JP2001143103A

JP2001143103A - ３次元形状データ提供方式

Info

Publication number: JP2001143103A
Application number: JP32188599A
Authority: JP
Inventors: Asako Yumoto; 麻子湯本
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1999-11-12
Filing date: 1999-11-12
Publication date: 2001-05-25

Abstract

(57)【要約】【課題】ユーザの要求に応じた複数の精度のモデル形状
データを少ない記憶容量で提供すること。【解決手段】このため、本発明では、３次元形状データ
の特徴を示す３次元特徴情報１１と、この３次元特徴情
報１１からの３次元形状復元指針情報１２を作成管理す
る３次元特徴情報記憶管理手段１と、ユーザの要求する
形状の精度を判定するユーザ精度判定手段２を具備した
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は３次元形状データ提
供方式に係り、特にネットワーク環状における付随情報
を埋め込んだ３次元形状モデルデータの管理及びこの管
理方法を格納した記憶媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ端末の計算能力及び速度の
向上に伴い、現実では作成していない物体例えば試作品
モデル等を手軽に表現する３次元ＣＧ（Ｃｏｍｐｕｔｅ
ｒＧｒａｐｈｉｃｓ）映像作成手段等で、エンドユー
ザでも３次元形状モデルを利用することが増加してい
る。しかも３次元形状モデルは、一般にポリゴンと呼ば
れる物体を構成する面毎に、構成する頂点の３次元位置
座標や面法線ベクトル、各色、質感パラメータ（例えば
ツヤとか滑らかさ）等の複雑なデータから成るのが一般
的である。

【０００３】このため３次元形状データを作成するモデ
リングにおいては膨大な手間がかかり、３次元形状デー
タを自作するのではなく、あらかじめ作成された３次元
形状データをデータベースからネットワーク等を介して
入手つまりダウンロードし、利用することが一般的であ
る。

【０００４】このため、従来は、図７に示す如く、デー
タ記憶管理装置１００に形状Ａの３次元形状データ１０
１−１〜１０１−３、形状Ｂの３次元形状データ１０２
−１〜１０２−３を記憶し、ユーザ１１０がネットワー
クＮＴを経由して所望の精度の３次元形状データの提供
を受けるというネットワーク環境での３次元形状モデル
の管理及び提供利用を行っていた。

【０００５】すなわちサービス提供側であるデータ記憶
管理装置１００にはあらかじめ形状Ａ、Ｂ、・・・の多
数の３次元モデル形状データを保持しておく。形状Ａに
ついては、面数が３０、頂点数が２８で構成された精度
１の３次元形状データ１０１−１、面数が８０、頂点数
が７８で構成された精度２の３次元形状データ１０１−
２、面数が２００、頂点数が１９８で構成された精度３
の３次元形状データ１０１−３を保持する。形状Ｂにつ
いては、面数が５０、頂点数が４６で構成された精度１
の３次元形状データ１０２−１、面数が１００、頂点数
が９６で構成された精度２の３次元形状データ１０２−
２、面数が１６０、頂点数が１５６で構成された精度３
の３次元形状データ１０２−３を保持しておく。ここで
同一形状を表現するのに面数や頂点数が多い程高精度で
あるので、図７の例では精度３が最も精度が高く精度１
が最も精度の低いものである。

【０００６】このように、データ記憶管理装置にはあら
かじめ各形状種類毎に複数の複雑さの異なるデータを用
意しておく。ユーザ１１０は、実際に３次元モデル形状
データを保持しているデータ記憶管理装置に、例えばネ
ットワークＮＴを介してアクセスし、利用可能なデータ
を自分で探索する。ユーザは最も利用したいデータの複
雑さに近いものをデータ記憶管理装置１００内のデータ
リスト（図示省略）から選び、データをダウンロード
し、使用する。

【０００７】ところで、利用する３次元モデル形状デー
タの複雑さがあらかじめ制限されているため、多くのユ
ーザからの要求を満たすための自由度を上げるために
は、データ記憶管理装置１００により多くの複雑さの形
状モデルを用意する必要があるため、膨大なデータを保
存する必要があった。また形状データ自身への、例えば
著作権情報等の情報データ搭載については、ダウンロー
ドされるデータ自身のファイルのヘッダ部分などの一部
に入れておく方法が一般的であった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】一般的に形状モデルデ
ータは、滑らかなモデル物体になる程、面数が多くて複
雑になり、データ量が増大し、実際にＣＧ描画を行って
絵を作成するレンダリングの計算量も多くなる。このた
めユーザが利用する際には入手時のコストや利用環境、
計算量等を考慮し、ニーズに合った複雑さの形状モデル
を選択することが望ましい。

【０００９】さらに最近では配布される各種情報の著作
権管理が重要となってきているため、情報データとして
著作権データを保持させて形状モデルデータの利用の制
限を行う必要性が増加している。このような要望に応じ
るためには、配布される形状モデルデータに、厳密な形
状データと同時にそれ以外の何らかの情報データをも分
離できないような形で保持させることが必要である。

【００１０】このような形状モデルデータがあれば製品
モデルのようなモデル形状データに、情報データとして
散逸を防ぎたいその製品の詳細技術情報を付随させ、必
要に応じて再生したり、付随情報データの読み取り方法
を限定ユーザにのみ公開することで情報を限定提供する
サービスを行うこともできる。

【００１１】ところが、前記の従来のネットワーク環境
における３次元形状モデルの配布利用形態では、利用し
たい３次元形状モデルデータの複雑さという自由度を上
げるためには、サービス提供側のデータ記憶管理装置に
膨大なデータを保持しておく必要がある。また形状デー
タに添付する情報データが単純にデータヘッダへ記載す
るような搭載方法では、ユーザが取得した形状データを
利用して描画計算を行うためにはデータ構造を理解する
必要があるという制約から、簡単に添付しているという
事実及び添付データの場所が明確になるため、限定提供
したい情報データの搭載方法としては不向きである。

【００１２】さらに３次元物体のデータは実際には形状
データのみ独立して利用されることはほとんどなく、形
状の色やざらざら感などの質感パラメータ情報、アニメ
ーションデータなどを付加して利用するため、ユーザは
これらの付加データを追加して、これら全てを一括保存
する標準的なファイルデータ形式（．ＷＭＬを付加した
ＶｅｒｔｉａｌＲｅａｌｉｔｙＭｏｄｅｌｉｎｇ
Ｌａｎｇｕａｇｅ等）で改めてデータ保存を行うのが一
般的なため、入手ファイルに単純に書き込まれた情報デ
ータは関係のない不要のコメントとして新ファイル作成
保存時に削除されてしまう可能性があった。このように
重要な情報データをヘッダに搭載するという形では、知
らぬ間に重要な情報データが削除される危険性が高かっ
た。

【００１３】したがって本発明では、このような問題を
改善するため、ユーザの要求に応じた精度のモデル形状
データを少ない記憶容量で提供し、同時に各種情報デー
タをモデル形状データ自身に搭載することで情報データ
の散逸を防ぐと同時に安定した保存を実現する、ネット
ワーク環境における３次元形状モデルのデータ管理方式
及びこれを格納した記憶媒体、情報交換方式及びこの方
式を利用する情報端末を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の原理を図１によ
り説明する。図１において、１は３次元特徴情報記憶管
理部、２はユーザ精度判定部、３は３次元形状データ復
元部、４は第１付随情報データ設定部、５は第２付随情
報データ設定部、６は埋め込み制御部、７はユーザであ
る。

【００１５】本発明の前記目的は下記の構成により達成
することができる。

【００１６】（１）３次元形状データの特徴を示す３次
元特徴情報と、この３次元特徴情報からの３次元形状復
元指針情報を作成管理する３次元特徴情報記憶管理手段
１と、ユーザの要求する形状の精度を判定するユーザ精
度判定手段２とを具備したことを特徴とする。

【００１７】（２）前記（１）において、任意の情報デ
ータを前記３次元特徴情報又は３次元形状復元指針情報
の一方又は両方に埋め込む第１付随情報データ設定手段
４を具備したことを特徴とする。

【００１８】（３）前記（１）において、３次元特徴情
報と３次元形状復元指針情報にもとづき任意の精度の３
次元データを復元する３次元形状データ復元手段３と任
意の情報データを任意の精度の３次元形状データ内に埋
め込む第２付随情報データ設定手段５を具備したことを
特徴とする。

【００１９】（４）コンピュータに、３次元形状データ
の特徴を示す３次元特徴情報と、この３次元特徴情報か
らの３次元形状復元指針情報を作成管理する３次元特徴
情報記憶管理機能と、ユーザの要求する形状の精度を判
定するユーザ精度判定機能と、任意の情報データを前記
３次元特徴情報及び／又は３次元形状復元指針情報に埋
め込む付随情報データ設定機能を実現させるためのプロ
グラムを記録した記録媒体を提供する。

【００２０】これにより下記の作用を奏することができ
る。

【００２１】（１）３次元形状データの特徴を示す３次
元特徴情報と、この３次元特徴情報からの３次元形状復
元指針情報を作成管理する３次元特徴情報記憶管理手段
と、ユーザの要求する形状の精度を判定するユーザ精度
判定手段を備えたので、最も複雑な形状の特徴を保持し
ながら頂点の削減等の形状を削っていく手法を使用し
て、基本的に異なる精度でも共通となる頂点や構成面の
データを保持することができ、従来のように形状間に特
に共通要素を考慮しない、複数の形状を全部保持する場
合と異なり、保持するデータ量を大幅に削減することが
できる。

【００２２】（２）任意の情報データを前記３次元特徴
情報又は３次元形状復元指針情報の一方又は両方に埋め
込む第１付随情報データ設定手段を備えたので、付随情
報データの設定を、これら３次元特徴情報又は３次元形
状復元指針情報という、もっともデータ内で変更を受け
難い場所にあらかじめデータを埋め込み設定したので、
結果としてユーザまたは提供システムが形状を復元する
際はもちろん、復元形状に通常の形状変形としてよく利
用されるアフィン変換を施す場合に対しても影響が及ぶ
ことがない。

【００２３】（３）任意の情報データを任意の精度の３
次元形状データ内に埋め込む第２付随情報データ設定手
段を備えたので、これまた付随情報の設定をデータ内で
の変更を受け難い場所に埋め込むことができ、ユーザ又
は提供システムが形状を復元する際に付随情報が変更さ
れることなく正確に読み出すことができる。

【００２４】（４）一般的なパソコンやワークステーシ
ョン等にもこのようなプログラムをインストールするこ
とによりこれらのものにも前記のような機能を持たせる
ことが出来る。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図１〜図
６にもとづき説明する。図１は本発明の一実施の形態、
図２は本発明におけるユーザ要求前処理説明図、図３は
本発明におけるユーザ要求後処理説明図、図４は特徴情
報作成状態及び形状復元状態説明図、図５は特徴情報説
明図、図６は付随情報データ埋込例である。図１におい
て、１は３次元特徴情報記憶管理部、２はユーザ精度判
定部、３は３次元形状データ復元部、４は第１付随情報
データ設定部、５は第２付随情報データ設定部、６は埋
め込み制御部、７はユーザ、１１は３次元特徴情報保持
部、１２は３次元形状復元指針情報保持部、１３は復元
方法保持部、１４は付随情報データ設定部、１５は埋め
込み制御部、１６は復元３次元形状データ保持部、１７
は優先順位決定部、１８は重み制御部である。

【００２６】これらはユーザおよび各保持部を除き、実
際にはプログラムであり、ＭＰＵ２０が実行するもので
あって、メインメモリに格納されている。これらのプロ
グラムは一般的なパソコン、ワークステーション等のコ
ンピュータで処理されるものである。

【００２７】これらのコンピュータは、ＭＰＵ、メモ
リ、ハードデイスク等のフアイル装置、デスプレイ装
置、キーボード等のハードウエアで構成されている。

【００２８】このコンピュータに本発明のプログラムを
インストールする。このインストールはフロッピイ、光
磁気デスク等の可搬型の記憶媒体にこれらのプログラム
を記憶させておき、コンピュータが備えている記憶媒体
に対してアクセスするためのドライブ装置を介して、あ
るいはＬＡＮ等のネットワークを介してコンピュータに
設けられたフアイルにインストールされる。そしてこの
フアイルから処理に必要なプログラムステップをメイン
メモリに読み出しＭＰＵが実行する。

【００２９】３次元特徴情報記憶管理部１は本発明で利
用する形状データの登録を行う際に、物体形状を特徴づ
ける３次元特徴情報の抽出を行いこれを３次元特徴情報
保持部１１により保持するとともに、同時にその３次元
特徴情報から元の形状データへの復元を行う際に利用す
る３次元形状復元指針情報と実際の復元情報をそれぞれ
３次元形状復元指針情報保持部１２、復元方法保持部１
３により保持する。

【００３０】３次元特徴情報は、例えば図４（Ａ）、図
５に示す如く、物体形状の鋭い角近傍の面構成、頂点位
置座標、頂点法線値等を有するものであり、これら特徴
情報で成り立つ最も粗い簡素な形状つまり図４（Ａ）の
右側に示す如き、３次元特徴情報の少ない形状から、図
４（Ａ）の左側に示す如き最も精度の高い複雑な物体形
状へ至るまでの、特徴点以外の細かな頂点や面を復元す
るための順序や具体的な数値を保持する情報が３次元形
状復元指針情報である。またこの３次元特徴情報と３次
元形状復元指針情報の２つを使用して復元を行う処理方
法を示したものが復元方法である。

【００３１】これらが実際に保持するデータの内容は、
復元方式により異なるが、１頂点ずつ復元する方式にお
ける詳細な３次元特徴情報及び３次元形状復元指針情報
の一例を図４、図５により説明する。

【００３２】この例では、図４（Ａ）の左側に示す頂点
（０）〜（９）で構成されたオリジナルの３次元形状
を、同（Ａ）の中央に示す如く、頂点（５）を削除して
簡素化した３次元形状と、同（Ａ）の右側に示す如く、
更に頂点（６）を削除して簡素化した３次元形状により
表現可能に構成した場合を示す。

【００３３】図４（Ａ）の左側に示すオリジナルの３次
元形状より明らかな如く、オリジナルの３次元形状では
頂点（０）、（１）・・・（９）と面０、１・・・１１
により構成されている。そしてこれらの頂点のうち、外
縁の頂点についてはこれを削除すると形状が大きくくず
れる場合があり、図５（Ａ）に示す如く、このような頂
点に対しては削減順位を示す特徴番号として保持順位が
最優先である０を付加し、頂点（５）はこれを削減して
も変形の影響がもっとも少ないため、この図形において
は保持順位が最小つまり初めに削減される特徴番号３を
付加する。頂点（６）はその次に削減可能なものとして
保持順位が２となり、頂点（２）、（７）については頂
点（６）よりも削減したときの変形の影響が大きいもの
として特徴番号１を付加する。そしてこれらの各頂点
（０）、（１）・・・に対して頂点座標値、頂点法線値
を付加する。

【００３４】また図４（Ａ）の左側に示すオリジナルの
３次元形状は面番号０、１・・・１１の面（３角形状の
面）で構成される。そして面番号０の面は、図５（Ｂ）
に示す如く、これを構成する頂点は、頂点番号が
（０）、（２）、（３）（図５（Ｂ）では表現簡略化の
ため括弧を省略）である。同様に面番号（１）を構成す
る頂点の頂番号が（０）、（１）、（２）である。この
ような面情報も３次元特徴情報として保持される。また
各面に対しては面法線値が付加されている。

【００３５】図４（Ａ）の中央に示す如く、頂点（５）
が削除されたとき、面番号３、５、４、６が面番号１
２、１３の面として表現され、同（Ａ）の右側に示す如
く、頂点（６）が削除されたとき、面番号１２、２、１
０、１１、９の面が面番号１４、１５、１６の面として
表現される。したがって図５（Ｂ）に示す面情報の特徴
情報には、オリジナルの面情報に加えて頂点（５）、
（６）が削除されたときに生ずる面番号１２、１３、１
４、１５、１６の面についても記入されたものとして記
入される。

【００３６】そして図４（Ａ）の右側に示す如く、頂点
（５）、（６）が削減された、もっとも簡単形状におい
てこれを構成する面番号０、１、７、８、１３、１４、
１５、１６の各面については順位０の特徴番号を付加
し、図４（Ａ）の中央に示す如く、頂点（５）が削減さ
れ頂点（６）が存在するときに前記もっとも簡単形状の
ものと更新される面番号２、９、１０、１１、１２の各
面については順位１の特徴番号を付加し、図４（Ａ）の
左側に示す如く、頂点（５）を追加してオリジナルの形
状のとき前記中央の形状のものと更新される面番号３、
４、５、６の各面については順位２の特徴番号を付加す
る。

【００３７】このような図５（Ａ）、（Ｂ）に示す如
き、頂点情報、面情報に対する３次元特徴情報が３次元
特徴情報保持部１１に保持される。

【００３８】このような前記３次元特徴情報を使用し
て、図４（Ａ）の右側に示す最簡単形状のものより、頂
点（６）を復元して図４（Ａ）の中央に示す形状のもの
を得、さらに頂点（５）を復元して図４（Ａ）のオジナ
ルの形状を復元することができる。このとき、図４
（Ｂ）に示す如く、最簡単形状のものより１つの頂点を
復元、つまり頂点（６）を復元したとき、面番号１５が
面番号１０に関連し、面番号１６が面番号９、１１と関
連し、面番号１４が面番号２と１２に関連すること、及
びさらに１頂点つまり頂点（５）を復元したとき、面番
号１２が面番号３、５に関連することが前記３次元形状
復元指針情報に記入されているので、これを参照して復
元経路を正確に経由することができる。

【００３９】なお３次元特徴情報等の算出は、より正確
に形状を表す情報を探索すると時間がかかる場合が多い
ので、ユーザの３次元形状データの提供要求前の処理と
してあらかじめ行うよう図２に示す如き前処理に含める
ことができるが、後述する図３に示す如くユーザ要求後
に行うこともできる。

【００４０】３次元特徴情報記憶管理部１では、前記図
４、図５に示す如き特徴情報、復元経路情報等を求める
ため図２に示す如き動作を行う。

【００４１】Ｓ１．新たに提供サービスに登録すべき３
次元形状を取得する。これは例えば図４（Ａ）の左側に
示すオリジナル形状のものである。

【００４２】Ｓ２．３次元特徴情報記憶管理部１では、
前記Ｓ１において取得した現在の形状に対して、次のＳ
３以下の動作により頂点を１つ減らす処理を繰り返す。
そしてこれ以上減らす頂点が見つからない場合は処理を
終了し次に進む。

【００４３】Ｓ３．現在の３次元形状の各点、この例で
は外縁を構成しない各頂点（２）、（５）、（６）、
（７）でＳ４以下の処理を終えたか否か判断する。

【００４４】Ｓ４．処理が終えていない、例えば頂点
（２）の周囲で各面の成す角度をすべて算出する。

【００４５】Ｓ５．そしてこれらの各面の成す角度が全
て鋭角（すべて閾値以下）か否か判断する。すべて閾値
以下であれば前記Ｓ３に戻る。

【００４６】Ｓ６．この場合は、閾値以上の角度の面が
存在するので、この頂点（２）を減らした形状を仮の形
状変形及びデータ圧縮された形状として作成してみる。

【００４７】Ｓ７．仮変形後の形状と仮変形前の形状を
比較し、消えた頂点の周辺面上にあった点がどの程度移
動したかという影響を計算する。このようにして頂点
（２）の次に頂点（５）、（６）、（７）について同様
の処理を行う。この例では頂点（５）、（６）、（７）
には閾値以上の角度の面が存在するので、これらの頂点
を減らした形状により影響を計算するものとなる。

【００４８】Ｓ８．このようにして今までの各１該当頂
点の削減により算出された、全ての仮変形による各影響
を比較し、最も影響の少ないものを選ぶ。この例では頂
点（５）を選ぶ。

【００４９】Ｓ９．選ばれた仮変形のみを有効として実
際に採用し、現形状を更新する。この例では図４（Ａ）
の中央の形に更新する。削減後の１点から削減前の２点
が分岐するような２分岐を点構成ツリーに登録し、復元
経路情報データとする。この例では図４（Ｂ）に示す如
く、面１２が面３と５から生じ、面１３が面４と６から
生じたことが復元経路情報データとして保持される。そ
してこの処理のあと、前記Ｓ２に戻り、同様にして今度
は頂点（６）が削減対象に選ばれ同様の処理が行われ
る。次に頂点（２）または（７）の削減処理が行われて
も、前記Ｓ８で影響が大きいと判断され選ばれない。従
って選ばれた頂点（５）、（６）が削減されるものとし
て図４（Ｂ）に示す如き復元経路情報データが作成され
る。

【００５０】Ｓ１０．それから、図４（Ａ）の右側の形
状のように、最も簡素な形状に存在する面及び頂点を最
も特徴を表すものとして、図５に示す如く、特徴を表す
頻度の高いものから順に並べて特徴情報とする。すなわ
ち特徴を表す頻度の最も高いものを０として、０、１・
・・７で順位を示す。図５（Ａ）に示す如く、頂点につ
いては頂点（５）が最下位順位であり、頂点（６）が最
下位から２番目の順位である。そして頂点（０）、
（１）、（３）、（４）、（８）、（９）が最高順位で
ある。また図５（Ｂ）に示す如く、面については面番号
３、４、５、６の面が最下位順位であり、面番号２、
９、１０、１１、１２の面が最下位から２番目の順位で
ある。そして面番号０、１、７、８、１３、１４、１
５、１６の面が最高順位である。

【００５１】Ｓ１１．そして特徴情報に埋め込みたい付
随データがなければ、後述するＳ１４に移るが、付随デ
ータがあれば次のＳ１２に移行する。

【００５２】Ｓ１２．付随データがあればその付随情報
の優先度を決定する。例えば著作権情報と、形状解説情
報があるとき、著作権情報を優先させる。

【００５３】Ｓ１３．この付随情報を埋め込み先の特徴
情報の該当部分、例えば特徴情報の面法線に優先順位を
設定して埋め込む。埋め込み処理については、例えば後
述する図６により説明する。

【００５４】Ｓ１４．前記の如く算出した特徴情報及び
復元経路情報データを、提供サービスデータベースに登
録する。

【００５５】なお、前記Ｓ１１〜Ｓ１３は付随情報デー
タを３次元特徴情報記憶管理部１における付随情報デー
タ設定部１４、埋め込み制御部１５等により行われるも
のである。

【００５６】ところで、本発明では前記３次元特徴情
報、例えば面法線値を使用して、「１」、「０」の情報
を埋め込む。これにより、例えば図５（Ｂ）の例では１
７ビットの「１」、「０」のデータを埋め込むことがで
きる。

【００５７】このため、図６に示す如く、埋め込みたい
情報が「１」の場合、実際に埋め込む情報を例えば
０．５とする。具体的には元の面法線値に０．５を乗
算したものを埋め込み後の面法線値とする。また埋め込
みたい情報が「０」の場合、実際に埋め込む情報を例
えば０．７とする。具体的には元の面法線値に０．７
を乗算したものを埋め込み後の面法線値とする。

【００５８】すなわち、図６のＡに示す如く、元の面法
線値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）が（−０．０７６７、０．９９６
０、０．０）に対し、「１」を埋め込みたいとき、これ
らに０．５を乗算した値を埋め込み後の面法線値とし、
埋め込み後の面法線値（−０．０３８３５、０．４９８
０、０．０）を記入する。

【００５９】また図６のＢに示す如く、元の面法線値
（Ｘ、Ｙ、Ｚ）が（０．０、０．９７０１、０．４８５
０）に対し、「０」を埋め込みたいとき、これらに０．
７を乗算した値（０．０、０．６７９０７、０．３３９
５）を埋め込み後の面法線値として記入する。

【００６０】このように、付随データを２値（０、１）
に表現し、例えば０→０．５、１→０．７の如く数値に
変換し、これを使用して規格化された面法線ベクトルの
値を以下のように変換する。

【００６１】埋め込みたいデータの数値（０．５又は
０．７）×面法線の各ＸＹＺ値＝埋め込んだ後の面法線
ＸＹＺ値すなわち、規格化された元の面法線ベクトルの
値は数値１であり、これに埋め込みたい情報が「１」の
とき前記の如く０．５を乗算しているので、埋め込み後
の面法線ベクトルの値は０．５となる。したがって、埋
め込み後の面法線値のベクトルの値が０．５のとき
「１」が、０．７のとき「０」が埋め込まれているもの
と解読することができる。

【００６２】ユーザ精度判定部２は必要ならば３次元形
状データの提供形式及び提供精度を判定するものであ
る。ユーザの利用環境データをみて、処理能力や通信環
境から復元した形状データそのものを提供するか、ある
いは特徴情報と形状復元指針情報を提供して復元をユー
ザに任せるか、またユーザの利用する精度を決定して提
供レベルを決めるものである。ここで精度とは、例えば
３次元形状データの頂点数、ポリゴン数（面数）などで
あり、提供する形状復元指針情報の量（どの精度の形状
まで復元できればいいのか）や、サービス提供側で実際
に３次元形状データを復元提供する場合は形状復元レベ
ルを決定するのに利用するものである。ユーザが明示的
にこれらを指定する場合にはこの処理は不要である。

【００６３】３次元形状データ復元部３は、形状データ
提供形式が精度を元にした復元形状データであった場合
に、実際に特徴点情報・復元指針情報・要求精度から３
次元形状の復元を行うものである。

【００６４】第１付随情報データ設定部４は、ユーザに
対する３次元形状データ提供形式として復元形状データ
ではなく、３次元特徴情報と３次元形状復元指針情報を
提供し、ユーザが自分で任意のタイミングで任意の精度
の形状データを復元する場合に使用するものである。

【００６５】この第１付随情報データ設定部４による付
随情報データの埋め込みには、（１）付随情報データ自
体をユーザのデータ復元でも変化することのない場所、
例えば主に特徴情報に埋め込んでから提供すること、
（２）３次元形状復元指針情報に基づいてユーザがデー
タ復元を行う際に同時に自動的に埋め込みを行うように
埋め込み処理を埋め込むことの２つがあるため、それら
のいずれかに基づいて３次元特徴情報及び３次元形状復
元指針情報内への埋め込みを行う。

【００６６】前記（１）の手法は、主にユーザ自身の要
求または提供システム側の決定により、この第１付随情
報データ設定部４に辿り着く前に付随情報データか決ま
っている場合に行うものであり、提供システム側の決定
による付随情報データならば、図２に示す如く、ユーザ
の入手要求に埋め込むことも可能である。

【００６７】前記（２）の付随情報データの埋め込み方
法を埋め込む場合は、埋め込みたい情報が決まっていな
い場合に有効である。ユーザ側が付随情報データの埋め
込みを行うので、前回埋め込んだ情報をクリアする処理
も足しておけば、ユーザが好きな付随情報を随時入れ替
えて繰り返し埋め込むこともできる。また特徴濃度の低
い場所へ付随情報データを埋め込みたい場合などでも、
特徴濃度が低い場所だと、後述するように、ユーザの復
元の段階で埋め込み情報が破壊される可能性が高いた
め、ユーザ提供前でなく、このような復元と同時の埋め
込みを利用するとよい。

【００６８】このような２つの手法の結果、最終的な復
元形状データ内で付随情報データが埋め込まれる場所
は、特徴濃度の高い場所に限らないが、これは後述する
第２付随情報データ設定部５の埋め込と同じである。

【００６９】具体的な埋め込み方法であるが、特徴情報
へのデータ埋め込みには、特徴情報のデータ表記方法
を、例えば形状データの面を構成する頂点の表記方法を
時計回りのときは「１」、反時計回りのときは「０」の
如く記載して、優先度の高い特徴点から順に変化させて
「１」、「０」の２値信号として付随情報を付加するな
ど特徴情報のデータ表記方法を工夫して付随情報を付加
する方法、図６に例示する如く、規格化された面法線の
値に付随情報を乗数加味する等特徴情報の値自体を変更
する方法、同じ法線値を参照する面が複数ある場合にあ
えて法線値リストに別のものとして搭載してその数で情
報を表したり、前記特徴情報の値自体の変更場所を示す
目印として使用する等データに重畳部分を入れる方法な
どが考えられるが、最も適した搭載手法を使用すればよ
い。なお法線情報は少しの値変更ならば、頂点値の変更
に比べ描画結果をみてもほとんど違和感がない。復元指
針情報に埋め込む場合についても同様である。また埋め
込み処理の埋め込み方法については、主に簡単な処理プ
ログラムで提供される復元方法内に埋め込み処理を加え
ておけばよい。

【００７０】第２付随情報データ設定部５は、復元後の
形状データに付随情報を設定するものである。例えば前
記第１付随情報データ設定部４の埋め込みと同様に、形
状データのデータ表記方法を工夫して付随情報を付加す
る方法、形状データの値自体を変更する方法、データに
重畳部分を追加する方法等がある。

【００７１】第１付随情報データ設定部４と異なり、付
随データはこの第２付随情報データ設定部５に伝達され
るまでに決定されている必要があり、提供システムが決
める場合と、ユーザが指定してくる場合がある。

【００７２】埋め込み制御部６は、第１付随情報データ
設定部４及び第２付随情報データ設定部５が情報データ
を実際に形状データ内のどこに設定するのかを決める際
の制御を行うもので、優先順位決定部１５と重み制御部
１６を有し、第１付随情報データ設定部４及び第２付随
情報データ設定部５の要求に応じて処理を行う。

【００７３】優先順位決定部１５は必要ならば現在の埋
め込み可能場所から任意の情報データの圧縮や優先順位
を決定することを行い、また重み制御部１６は現在の埋
め込み可能場所中の特徴情報算出時に決められた特徴濃
度を参照し、実際の埋め込み順番を決めるものである。
最も一般的な例としては、付随情報データのうち優先度
の高いものから順に特徴濃度の高い情報、例えばより形
状を表すのに必要となるような、特徴を強く表す頂点内
へ埋め込む方法などが考えられる。

【００７４】これにより、形状データをユーザが独自に
変形した場合でも、物体の特徴データは変更される可能
性が低いため、埋め込んだ付随情報データが正しい内容
で残る可能性が高くなる。例えば所得形状が多角形によ
る面のセットで構成されている場合に、それを描画処理
パイプラインが処理しやすいように、ユーザが全て三角
形ポリゴン化する場合があるが、変更されたデータは面
数や面構成が変わるような大きな変更が成されたとして
も、特徴頂点や法線の値は、それを大きく変えてしまう
と形状自体が変わってしまうために、値の変更が成され
る可能性は極めて低い。

【００７５】また逆に特徴データでないデータから順に
付随情報データを割り当てていくことで、データの変更
に敏感な付随情報データの設定や、特徴点データの値の
変更をなるべく避けてそれ以外の情報に割り振るような
付随情報データの設定を行うこともできる。

【００７６】図３に基づきユーザ精度判定部２、３次元
形状データ復元部３、第１付随情報データ設定部４、第
２付随情報データ設定部５等の動作を説明する。

【００７７】Ｓ２１．ユーザからの３次元形状データの
所得要求がユーザ精度判定部２に伝達される。

【００７８】Ｓ２２．ユーザ精度判定部２はこの所得要
求が復元済３次元形状データか、ユーザが自分で復元す
るためのデータかを判定する。

【００７９】Ｓ２３．ユーザ精度判定部２は提供するの
はどのくらいの精度か、ユーザの指示または．ユーザの
処理能力などのユーザ環境から判定する。

【００８０】Ｓ２４．前記Ｓ２２において、提供するの
が復元済３次元形状データの場合は、３次元形状データ
復元部３が必要な精度まで３次元形状を復元し、これを
一時復元３次元形状データ保持部１４に保持する。

【００８１】Ｓ２５．埋め込む付随情報データがなけれ
ば前記復元した３次元形状のデータをユーザに提供す
る。しかし埋め込む付随情報データがあれば、３次元形
状を復元した場合はＳ２６に、ユーザが自分で復元する
ためのデータを提供する場合はＳ２７に移行する。

【００８２】Ｓ２６．３次元形状を復元した場合には、
埋め込み制御部６が後述するように付随情報データ埋め
込み場所を決定する。すなわち復元に利用した特徴情報
と復元後の３次元形状を比較することで、特徴部分がど
こかわかるので、必要なら復元形状データの特徴部分の
みに埋め込むこともできる。

【００８３】Ｓ２７．ユーザが自分で復元する場合に
は、埋め込み制御部６が特徴情報及び復元経路情報にお
ける付随データ埋め込み場所を決定する。前記図２に示
すユーザの入手要求前の埋め込みと同じ処理であるが、
埋め込み付随情報データがユーザ指定のデータだった場
合などに行う。

【００８４】Ｓ２８．前記Ｓ２６、Ｓ２７により付随デ
ータが埋め込まれる。なおＳ２６に対する埋め込み処理
は第２付随情報データ設定部５が行い、Ｓ２７に対する
埋め込み処理は第１付随情報データ設定部４が行う。

【００８５】なお３次元形状データ復元部３における３
次元形状データの復元方式は、前記の通りであり、３次
元形状復元指針情報には、図４（Ｂ）に示す如く、３次
元特徴情報から複雑な形状を復元するための指針が示さ
れており、この復元経路データを利用することで、基本
的に最も特徴を表す特徴濃度の高い要求のみからなる最
圧縮簡単形状から、特徴抽出を始めたオリジナル形状で
ある最複雑形状までの任意の精度の形状を算出できる。
なお球のような丸みを帯びた形状の場合はどこまでも複
雑さを増すことが出来るので、３次元形状復元指針情報
にオリジナル形状以上になっても丸さを保つように分割
を続断するように指定しておくことで、限りなく精度を
上げることも可能である。

【００８６】ユーザ７は、これらの第１付随情報データ
設定部４または第２付随情報データ設定部５を経由し
て、最終的に必要ならば付随情報データ付きの復元３次
元形状データ（第２付随情報データ設定部５から）また
は特徴情報と復元指針情報及び復元方法（第１付随情報
データ設定部４から）を所得することができる。

【００８７】なおこれらの第１付随情報データ設定部４
及び第２付随情報データ設定部５は、図１では便宜的に
処理毎にこのように分けて示したものであり、すべてを
まとめた１つの付随情報データ設定部として実装するこ
とも可能であり、またネットワークを介して各付随情報
データ設定部間で処理を行ってもよく、さらに元となる
３次元形状を作成するものの内部に実装してもよい。

【００８８】本発明は、各種ネットワーク環境で３次元
形状モデルデータを管理提供するために、実際に提供す
る３次元モデルデータ形状を従来のように全て保持する
代わりに、３次元形状データの特徴情報及び特徴情報か
らの形状復元指針情報を作成保持管理することで、少な
い記憶容量でユーザの要求に応じた任意の精度の形状モ
デルデータを提供することができる。

【００８９】これは、図４、図５で示すような特徴情報
及び形状復元指針情報を使用した例でもわかるように、
最も複雑な形状の特徴を保持しながら、頂点の削減等の
形状を削っていく方法を使用しているので、従来のよう
な形状間に特に共通要素を考慮していない複数形状を全
部保持する場合と異なり、基本的に異なる精度でも共通
となる頂点や構成面のデータが多くなり、それらはすべ
てに共通した１つのデータを保持すればよいため、保持
するデータ量を大幅に削減できる。

【００９０】また付随情報データの設定については、形
状の特徴情報という最もデータ内で変更を受け難い場所
にあらかじめデータを埋め込み設定する手法を導入した
ため、結果としてユーザまたは提供システムが形状を復
元する際は勿論、復元形状に通常の形状変形としてよく
利用される拡大縮小回転のような変換であるアフイン変
換を施す場合に対しても影響が及ぶことがない。

【００９１】さらにユーザが自分自身で形状を復元する
ような、より自由度の高いデータ提供方式にも対処して
いるため、復元した全ての形状へ付随情報データを確実
かつ迅速に伝播設定することが可能であり、付随情報自
体を何度も書き換えることもできる。

【００９２】またユーザ側に提供する３次元形状データ
に著作権情報などを潜り込ませることを行うことによ
り、ユーザから３次元形状データの無断再配布を防ぐと
同時に、埋め込む付随情報データにデータ要求者である
ユーザを特定するデータを含ませることで無断再配布の
実施者を特定することが可能となり、このことからも３
次元形状データの無断再配布を防止できる。

【００９３】本発明ではユーザがサービス側の提供する
形状を所得するのではなく、ユーザが指定した形状に対
して特徴情報抽出及び付随情報データを設定することが
できる。これにより本発明を３次元形状データの配布だ
けでなく、指定された３次元形状データの加工を目的と
したシステムに応用することができる。具体的には形状
モデルを段階的に複雑にするような特徴情報と復元指針
情報及び復元方法に変換することで、例えば視線の移動
に伴って形状モデルの複雑さを変化させ、小さくなった
形状や見えない面を簡素化するような３次元形状モデル
を利用した、ウオークスルーシステムなどのデータとし
て利用することができる。

【００９４】本発明の第２の実施の形態を図７により説
明する。第２の実施の形態では、図７に示す如く、ユー
ザ２０に付随情報復元部２１を設けておく。これにより
埋め込んだ付随情報データの復元読み取り手段をユーザ
側が取得することになる。付随情報データの埋め込み手
段と復元手段は密接な関係にあるため、付随情報データ
の埋め込み方法を認識しているシステム側が復元手段つ
まり付随情報復元２１の提供を行う。

【００９５】具体的には３次元形状データを広く一般公
開し、対価を支払った相手等の限られたユーザにだけ、
付随情報データの復元手段である付随情報復元部２１を
提供することにより付随情報の提供を制限することにな
る。このとき復元手段に段階を設けて、さらにユーザの
情報取得のレベルを制限することもできる。ゲームなど
キヤラクタに関するおまけ情報から、製品モデルの詳細
スペックの管理まで、さまざまに利用できる。

【００９６】また、任意の情報データの優先順位を決定
し、特徴点の特徴濃度に基づき、特徴情報及び形状復元
指針情報に情報データを優先順位に応じて埋め込むため
の埋め込み制御手段を備えることにより、付随情報のう
ち優先度の高いものから順に特徴濃度の高い情報内に埋
め込むことができるので、形状データをユーザが独自に
変形した場合でも、物体の特徴データが変更される可能
性が低いため、埋め込んだ付随情報データが正しい内容
で残る可能性が高くなる。

【００９７】

【発明の効果】この発明によれば下記の効果を奏するこ
とができる。

【００９８】（１）３次元形状データの特徴を示す３次
元特徴情報と、この３次元特徴情報からの３次元形状復
元指針情報を作成管理する３次元特徴情報記憶管理手段
と、ユーザの要求する形状の精度を判定するユーザ精度
判定手段を備えたので、最も複雑な形状の特徴を保持し
ながら頂点の削減等の形状を削っていく手法を使用し
て、基本的に異なる精度でも共通となる頂点や構成面の
データを保持することができ、従来のように形状間に特
に共通要素を考慮しない、複数の形状を全部保持する場
合と異なり、保持するデータ量を大幅に削減することが
できる。

【００９９】（２）任意の情報データを前記３次元特徴
情報又は３次元形状復元指針情報の一方又は両方に埋め
込む第１付随情報データ設定手段を備えたので、付随情
報データの設定を、これら３次元特徴情報又は３次元形
状復元指針情報という、もっともデータ内で変更を受け
難い場所にあらかじめデータを埋め込み設定したので、
結果としてユーザまたは提供システムが形状を復元する
際はもちろん、復元形状に通常の形状変形としてよく利
用されるアフィン変換を施す場合に対しても影響が及ぶ
ことがない。

【０１００】（３）任意の情報データを任意の精度の３
次元形状データ内に埋め込む第２付随情報データ設定手
段を備えたので、これまた付随情報の設定をデータ内で
の変更を受け難い場所に埋め込むことができ、ユーザ又
は提供システムが形状を復元する際に付随情報が変更さ
れることなく正確に読み出すことができる。

【０１０１】（４）一般的なパソコンやワークステーシ
ョン等にもこのようなプログラムをインストールするこ
とによりこれらのものにも前記のような機能を持たせる
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である。

【図２】ユーザ要求前処理説明図である。

【図３】ユーザ要求後処理説明図である。

【図４】特徴情報作成状態及び形状復元状態説明図であ
る。

【図５】特徴情報説明図である。

【図６】付随情報データ埋め込み例である。

【図７】本発明の第２の実施の形態である。

【図８】従来例である。

【符号の説明】

１３次元特徴情報記憶管理部２ユーザ精度判定部３３次元形状データ復元部４第１付随情報データ設定部５第２付随情報データ設定部６埋め込み制御部７ユーザ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３次元形状データの特徴を示す３次元特徴
情報と、この３次元特徴情報からの３次元形状復元指針
情報を作成管理する３次元特徴情報記憶管理手段と、ユーザの要求する形状の精度を判定するユーザ精度判定
手段と、を具備したことを特徴とする３次元形状データ
提供方式。
【請求項２】前記請求項１において、任意の情報データ
を前記３次元特徴情報又は３次元形状復元指針情報の一
方又は両方に埋め込む第１付随情報データ設定手段を具
備したことを特徴とする３次元形状データ提供方式。
【請求項３】前記請求項１において、３次元特徴情報と
３次元形状復元指針情報にもとづき任意の精度の３次元
データを復元する３次元形状データ復元手段と、任意の
情報データを任意の精度の３次元形状データ内に埋め込
む第２付随情報データ設定手段を具備したことを特徴と
する３次元形状データ提供方式。
【請求項４】コンピュータに、３次元形状データの特徴を示す３次元特徴情報と、この
３次元特徴情報からの３次元形状復元指針情報を作成管
理する３次元特徴情報記憶管理機能と、ユーザの要求する形状の精度を判定するユーザ精度判定
機能と、任意の情報データを前記３次元特徴情報及び／又は３次
元形状復元指針情報に埋め込む付随情報データ設定機能
を、実現させるためのプログラムを記録した記録媒体。