応する特定データの
削除であることを特徴とする。

【００３０】また、前記処理は、前記変換された３次元
形状データと前記２次元画像データとの照合、及び前記
変換された３次元画像データのうち、前記２次元画像デ
ータ内の所定の色彩データ部分に対応する特定データの
透明化であることを特徴とする。このように、本発明に
おいては、まず３次元形状データを取得する。この３次
元形状データを取得する際には、従来のクロマキー技術
を適用することなく、不要物体の３次元データも含めて
取得する。３次元データを取得する際に２次元クロマキ
ー技術を適用して不要部分を削除すると、不要部分の背
後に存在する対象物体の３次元データが同時に削除され
てしまい、不完全な３次元データしか得られないからで
ある。取得する３次元データは、形状データと色彩デー
タであり、３次元データを取得した後に色彩データに基
づいて３次元形状データを処理する。３次元形状データ
の処理は、不要部分を非表示とするものであり、非表示
の態様としては、不要データの削除、不要データの透明
化（不可視化）がある。３次元形状データは、既述した
ように通常ポリゴンと称される微小平面で表現され、３
次元形状データの処理は、これらのポリゴンが不要部分
の色を有するか否か判定することで行われる。不要部分
の色を有するポリゴンは、対象物体以外の物体に帰属す
るポリゴンであり、削除ないし透明化される。これによ
り、３次元形状データから所望の対象物体のみのデータ
を得ることができる。あるポリゴンが対象物体と不要物
体の境界に位置する場合、そのポリゴンの一部に不要部
分の色を有することになる。この場合には、そのポリゴ
ンを微小な要素に分割し、分割した要素の単位で不要部
分の色を有するか否かを判定することで、境界における
判定精度を向上させることができる。但し、ポリゴンを
微小な要素に分割すると、処理すべきポリゴン数が増大
するため、不要部分の削除後は微小要素を再度統合する
処理を行うことで、処理数を減らすことができる。

【００３１】同一視点から見た物体の３次元形状データ
と２次元画像データが存在する場合、両者を照合するこ
とで３次元形状データのうち、不要部分に相当するデー
タを特定し（このデータは２次元画像から従来のクロマ
キー技術を用いて特定することができる）、この不要デ
ータを削除、あるいは透明化することで簡易に不要部分
を取り除くことができる。しかしながら、完全に同一の
視点で３次元形状データと２次元画像データが得られな
い場合、単に両者を照合すると、両者の視点の相違から
データに位置ズレが生じ、本来必要な部分を不要な部分
と誤認定してしまうことになる。そこで、３次元形状デ
ータを２次元画像データの視点と一致するように変換
し、変換後の３次元形状データと２次元画像データとを
照合することで、３次元形状データのうち、不要部分に
相当する部分を正しく特定することができる。特定した
データを削除ないし透明化することで、所望の対象物体
のみの３次元形状データを得ることができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態について、マネキンに服を着せて当該服について３
次元モデリングを行う場合を例にとり説明する。

【００３３】図１（Ａ）には、マネキン１００に服２０
０を着せた状態が示されている。３次元モデリングすべ
き物体は服２００のみであり、マネキン１００は不要な
部分である。マネキン１００に着せることにより、服２
００の通常状態（着服状態）における３次元形状が明ら
かになる。（Ａ）の状態から、（Ｂ）のように服２００
のみを抽出する場合を想定する。

【００３４】図２には、本実施形態の全体処理フローチ
ャートが示されている。服２００には青色が含まれてい
ないとし（もちろん、青色が含まれていないことは必須
ではなく、服に青色が含まれている場合にはマネキン１
００の色を青色以外とすればよい）、この服２００を青
色のマネキン１００に着せ、３次元データを生成する。
３次元データを生成する方法には、ステレオ法、レーザ
法及びシルエット法などがあり、いずれを用いてもよ
い。なお、ステレオ法とは、互いに所定間隔離間して配
置された２個のカメラで対象物体を撮影し、三角測量の
原理で対象物体の３次元データを生成する方法であり、
レーザ法とは、対象物体に向けてレーザ光を照射してス
キャンし３次元データを生成する方法であり、シルエッ
ト法とは対象物体を複数の方向から撮影し、これらの２
次元画像を共通に有するシルエットとして３次元データ
を生成する方法である。本実施形態では、このシルエッ
ト法を用いた場合について説明する。シルエット法で
は、複数の２次元シルエットを用いるため、まず着衣の
マネキン１００を撮影する（Ｓ１０１）。

【００３５】図３には、シルエット法における撮影概念
図が示されている。対象物体である服２００を着せたマ
ネキン１００を回転台１０２の上に置き、所定位置に設
置されたカメラ１６でマネキン１００とともに服２００
を撮影する。ある方向から見た画像を取得した後、回転
台１０２を回転させ、別の方向から見た画像を取得す
る。以上の処理を繰り返し、あらゆる方向から見た服２
００（マネキン１００を含む）の画像を取得する。もち
ろん、マネキン１００を固定台の上に置き、複数のカメ
ラをその周囲に配置して撮影してもよい。

【００３６】なお、シルエット法では、入力された画像
から対象物の２次元シルエットを抽出するが、そのため
に、２次元のクロマキー法を用いる場合が多い。この際
には、クロマキー法が良好に機能するために、適切な色
を持った背景を準備しておくことが望ましい。

【００３７】ここで、服、マネキン、及び背景につい
て、それぞれの色の制限は基本的には以下のようにな
る。

【００３８】１：マネキンの色は服に含まれていない色
とする。

【００３９】２：背景の色はマネキンにも服にも含まれ
ていない色とする。

【００４０】なお、服がカラフルであるために、背景色
として、マネキンにも服にも含まれていない色を選ぶこ
とが困難な場合、例えば色の異なる背景を二種類用意
し、それぞれの背景色について得られたシルエット（仮
シルエット）の論理和を求め、これを真のシルエットと
することが好適である。

【００４１】以上のようにして複数の２次元画像が得ら
れた後、これらの画像を用いて３次元（３Ｄ）形状デー
タと色彩データをシルエット法で生成する（Ｓ１０
２）。図４には、シルエット法による３次元形状データ
と色彩データの生成処理が示されている。まず、複数の
画像の各画像から２次元シルエットを抽出する（Ｓ２０
１）。すなわち、各画像内においてマネキン１００と服
２００以外の背景部分をクロマキー技術を用いて削除す
る。クロマキー技術を用いるためには、服２００とマネ
キン１００以外の色を有する背景を用いて撮影すればよ
い。ここで、背景色はマネキン１００の色以外を用いる
ことを強調しておく。本来、マネキン１００の部分は不
要な部分であり、一見このシルエット抽出においてマネ
キン１００の部分も背景と同時に抽出してしまうことも
考えられるが、図５に示されるようにマネキン１００の
背後に服が存在する場合には、マネキン１００を削除し
てしまうとマネキンの背後にある服のデータも同時に削
除してしまうことになるため、服２００の完全な３次元
形状データが得られなくなってしまう。これが、服２０
０の３次元形状データを得る際に２次元におけるクロマ
キー技術を単純に適用することができない理由である。
したがって、２次元シルエット抽出においては、あくま
で背景部分のみを削除し、マネキン１００部分について
は残存させておく。２次元シルエットを得た後、これら
複数の２次元シルエットを用いて３次元データを生成す
る。３次元データ生成は、形状モデリング（Ｓ２０２）
とテクスチャ獲得（Ｓ２０３）からなる。

【００４２】形状モデリングは、対象物体が存在すると
予想される空間（ボクセル空間）を仮定し、この空間に
Ｓ２０１で得られた複数のシルエットを投影する。そし
て、全てのシルエットと交差するボクセル部分を物体部
とみなし、物体表面をポリゴン（三角パッチ）に変換す
ることで行われる。３次元形状データは、これらポリゴ
ンの位置座標群で構成される。なお、ポリゴン変換した
後、必要であればポリゴン数を削減するポリゴンリダク
ション処理を行ってもよい。

【００４３】テクスチャ獲得は、各ポリゴンに対応する
テクスチャ情報、すなわち色情報を獲得する処理であ
る。テクスチャ獲得の方法としては、例えば各ポリゴン
に対し、その法線ベクトルと最も正体している視点座標
を決定し、この画像へのポリゴンの投影領域を求め、こ
の領域のテクスチャ情報を割り当てる方法がある。図６
にはこのようにして得られたテクスチャを表現する手法
の概念図が示されている。１つのポリゴン２１０はｘ−
ｙ−ｚ３次元座標系における３つの頂点の座標（ｘ０、
ｙ０、ｚ０）、（ｘ１、ｙ１、ｚ１）、（ｘ２、ｙ２、
ｚ２）で規定され、テクスチャ情報は２次元画像データ
から得られた２次元（Ｘ−Ｙ座標系）の色彩データ２１
２から構成される。Ｘ−Ｙ座標系における各座標値には
色彩データが割り当てられており、Ｘ−Ｙ座標系におけ
る座標を指定することでその点における色を指定でき、
Ｘ−Ｙ座標系における範囲を指定することでその範囲に
おける色（複数存在する場合には複数の色、及び複数の
色から構成される模様）を指定することができる。した
がって、ポリゴン２１０の各座標（ｘ０、ｙ０、ｚ
０）、（ｘ１、ｙ１、ｚ１）、（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を
Ｘ−Ｙ座標系に投影し、投影した点（Ｘ０、Ｙ０）、
（Ｘ１、Ｙ１）、（Ｘ２、Ｙ２）で定まる三角形領域２
１４をポリゴン２１０の色彩データとする。具体的に
は、ポリゴンの３次元形状データを格納したファイルと
テクスチャ情報を格納したファイルを作成し、各ポリゴ
ン２１０の３次元形状データとして、その位置データと
ともにＸ−Ｙ座標系への投影座標値を格納しておくこと
で、この投影座標値を引数としてテクスチャ情報が格納
されたファイルを検索し、そのポリゴンの色彩データを
得ることができる。

【００４４】再び図２に戻り、以上のようにして３次元
形状データと色彩データ（色彩データ）を生成した後、
これらの３次元データから不要なマネキン１００のデー
タを削除して服２００の３次元データのみを取り出す加
工処理を行う（Ｓ１０３）。この加工処理は、各ポリゴ
ンの色彩データに基づいて行う。

【００４５】図７には、Ｓ１０３での加工処理を行う３
次元加工装置の概念構成図が示されている。データ入力
部１０は、Ｓ１０２で生成された３次元形状データと色
彩データを取得する。データ入力部１０は、３次元デー
タ（３次元形状データ及び色彩データ）を記録した媒体
からデータを読み出す媒体駆動装置でもよく、３次元デ
ータが通信回線を介して供給される場合には通信インタ
ーフェースでもよい。取得した３次元データは、データ
記憶部１３に記憶される。データ記憶部１３は、ハード
ディスクやＲＡＭなどで構成される。

【００４６】データ処理部１２は、本実施形態において
判定手段及び処理手段として機能し、３次元データをデ
ータ記憶部１３から読み出し、３次元形状データを構成
する各ポリゴン（三角パッチ）が特定の色、具体的には
マネキン１００の色である青色を有するか否かを判定す
る。そして、青色のポリゴンはマネキン１００の３次元
形状データであるとしてデータから削除する。判定方法
及び削除方法の詳細については後述する。マネキン１０
０の部分が削除された３次元データはデータ出力部１４
に供給される。データ出力部１４は例えばディスプレイ
で構成され、マネキン１００の部分が削除された服２０
０のみの３次元データを表示する（図１（Ｂ）参照）。
なお、図７に示された３次元データ加工装置は、具体的
にはパーソナルコンピュータあるいはワークステーショ
ンで構成することができる。

【００４７】図８には、加工装置のデータ処理部１２に
おける処理フローチャートが示されている。まず、デー
タ処理部１２は、３次元形状データを構成するポリゴン
（以下、パッチと称する）がマネキン１００の色である
削除対象色を含んでいるか否かを判定する（Ｓ３０
１）。そして、パッチが削除対象色（青色）を含んでい
る場合には、次にそのパッチの全ての部分が削除対象色
（青色）であるか否かを判定する。パッチの全ての部分
が削除対象色である場合には、そのパッチはマネキン１
００を構成するパッチであるので削除する（Ｓ３０
３）。一方、削除対象色（青色）を一部に含んでいるが
他の色も同時に含んでいる場合には、そのパッチはマネ
キン１００と服２００の境界に相当するパッチであるの
で一律に削除することはできない。そこで、データ処理
部１２は、このようなパッチに対してパッチの再分割及
び統合という処理を実行する。

【００４８】すなわち、まず削除対象色を一部に含むパ
ッチに対し、複数の微小パッチに再分割する（Ｓ３０
４）。図９（Ａ）及び（Ｂ）には、削除対象色の部分２
１０ｂを一部に含むパッチ２１０及びこのパッチを微小
パッチ２１０ａ（三角パッチ）に再分割した例が示され
ている。（Ｂ）に示されるように、パッチ２１０を微小
パッチ２１０ａに分割し、元のパッチ２１０を微小パッ
チ２１０ａですきまなく埋める。微小パッチ２１０ａは
小さければ小さいほど精度が向上するが、同時に処理す
べき対象が増大するので処理時間が長くなる。したがっ
て、再分割する際には、適当なサイズの微小パッチ２１
０ａを用いるのが好適であり、削除対象色の部分２１０
ｂのサイズに応じて微小パッチ２１０ａのサイズも適応
的に変化させることもできる。

【００４９】再び図８に戻り、パッチを再分割した後、
微小パッチ２１０ａ（以下、これをサブパッチと称す
る）が削除対象色か否かをＳ３０１と同様に判定する
（Ｓ３０５）。サブパッチ２１０ａが十分小さい（具体
的には１ピクセル以下のサイズ）と、全てのサブパッチ
について、実質的にサブパッチの全てが削除対象色かそ
うでないかを区別することができる。そして、サブパッ
チ２１０ａが削除対象色である場合、すなわちマネキン
１００の部分に対応する場合には、そのサブパッチ２１
０ａを削除する処理を行う（Ｓ３０６）。一方、削除対
象色ではない場合、すなわち服２００に対応する場合に
は削除することなくそのまま残存させる。以上の処理を
全てのサブパッチ２１０ａについて行う（Ｓ３０７）。

【００５０】このようにしてパッチ２１０から削除対象
色を含む部分２１０ｂを削除することができるが、この
ままでは多数のサブパッチ２１０が存在することとな
り、処理時間が増大する。そこで、削除対象色の部分２
１０ｂを削除した後は、サブパッチ２１０ａを統合（マ
ージ）してサブパッチ数を減らす処理を行う（Ｓ３０
８）。。サブパッチのマージ処理は、従来より知られて
いるパッチのマージ処理、例えばH.Hoppe他、Mesh Opti
mization,SIGGRAPH93,pp.19-26などに記載されているポ
リゴンリダクションの手法を用いることができる。この
手法は、要約すれば隣接する２つの頂点を統合してその
中間位置に１つの頂点を生成することでポリゴン数を削
減する処理である。但し、本実施形態において、単に従
来のポリゴンリダクションを実行すると、元のパッチの
境界も統合の影響を受けて変形し、隣接するパッチ間で
すきまが形成されて服２００の３次元データとして不完
全なものとなってしまうおそれがあるので、すきまが生
じないように以下の条件下で統合する必要がある。

【００５１】条件１：元のパッチの頂点に相当するサブ
パッチの頂点は、他の頂点と統合しない 条件２：元のパッチの辺上に位置するサブパッチの頂点
は、同じ辺上に位置するサブパッチの頂点とのみ統合さ
れる ここで、条件１は、元のパッチの頂点位置を維持するた
めの条件であり、条件２は、元のパッチの辺の位置を維
持するための条件である。これらの２条件下で統合する
ことで、元のパッチの外形を維持しつつ、内部のサブパ
ッチを統合して数を減少させることができる。

【００５２】図９（Ｃ）及び（Ｄ）には削除されたサブ
パッチ及び統合後のサブパッチの様子が示されている。
（Ｃ）において斜線部は削除されたサブパッチを示して
おり、これらは（Ａ）の削除対象色を有する部分２１０
ｂに対応するものである。（Ｄ）はサブパッチを統合し
て得られるパッチ群であり、元のパッチ２１０の３つの
頂点及び３辺が維持されていることに着目されたい。

【００５３】なお、サブパッチの統合処理としては、上
述した方法（辺を削除することで統合する）の他、サブ
パッチの頂点を削除する操作を繰り返すことで統合する
ことも可能である。この場合にも、条件１が適用され、
元のパッチの頂点に相当するサブパッチの頂点は統合
（削除）することなく、元のパッチの頂点以外の頂点を
削除することで統合すればよい。

【００５４】以上の処理により、不要なマネキン１００
の部分を削除し、服２００のみの３次元形状データを得
ることができる。得られた３次元形状データはデータ出
力部１４から出力される。３次元形状データが得られて
いるため、任意の方向から見た服２００の形状を出力す
ることができる。

【００５５】なお、上述した実施形態においては、ポリ
ゴンは色彩情報を考慮することなく、色彩とは独立に生
成する場合であるが、例えば特開平９−２５７３７９号
公報に開示されているように、Ｓ１０２におけるポリゴ
ン（パッチ）生成時に１つのパッチに複数の色が割り当
てられないように生成することで、処理を簡易化するこ
とができる。すなわち、このように生成することで削除
対象色を含むパッチは存在せず、削除色を全く含まない
か、あるいは全て削除対象色かのいずれかであるので、
再分割及び統合を実行する必要がないからである。この
場合、パッチが削除対象色であればそれを削除し、削除
対象色でなければ残存する処理を行うことで、マネキン
１００の部分を削除して服２００のみの３次元形状デー
タを得ることができる。

【００５６】また、上述した実施形態においては、削除
対象色の部分を削除する処理を行っているが、最終的に
データ出力部１４に出力する際にマネキン１００の部分
を非表示とし、服２００のみを表示すれば目的を達成す
ることができるので、削除ではなく不可視、具体的には
透明化することも可能である。具体的には、Ｓ１０２の
３次元形状データ／色彩データの生成において、テクス
チャ情報として２次元の色彩データ２１２の他に透明度
を指定するアルファプレーン２１３を用い、マネキン１
００の色に相当する部分２１０ｂのアルファプレーンを
完全透明とみなす。これにより、マネキン１００のデー
タ部分は透明という情報が付加され、表示した場合には
透明として表示されるため結果としてマネキン１００の
部分が非表示となり、服２００のみの３次元形状データ
が得られる。

【００５７】さらに、本実施形態では、シルエット法を
用いて３次元データを得る場合について説明したが、ス
テレオ法やレーザスキャン法を用いる場合には部分形状
データを得、この部分形状データを複数統合することで
全体の３次元データを得ているため、部分形状データに
ついてマネキン１００の部分を非表示とする処理を行
い、その後統合することも可能である。

【００５８】図１１には、レーザスキャン法の概念構成
図が示されている。レーザ発振器１７を所定位置に配置
し、対象物をスキャンし、その地点から見通せる部分に
ついての３次元形状データ（部分３次元形状データ）を
得ることができる。この部分３次元形状データにも、服
２００のみならずマネキン１００のデータも含まれてい
ることは言うまでもない。一方、このレーザ発振器１７
の近傍にカメラ１６を配置し、対象物を撮影する。得ら
れた画像には、マネキン１００及び服２００の２次元デ
ータが含まれている。レーザ発振器１７の設置位置及び
カメラ１６の設置位置は既知であり、各データとともに
その位置データも出力される。データ加工装置では、こ
れらのデータを入力し、部分形状データを位置データに
基づいてカメラ１６の視点から見た３次元形状データに
変換し、この変換された３次元形状データと２次元画像
データとを照合し、２次元画像データをフィルタとして
機能させて３次元形状データからマネキン１００のデー
タを削除する。

【００５９】図１２には、本実施形態における全体処理
フローチャートが示されている。まず、レーザスキャン
法（あるいはステレオ法）により対象物の部分形状デー
タを取得する（Ｓ５０１）。部分形状データとは、レー
ザ光でスキャンできる範囲における３次元形状データの
意である。図１３（Ａ）には、このようにして得られた
部分形状データの一例が示されている。次に、対象物の
画像をカメラで撮影する（Ｓ５０２）。カメラ１６の位
置はレーザ発振器１７の近傍であることが望ましい。カ
メラ１６の位置とレーザ発振器１７の位置とが大きく異
なる場合、レーザスキャンして得られた部分形状データ
をカメラ１６の視点に変換した際に、自己隠蔽部の出現
が発生するなどして、誤差が大きくなる可能性が高いた
めである。図１３（Ｂ）には、カメラ１６で得られた対
象物の２次元画像の例が示されている。部分形状データ
及び対象物の画像データはデータ処理部１２に供給され
る。また、カメラ１６の視点データ（ｘ、ｙ、ｚ）及び
レーザ発振器１７の視点データ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）もデータ
処理部１２に供給される。データ処理部１２は、２次元
画像データからマネキン１００の色に対応する部分をク
ロマキー技術により抽出し、不要部分マップとする（Ｓ
５０３）。図１３（Ｃ）には、図１３（Ｂ）から抽出し
た不要部分マップ３００が示されている。この図では、
マネキン１００の脚の部分を示している。不要部分マッ
プ３００を作成した後、このマップを用いて部分形状デ
ータから不要部分、すなわちマネキン１００の部分を削
除する。但し、部分形状データと２次元画像とはその視
点が異なるため、両者を直接照合することはできない。
そこで、まず両者の視点座標に基づいて、データ処理部
１２は部分形状データをカメラ１６の視点から見たデー
タに変換する。この変換は、周知の座標変換で行うこと
ができる。そして、カメラ１６の視点に変換された部分
形状データと不要部分マップとを照合し、変換された部
分形状データの中で不要部分に対応する部分を特定す
る。図１３（Ｄ）は変換された部分形状データ４００と
不要部分マップ３００との照合を示しており、両データ
は視点が一致しているため対応部分が明確化されてい
る。この照合結果から、部分形状データの中で不要部分
マップに対応する部分を抽出し、そのデータを削除する
（Ｓ５０４）。図１３（Ｅ）には、削除後の部分形状デ
ータが示されており、服２００の形状データのみが得ら
れている。ここで、図１３（Ｅ）はカメラ１６の視点か
ら見た部分形状データであるので、マネキン１００の部
分を削除した後は、再びレーザ発振器１７の視点に戻し
てもよい。以上の処理を全ての部分形状データについて
繰り返し行い、各部分形状データにおいてマネキン１０
０の部分を削除して統合することで、服２００のみの３
次元形状データを得ることができる。

【００６０】なお、図１２のＳ５０４においては、不要
部分を削除する処理を行っているが、変換された部分形
状データの中で不要部分に対応する部分を透明化する処
理を行うことで、非表示としてもよいことは言うまでも
ない。透明化する手法としては、部分形状データに対し
て透明度を指定するアルファプレーンを持たせ、不要部
分に対応するアルファプレーンを完全透明とすればよ
い。

【００６１】また、以上の実施形態では着衣マネキンを
例に説明したが、一般的に対象物とそれを支持する支持
物とを同時に入力し、かつ、支持物のみ除去したい場合
に本手法は広く適用できるものである。

【００６２】また、本実施形態においてデータ処理部１
２が実行する処理は、記録媒体から処理プログラムをデ
ータ処理部１２に供給し、データ処理部１２が供給され
た処理プログラムを逐次実行することで実現することが
できる。このような記録媒体には、ハードディスク、Ｃ
Ｒ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリなど、電磁
気的、光学的あるいは化学的に情報を保持できる任意の
媒体が含まれる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
３次元モデリングにおいて本来必要な対象物体以外の不
要な物体のデータが含まれていても、不要部分のデータ
を自動的に削除し、対象物の３次元データのみを迅速に
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態の処理説明図である。

【図２】 実施形態の全体処理フローチャートである。

【図３】 シルエット法の概念構成図である。

【図４】 シルエット法の処理フローチャートである。

【図５】 シルエット法における問題の説明図である。

【図６】 テクスチャ情報取得の説明図である。

【図７】 実施形態の加工装置の構成ブロック図であ
る。

【図８】 図２における形状データ加工処理の詳細フロ
ーチャートである。

【図９】 図８における再分割及び統合処理の説明図で
ある。

【図１０】 他の実施形態における透明化処理の説明図
である。

【図１１】 他の実施形態の概念構成図である。

【図１２】 他の実施形態の処理フローチャートであ
る。

【図１３】 他の実施形態の不要データ削除処理説明図
である。

【符号の説明】

１０ データ入力部、１２ データ処理部、１３ デー
タ記憶部、１４ データ出力部、１６ カメラ、１７
レーザ発振器、１００ マネキン、２００ 服。

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３次元データ加工装置であって、 ３次元物体の３次元形状データと前記３次元形状データ
   に付随する色彩データを入力する入力手段と、 前記３次元形状データが所定の色彩データを有するか否
   かを判定する判定手段と、 前記所定の色彩データを有する３次元形状データに対し
   て所定の処理を行う処理手段と、 を有することを特徴とする３次元データ加工装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、 前記処理手段は、前記所定の色彩データを有する３次元
   形状データを削除する処理を行うことを特徴とする３次
   元データ加工装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の装置において、 前記処理手段は、前記所定の色彩データを有する３次元
   形状データを透明化する処理を行うことを特徴とする３
   次元データ加工装置。
4. 【請求項４】 請求項２記載の装置において、さらに、 前記３次元形状データを複数のデータ要素に分割する分
   割手段と、 分割された前記データ要素を統合する統合手段と、 を有し、 前記判定手段は、前記データ要素が前記所定の色彩デー
   タを有するか否かを判定し、 前記処理手段は、前記所定の色彩データを有するデータ
   要素を削除する処理を行い、 前記統合手段は、前記処理手段による削除処理で残存し
   たデータ要素を所定条件下で統合することを特徴とする
   ３次元データ加工装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の装置において、 前記所定条件は、分割前の３次元形状データの頂点に対
   応するデータ要素の頂点以外を統合し、かつ、分割前の
   ３次元形状データの辺に対応するデータ要素の頂点は同
   一辺上の他のデータ要素の頂点と統合するものであるこ
   とを特徴とする３次元データ加工装置。
6. 【請求項６】 請求項４記載の装置において、 前記所定条件は、分割前の３次元形状データの頂点に対
   応するデータ要素の頂点以外を削除するものであること
   を特徴とする３次元データ加工装置。
7. 【請求項７】 ３次元データ加工装置であって、 ３次元物体の３次元形状データと前記３次元物体の２次
   元画像データを入力する入力手段と、 前記３次元形状データを前記２次元画像データの視点に
   基づいて変換する変換手段と、 変換された３次元形状データと前記２次元画像データと
   に基づいて前記変換された３次元形状データに対して所
   定の処理を行う処理手段と、 を有することを特徴とする３次元データ加工装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載の装置において、 前記２次元画像データの視点に基づく変換は、前記３次
   元形状データの座標系を、前記２次元画像データを入力
   した視点の座標系に変換し、前記２次元画像上への投影
   点を求める処理であることを特徴とする３次元データ加
   工装置。
9. 【請求項９】 請求項７記載の装置において、 前記処理手段は、前記変換された３次元形状データと前
   記２次元画像データとを照合し、前記変換された３次元
   形状データのうち、前記２次元画像データ内の所定の色
   彩データ部分に対応するデータを削除する処理を行うこ
   とを特徴とする３次元データ加工装置。
10. 【請求項１０】 請求項７記載の装置において、 前記処理手段は、前記変換された３次元形状データと前
    記２次元画像データとを照合し、前記変換された３次元
    形状データのうち、前記２次元画像データ内の所定の色
    彩データ部分に対応するデータを透明化する処理を行う
    ことを特徴とする３次元データ加工装置。
11. 【請求項１１】 ３次元データ加工方法であって、 ３次元物体の色情報を有する３次元形状データを取得す
    る取得ステップと、 前記３次元物体の色情報を有する３次元形状データが所
    定の色を有するか否かを判定する判定ステップと、 前記所定の色を有する３次元形状データに対して所定の
    処理を行う処理ステップと、 を有することを特徴とする３次元データ加工方法。
12. 【請求項１２】 請求項１１記載の方法において、 前記処理ステップでは、前記所定の色を有する３次元形
    状データを削除することを特徴とする３次元データ加工
    方法。
13. 【請求項１３】 請求項１１記載の方法において、 前記処理ステップでは、前記所定の色を有する３次元形
    状データを透明化することを特徴とする３次元データ加
    工方法。
14. 【請求項１４】 請求項１２記載の方法において、 前記判定ステップに先立ち、前記取得ステップにて取得
    した前記３次元形状データを複数のデータ要素に分割す
    る分割ステップと、 を有し、 前記判定ステップ及び前記処理ステップでは前記データ
    要素毎に処理を実行し、さらに、 前記処理ステップで削除されたデータ要素以外のデータ
    要素を所定条件下で統合する統合ステップと、 を有することを特徴とする３次元データ加工方法。
15. 【請求項１５】 請求項１４記載の方法において、 前記所定条件は、分割前の３次元形状データの頂点に対
    応するデータ要素の頂点を維持し、かつ、分割前の３次
    元形状データの辺に対応するデータ要素の頂点と同一辺
    上の他のデータ要素の頂点とを統合して１つの頂点とす
    るものであることを特徴とする３次元データ加工方法。
16. 【請求項１６】 請求項１４記載の方法において、 前記所定条件は、分割前の３次元形状データの頂点に対
    応するデータ要素の頂点以外を削除するものであること
    を特徴とする３次元データ加工方法。
17. 【請求項１７】 ３次元データ加工方法であって、 ３次元物体の３次元形状データと前記３次元物体の２次
    元画像データを取得する取得ステップと、 前記３次元形状データを前記２次元画像データの視点に
    基づいて変換する変換ステップと、 変換された３次元形状データと前記２次元画像データと
    に基づいて前記変換された３次元形状データに対して所
    定の処理を行う処理ステップと、 を有することを特徴とする３次元データ加工方法。
18. 【請求項１８】 請求項１７記載の方法において、 前記２次元画像データの視点に基づく変換は、前記３次
    元形状データの座標系を、前記２次元画像データを入力
    した視点の座標系に変換し、前記２次元画像上への投影
    点を求める処理であることを特徴とする３次元データ加
    工方法。
19. 【請求項１９】 請求項１７記載の方法において、 前記処理ステップは、 前記変換された３次元形状データと前記２次元画像デー
    タとを照合するステップと、 前記変換された３次元画像データのうち、前記２次元画
    像データ内の所定の色彩データ部分に対応するデータを
    削除するステップと、 を有することを特徴とする３次元データ加工方法。
20. 【請求項２０】 請求項１７記載の方法において、 前記処理ステップは、 前記変換された３次元形状データと前記２次元画像デー
    タとを照合するステップと、 前記変換された３次元画像データのうち、前記２次元画
    像データ内の所定の色彩データ部分に対応するデータを
    透明化するステップと、 を有することを特徴とする３次元データ加工方法。
21. 【請求項２１】 ３次元データを加工するプログラムを
    記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であっ
    て、前記プログラムはコンピュータに対して、 少なくとも、 ３次元物体の色情報を有する３次元形状データが所定の
    色を有するか否かを判定させ、 前記所定の色を有する３次元形状データを非表示とする
    処理を実行させることを特徴とする媒体。
22. 【請求項２２】 請求項２１記載の媒体において、 前記非表示とする処理は、前記所定の色を有する３次元
    形状データの削除であることを特徴とする媒体。
23. 【請求項２３】 請求項２１記載の媒体において、 前記非表示とする処理は、前記所定の色を有する３次元
    形状データの透明化であることを特徴とする媒体。
24. 【請求項２４】 請求項２２記載の媒体において、前記
    プログラムはコンピュータに対して、 前記判定に先立ち、前記３次元形状データを複数のデー
    タ要素に分割させ、 前記判定及び前記処理は前記データ要素毎に実行させ、 削除されたデータ要素以外のデータ要素を所定条件下で
    統合させることを特徴とする媒体。
25. 【請求項２５】 請求項２４記載の媒体において、 前記所定条件は、分割前の３次元形状データの頂点に対
    応するデータ要素の頂点を維持し、かつ、分割前の３次
    元形状データの辺に対応するデータ要素の頂点と同一辺
    上の他のデータ要素の頂点とを統合して１つの頂点とす
    るものであることを特徴とする媒体。
26. 【請求項２６】 請求項２４記載の媒体において、 前記所定条件は、分割前の３次元形状データの頂点に対
    応するデータ要素の頂点以外を削除するものであること
    を特徴とする３次元データ加工装置。
27. 【請求項２７】 ３次元データを加工するプログラムを
    記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であっ
    て、前記プログラムはコンピュータに対して、少なくと
    も、 ３次元物体の３次元形状データを前記３次元物体の２次
    元画像データの視点に基づいて変換させ、 変換された３次元形状データと前記２次元画像データと
    に基づいて前記変換された３次元形状データの特定デー
    タを非表示とする処理を実行させることを特徴とする媒
    体。
28. 【請求項２８】 請求項２７記載の媒体において、 前記２次元画像データの視点に基づく変換は、前記３次
    元形状データの座標系を、前記２次元画像データを入力
    した視点の座標系に変換し、前記２次元画像上への投影
    点を求める処理であることを特徴とする媒体。
29. 【請求項２９】 請求項２７記載の媒体において、 前記処理は、前記変換された３次元形状データと前記２
    次元画像データとの照合、及び前記変換された３次元画
    像データのうち、前記２次元画像データ内の所定の色彩
    データ部分に対応する特定データの削除であることを特
    徴とする媒体。
30. 【請求項３０】 請求項２７記載の媒体において、 前記処理は、前記変換された３次元形状データと前記２
    次元画像データとの照合、及び前記変換された３次元画
    像データのうち、前記２次元画像データ内の所定の色彩
    データ部分に対応する特定データの透明化であることを
    特徴とする媒体。