JP2001184528A - Method and device for reducing number of three- dimensional shape data - Google Patents

Method and device for reducing number of three- dimensional shape data

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JP2001184528A
JP2001184528A JP37126599A JP37126599A JP2001184528A JP 2001184528 A JP2001184528 A JP 2001184528A JP 37126599 A JP37126599 A JP 37126599A JP 37126599 A JP37126599 A JP 37126599A JP 2001184528 A JP2001184528 A JP 2001184528A
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error
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently reduce the number of piece of measured three- dimensional shape data by exactly managing an approximate error in a polygon mode. SOLUTION: In the three-dimensional shape data measured by a three- dimensional shape measuring instrument 1, the number of pieces of data is reduced by contracting the edge of the polygon model by assembling two or more pieces of data into one piece of data. As for all approximate planes to be deformed by edge contraction, an evaluation value operating part 321 calculates a prescribed evaluation value based on a distance between each of planes and the first data of all three-dimensional shape data related to the deformation of each of planes. When the evaluation values is a tolerance or below, edge contraction corresponding to the evaluation value is performed in edge/plane contraction processing 323. By managing the distance to the approximate plane with respect to the first three-dimensional shape data, error management can comparatively exactly and intuitively easily be comprehended.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリゴンモデルを
構成する三次元形状データのデータ削減方法及びその方
法を用いたデータ削減装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a data reduction method for three-dimensional shape data forming a polygon model and a data reduction apparatus using the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば空間分解能の極めて高い三次元形
状計測装置で得られる描画品質の高い計測データはデー
タ数が膨大であるため、必要以上の描画品質を備えてい
る場合は、その後の処理において記憶装置への負担が大
きく、処理速度も著しく低下するという問題が生じる。
このため、計測データのデータ数を削減して上記問題を
できる限り低減することが必要となるが、この場合、デ
ータ削減後の計測データで構成されるポリゴンモデル
(すなわち、近似化されたポリゴンモデル)と実測され
た三次元形状データで構成されるポリゴンモデル(以
下、最初のポリゴンモデルという。)との相違が大きす
ぎると、データ削減後の計測データを有効に活用するこ
とができなくなるので、データ削減処理においては、近
似化されたポリゴンモデルと最初のポリゴンモデルとの
誤差を管理する必要がある。
2. Description of the Related Art For example, measurement data of high drawing quality obtained by a three-dimensional shape measuring apparatus having extremely high spatial resolution has a huge number of data. There is a problem that the load on the storage device is large and the processing speed is significantly reduced.
Therefore, it is necessary to reduce the number of measurement data to reduce the above problem as much as possible. In this case, a polygon model composed of the measurement data after the data reduction (that is, an approximated polygon model) ) And the polygon model composed of the actually measured three-dimensional shape data (hereinafter referred to as the first polygon model) is too large, so that the measured data after data reduction cannot be used effectively. In the data reduction processing, it is necessary to manage an error between the approximated polygon model and the first polygon model.

【0003】特に三次元形状計測装置で得られた三次元
形状データの場合、実測された三次元形状データがデー
タ削減処理によって近似値に変換されるので、最初のポ
リゴンモデルと近似化されたポリゴンモデルとの誤差管
理は、実測された三次元形状データを基準に行うことが
好ましい。
In particular, in the case of three-dimensional shape data obtained by a three-dimensional shape measuring device, since the actually measured three-dimensional shape data is converted into an approximate value by a data reduction process, the first polygon model and the approximated polygon are converted. It is preferable that error management with the model is performed based on the actually measured three-dimensional shape data.

【0004】その一方、従来、三角形ポリゴンモデルに
おいて、所望の許容誤差範囲内でモデルの近似化を図る
ことにより当該三角形ポリゴンモデルを構成する三次元
形状データのデータ数を削減する方法が種々提案されて
いる。
On the other hand, conventionally, various methods have been proposed for reducing the number of three-dimensional shape data constituting a triangle polygon model by approximating the triangle polygon model within a desired allowable error range. ing.

【0005】例えば論文「3次元ポリゴンモデルの階層
的近似」(堀川,戸塚、Proceedings of the 5th S
ony Research Forum,pp3-7,1995)には、三角形ポ
リゴンモデルを構成する各エッジのモデル形状への寄与
を当該エッジを除去した場合に変化する体積を表す評価
関数で評価し、例えばエッジと周辺の面とが平行である
場合や面が小さい場合やエッジが短い場合等の評価値が
小さいエッジを除去することで、三次元形状データのデ
ータ数を削減する方法が示されている。
For example, in the paper "Hierarchical approximation of a three-dimensional polygon model" (Horikawa, Totsuka, Proceedings of the 5th S)
ony Research Forum, pp3-7, 1995) evaluates the contribution of each edge constituting a triangular polygon model to the model shape using an evaluation function that represents the volume that changes when the edge is removed. A method is shown in which the number of three-dimensional shape data is reduced by removing edges having a small evaluation value, such as when the surface is parallel, when the surface is small, or when the edge is short.

【0006】また、論文「Simplification Envelope
s」(Cohen Jonathan,Amitabh Varshney,Dinesh Ma
nocha,Greg Turk,Hans Weber,Pankai Agarwal,F
rederick Brooks and William Wright.Proceeding
s of SIGGRAPH 96 In Computer Graphics Proce
edings,Annual Conference Series,1996,ACM SIG
GRAPH,pp.119-128)には、最初のポリゴンモデルを誤
差εで縮小したモデルと誤差εで拡大したモデルとを作
成し、最初のポリゴンモデルを近似化したポリゴンモデ
ルが拡大/縮小した両モデルの間に入るように最初のポ
リゴンモデルのデータ数を削減する方法が示されてい
る。
[0006] Also, the paper "Simplification Envelope"
s "(Cohen Jonathan, Amitabh Varshney, Dinesh Ma
nocha, Greg Turk, Hans Weber, Pankai Agarwal, F
rederick Brooks and William Wright. Proceeding
s of SIGGRAPH 96 In Computer Graphics Proce
edings, Annual Conference Series, 1996, ACM SIG
GRAPH, pp. 119-128), a model in which the first polygon model is reduced by the error ε and a model in which the first polygon model is expanded by the error ε are created. A method for reducing the number of data of the first polygon model to be included is shown.

【0007】また、論文「Surface Simplification U
sing Quadric Error Metrics」(Michael Garland
and Paul S.Heckbert.Carnegie Mellon Universi
tyProceedings of SIGGRAPH 97.1997)には、例え
ば三角形ポリゴンモデルのエッジ又は面を構成する2個
以上の格子点(三次元形状データ)を1個の格子点(三
次元形状データ)に集結することにより三角形ポリゴン
モデルを構成する三次元形状データのデータ数を削減す
る方法として、エッジ収縮もしくは面収縮により集結さ
れる格子点とエッジ収縮もしくは面収縮により影響を受
けた最初の三角形ポリゴンモデルを構成する各平面との
距離の離れ具合をデータ削減処理における誤差として管
理し、この誤差が所定の許容誤差範囲内であるエッジ収
縮もしくは面収縮の処理のみを行うことで、所定の許容
誤差範囲内でデータ数の削減を行う方法が示されてい
る。
[0007] Also, the paper "Surface Simplification U"
sing Quadric Error Metrics "(Michael Garland
and Paul S. Heckbert. Carnegie Mellon Universi
In tyProceedings of SIGGRAPH 97. 1997), for example, two or more grid points (three-dimensional shape data) constituting an edge or a surface of a triangular polygon model are aggregated into one grid point (three-dimensional shape data). As a method of reducing the number of data of the three-dimensional shape data constituting the triangular polygon model, grid points gathered by edge contraction or surface contraction and the first triangle polygon model affected by edge contraction or surface contraction are used. The degree of the distance from the plane is managed as an error in the data reduction processing, and this error is within a predetermined allowable error range. A method for reducing the amount of the waste is shown.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記論文「3次元ポリ
ゴンモデルの階層的近似」に示されるデータ削減方法は
評価値によってエッジを除去するだけであるので、ポリ
ゴンモデルの特徴的な部分の三次元データは残るもの
の、エッジ除去によるモデルの近似化における誤差を評
価することはできない。従って、CG(Computer Graph
ics)におけるVR(Virtual Reality)やゲーム等のよ
うに、単に三次元画像を表示するためにポリゴンモデル
のデータ数を削減する場合には有効であるが、三次元形
状計測装置で得られた計測データのように、最初の計測
データとデータ削減後の近似モデルのデータとの誤差管
理を必要とする場合には有効な方法となり得ない。
Since the data reduction method described in the above-mentioned paper "Hierarchical approximation of a three-dimensional polygon model" only removes an edge by an evaluation value, the characteristic part of the polygon model is three-dimensionally reduced. Although data remains, errors in approximating the model by edge removal cannot be evaluated. Therefore, CG (Computer Graph
ics), such as VR (Virtual Reality), games, etc., is effective when simply reducing the number of polygon model data in order to simply display a three-dimensional image. This method cannot be an effective method when it is necessary to manage the error between the first measurement data and the data of the approximate model after data reduction like data.

【0009】一方、上記論文「Simplification Envelop
es」に示されるデータ削減方法は、厳密な誤差管理は可
能であるが、データ削減処理の過程で誤差εで拡大及び
縮小したポリゴンモデルを作成し、それらのポリゴンモ
デルのデータを保持する必要があるので、処理に関係す
るデータ数が膨大となり、メモリ容量やデータ削減のた
めの演算処理の負担が大きいという問題がある。
On the other hand, the above-mentioned paper "Simplification Envelop"
The data reduction method shown in “es” allows strict error management, but it is necessary to create polygon models that have been enlarged and reduced with the error ε during the data reduction process, and hold the data of those polygon models. Therefore, there is a problem that the number of data related to the processing becomes enormous, and the load of arithmetic processing for reducing memory capacity and data is large.

【0010】また、上記論文「Surface Simplification
Using Quadric Error Metrics」に示されるデータ削減
方法は、最初のポリゴンモデルを構成する面に対する近
似後のポリゴンモデルを構成する格子点の離れ具合を誤
差として管理しているため、三次元形状計測装置の計測
データのように最初のポリゴンモデルを構成する格子点
に対して近似後のポリゴンモデルの誤差を管理してデー
タ削減を行いたい場合には必ずしも適切な方法とは言い
難い。
In addition, the above-mentioned paper "Surface Simplification"
The data reduction method shown in `` Using Quadric Error Metrics '' manages, as an error, the degree of separation between the lattice points that make up the approximated polygon model with respect to the surface that makes up the first polygon model. This method is not necessarily appropriate when it is desired to reduce the data by managing the error of the polygon model after approximation to the lattice points constituting the first polygon model as in the measurement data.

【0011】また、三次元形状計測装置で測定対象物の
粗い面や切削された面を測定して得られた計測データの
場合、例えばポリゴンモデルにおいて局所的に面の向き
がジグザグに急変するような場合、それらのジグザグな
面に対する誤差を評価することになるので、データの削
減が進むにつれて誤差が大きく評価され、データ削減が
十分に行なわれないという問題がある。
In the case of measurement data obtained by measuring a rough surface or a cut surface of an object to be measured by a three-dimensional shape measuring apparatus, for example, the direction of the surface may suddenly change zigzag locally in a polygon model. In such a case, an error with respect to the zigzag plane is evaluated. Therefore, as the data reduction proceeds, the error is largely evaluated, and there is a problem that the data is not sufficiently reduced.

【0012】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、三次元形状計測装置で得られた計測データに対
して正確な誤差評価に基づき適正にデータ削減が可能な
三次元形状データのデータ削減方法及びそのデータ削減
方法を用いたデータ削減装置を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has been made in consideration of the above-described problems. A data reduction method and a data reduction device using the data reduction method are provided.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
2個以上の格子点を1個の格子点に集結してポリゴンモ
デルのエッジもしくは面を収縮することにより当該ポリ
ゴンモデルを構成する複数の三次元形状データのデータ
数を削減する三次元形状データのデータ削減方法であっ
て、上記ポリゴンモデルのエッジもしくは面を収縮する
ことにより変形を受ける全ての面について、各面と各面
の変形に関与した全ての最初の格子点との距離に基づく
所定の評価値を算出する第1の工程と、上記評価値を予
め設定された許容値と比較する第2の工程と、上記評価
値が上記許容値以下であるとき、上記エッジもしくは面
の収縮を行って上記三次元形状データの削減を行う第3
の工程とからなるものである。
According to the first aspect of the present invention,
Two or more grid points are gathered into one grid point and the edge or surface of the polygon model is contracted to reduce the number of data of a plurality of three-dimensional shape data constituting the polygon model. A data reduction method, wherein for all surfaces that are deformed by contracting edges or surfaces of the polygon model, a predetermined value based on a distance between each surface and all first grid points involved in deformation of each surface. A first step of calculating an evaluation value; a second step of comparing the evaluation value with a preset allowable value; and performing the shrinkage of the edge or surface when the evaluation value is equal to or less than the allowable value. To reduce the above three-dimensional shape data
And the steps of

【0014】また、請求項2記載の発明は、2個以上の
格子点を1個の格子点に集結してポリゴンモデルのエッ
ジもしくは面を収縮することにより当該ポリゴンモデル
を構成する複数の三次元座標データのデータ数を削減す
る三次元形状データのデータ削減装置であって、上記ポ
リゴンモデルのエッジもしくは面を収縮することにより
変形を受ける全ての面について、各面と各面の変形に関
与した全ての最初の格子点との距離に基づく所定の評価
値を算出する評価値算出手段と、上記評価値を予め設定
された許容値と比較する比較手段と、上記評価値が上記
許容値以下であるとき、上記エッジもしくは面の収縮を
行って上記三次元形状データの削減を行うデータ削減手
段とを備えたものである。
According to a second aspect of the present invention, a plurality of three-dimensional polygons constituting the polygon model are formed by condensing two or more lattice points into one lattice point and contracting an edge or surface of the polygon model. What is claimed is: 1. A data reduction device for three-dimensional shape data for reducing the number of coordinate data, wherein each surface and all the surfaces that are deformed by contracting edges or surfaces of the polygon model are involved in the deformation of each surface and each surface. Evaluation value calculation means for calculating a predetermined evaluation value based on the distance to all the first grid points, comparison means for comparing the evaluation value with a preset allowable value, and wherein the evaluation value is equal to or less than the allowable value. There is provided a data reduction means for reducing the three-dimensional shape data by contracting the edge or the surface.

【0015】上記構成によれば、ポリゴンモデルのエッ
ジもしくは面を収縮することにより変形を受ける全ての
面について、各面と各面の変形に関与した全ての最初の
格子点との距離に基づく所定の評価値が算出され、この
評価値は予め設定された許容値と比較される。そして、
その評価値が許容値以下であるとき、そのエッジもしく
は面の収縮を行ってポリゴンモデルを構成する三次元形
状データが削減される。
[0015] According to the above arrangement, for all the surfaces that are deformed by contracting the edges or surfaces of the polygon model, the predetermined values based on the distance between each surface and all the first grid points involved in the deformation of each surface. Is calculated, and this evaluation value is compared with a preset allowable value. And
When the evaluation value is equal to or less than the allowable value, the edge or surface is contracted to reduce the three-dimensional shape data constituting the polygon model.

【0016】なお、上記評価値は、下記(1)式で定義
する誤差εとするとよい(請求項2,4)。
The evaluation value may be an error ε defined by the following equation (1).

【0017】[0017]

【数4】 (Equation 4)

【0018】この構成によれば、ポリゴンモデルを構成
するエッジもしくは面について、(1)式で定義される
誤差εが当該エッジもしくは面の収縮の可否を判定する
評価値として算出され、その誤差εが所定の許容値以下
であるとき、当該エッジもしくは面を収縮させてポリゴ
ンモデルを構成する格子点(三次元形状データ)が削減
される。
According to this configuration, the error ε defined by the equation (1) is calculated as an evaluation value for determining whether or not the edge or the surface contracts, for the edge or the surface constituting the polygon model. Is less than or equal to a predetermined allowable value, the edge or surface is contracted to reduce the number of grid points (three-dimensional shape data) forming the polygon model.

【0019】ここに、(1)式における分母は、ポリゴ
ンモデルを構成する面のうち、エッジ収縮もしくは面収
縮により変形を受ける全ての面についての、当該面と当
該面の変形に関与した最初の格子点との距離の2乗和を
示し、(1)式の分子は、分母の距離の2乗和の項の総
数を示している。従って、誤差εは、エッジ収縮もしく
は面収縮により変形を受ける面が当該面の変形に関与し
た最初の格子点からどの程度離れているかを示す離れ具
合(距離の2乗)の平均値を示している。
Here, the denominator in the equation (1) is, for all of the surfaces constituting the polygon model, which are deformed by edge contraction or surface contraction, the relevant surface and the first one involved in the deformation of the surface. The sum of squares of the distance to the lattice point is shown, and the numerator of the expression (1) indicates the total number of terms of the sum of squares of the distance of the denominator. Therefore, the error ε indicates an average value of the degree of separation (square of distance) indicating how far a surface subjected to deformation due to edge contraction or surface contraction is away from the first grid point involved in the deformation of the surface. I have.

【0020】また、請求項5記載の発明は、請求項4記
載の三次元形状のデータ削減装置において、上記評価値
算出手段は、最初のポリゴンモデルを構成する全ての格
子点vについてそれぞれ誤差行列Kvを算出しておき、
2個以上の格子点vp(p=1,2,…)を1の格子点
qに集結したときは、集結させた各格子点vpの誤差行
列Kvpの和をその格子点vqの誤差行列Kvqとして上
記(1)式により誤差εを算出するものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the three-dimensional shape data reduction apparatus according to the fourth aspect, the evaluation value calculating means includes an error matrix for each of the lattice points v constituting the first polygon model. Kv is calculated beforehand,
When two or more lattice points v p (p = 1, 2,...) Are gathered into one lattice point v q , the sum of the error matrices Kv p of each gathered lattice point v p is calculated as the lattice point v p The error ε is calculated by the above equation (1) as the error matrix Kvq of q .

【0021】上記構成によれば、データ削減処理に際
し、最初のポリゴンモデルを構成する全ての格子点vに
ついてそれぞれ誤差行列Kvが算出され、エッジ収縮処
理もしくは面収縮処理により2個以上の格子点vp(p
=1,2,…)が1の格子点vqに集結されたときは、
次のエッジ収縮もしくは面収縮でこの格子点vqを集結
させる際、格子点vqに集結させた各格子点vpの誤差行
列Kvpの和がその格子点vqの誤差行列Kvq(=ΣK
p)として算出され、この誤差行列Kvqを用いて上記
(1)式により誤差εが算出される。
According to the above configuration, at the time of the data reduction processing, the error matrix Kv is calculated for each of all the lattice points v constituting the first polygon model, and two or more lattice points v are obtained by the edge contraction processing or the plane contraction processing. p (p
= 1, 2,...) Are gathered at the lattice point v q of 1
When will assemble the lattice point v q in the next edge shrinking or surface shrinkage, error matrix of error matrix Kv p sum that grid point v q of each lattice point v p that is gathered at the lattice point v q Kv q ( = ΣK
v p ), and the error ε is calculated by the above equation (1) using the error matrix Kv q .

【0022】集結後の格子点の誤差行列は、最初の格子
点の誤差行列を加算することで算出されるので、演算が
容易となる。また、最終的に各格子点について当該エッ
ジ収縮もしくは面収縮で関係した最初の格子点の誤差行
列の和を対応付けることで、誤差評価を行うことができ
る。
The error matrix of the grid points after the consolidation is calculated by adding the error matrix of the first grid point, so that the calculation becomes easy. Finally, the error evaluation can be performed by associating the sum of the error matrices of the first grid points related to the edge contraction or the surface contraction for each lattice point.

【0023】また、請求項6記載の発明は、請求項5記
載の三次元形状のデータ削減装置において、上記評価値
算出手段は、最初の格子点についてそれぞれ算出した誤
差行列の対角元素とこの対角元素よりも上側の元素のみ
を記憶手段に記憶しておき、この記憶手段に記憶された
対角元素とこの対角元素より上側の元素とを用いて誤差
行列を復元し、この誤差行列を用いて上記(1)式によ
り誤差εを算出するものである。
According to a sixth aspect of the present invention, in the three-dimensional shape data reduction apparatus according to the fifth aspect, the evaluation value calculating means calculates a diagonal element of an error matrix calculated for each of the first grid points and Only the element above the diagonal element is stored in the storage means, and the error matrix is restored using the diagonal element stored in the storage means and the element above the diagonal element. Is used to calculate the error ε according to the above equation (1).

【0024】上記構成によれば、最初の格子点について
それぞれ算出された誤差行列は対称行列となり、その誤
差行列の対角元素とその対角元素の上側の元素が記憶さ
れるので、メモリの低減に寄与する。
According to the above configuration, the error matrix calculated for each of the first lattice points is a symmetric matrix, and the diagonal element of the error matrix and the element above the diagonal element are stored, so that the memory can be reduced. To contribute.

【0025】また、請求項7記載の発明は、請求項4記
載の三次元形状のデータ削減装置において、上記評価値
算出手段は、最初の格子点の三次元形状データの列ベク
トルVが下記(2)式で表されるとき、各面pi毎に算
出される誤差行列ΣKvj(j=1,2,…mi)の右下
隅の元素を加算することで上記(1)式の総数Σm
i(i=1,2,…n)を算出するものである。
According to a seventh aspect of the present invention, in the three-dimensional shape data reduction device according to the fourth aspect, the evaluation value calculating means determines that a column vector V of the first three-dimensional shape data of the grid point is as follows: When expressed by equation (2), the total number of equations (1) is calculated by adding the elements at the lower right corner of the error matrix ΣKv j (j = 1, 2,..., M i ) calculated for each plane p i. Σm
i (i = 1, 2,..., n).

【0026】[0026]

【数5】 (Equation 5)

【0027】上記構成によれば、格子点vの三次元形状
データの烈ベクトルVが(2)式で表されるとき、この
格子点vの誤差行列Kvは下記(A)式のようになり、
右下隅の元素は常に「1」となる。従って、ΣKvj
総数は各誤差行列Kvjの右下隅の元素の総和となるの
で、これを演算することで別途総和を演算する必要がな
い。
According to the above configuration, when the intense vector V of the three-dimensional shape data of the lattice point v is represented by the equation (2), the error matrix Kv of the lattice point v is represented by the following equation (A). ,
The element in the lower right corner is always "1". Therefore, since the total number of ShigumaKv j is the sum of the elements in the lower right corner of each error matrix Kv j, there is no need to calculate the sum separately by calculating it.

【0028】[0028]

【数6】 (Equation 6)

【0029】また、請求項8記載の発明は、請求項4記
載の三次元形状データのデータ削減装置において、上記
評価値算出手段は、上記格子点vjの誤差行列Kvjに代
えて重み付誤差行列wj・Kvjを用いて上記(1)式に
より誤差εを算出するものである。
Further, an invention according to claim 8, in data reduction unit of the three-dimensional shape data according to claim 4, wherein said evaluation value calculating means, weighted in place of the error matrix Kv j of the lattice point v j The error ε is calculated by the above equation (1) using the error matrix w j · Kv j .

【0030】上記構成によれば、誤差εは、格子点vj
の誤差行列Kvjに代えて重み付誤差行列wj・Kvj
用いて上記(1)式により算出される。
According to the above configuration, the error ε is determined by the lattice point v j
Is calculated by the above equation (1) using a weighted error matrix w j · Kv j instead of the error matrix Kv j .

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】図1は、本発明に係るデータ削減
方法を適用した三次元形状計測データの処理システムの
ブロック構成図である。
FIG. 1 is a block diagram of a processing system for three-dimensional shape measurement data to which a data reduction method according to the present invention is applied.

【0032】同図に示す三次元形状計測データの処理シ
ステム(以下、形状データ処理システムという。)は、
被測定物Gの三次元形状データを計測する三次元形状計
測装置1、三次元形状計測装置1で計測された三次元形
状データを記憶する外部記憶装置2、三次元形状計測装
置1で計測された三次元形状データを本発明に係るデー
タ削減方法を用いて削減し、所定のデータ処理を行う形
状データ処理装置3、形状データ処理装置3で処理され
た三次元形状データを記憶する外部記憶装置4、データ
削減後の三次元形状データを用いて、例えばポリゴンモ
デル等の測定物Gの三次元形状画像を表示する表示装置
5及び形状データ処理装置3で処理された三次元形状デ
ータが利用されるCAD/CAM(computer aided des
ign andcomputer aided manufacturing)等の外部処理
装置6から構成されている。
A processing system for three-dimensional shape measurement data (hereinafter, referred to as a shape data processing system) shown in FIG.
The three-dimensional shape measuring device 1 for measuring the three-dimensional shape data of the object G, the external storage device 2 for storing the three-dimensional shape data measured by the three-dimensional shape measuring device 1, and the three-dimensional shape measuring device 1 Shape data processing device 3 for reducing predetermined three-dimensional shape data using the data reduction method according to the present invention and performing predetermined data processing, and an external storage device for storing the three-dimensional shape data processed by the shape data processing device 3 4. Using the three-dimensional shape data after the data reduction, a display device 5 for displaying a three-dimensional shape image of the measurement object G such as a polygon model and the three-dimensional shape data processed by the shape data processing device 3 are used. CAD / CAM (computer aided des)
ign and computer aided manufacturing).

【0033】三次元形状計測装置1は共役オートフォー
カスシステムを用いて測定対象物Gの表面形状の計測を
行うものである。三次元形状計測装置1は、図2に示す
ように、照明光を発生する照明部101、照明部101
からの照明光を測定対象物Gに照射するとともに、測定
対象物Gで反射した照明光を受光部103に導く共焦点
型光学系102、測定対象物Gを反射した照明光を受光
し、電気信号に光電変換して出力する受光部103、こ
の共焦点型光学系102(以下、光学系102と呼
ぶ。)を透過した測定対象物Gからの反射光を分光して
受光部103に導くビームスプリッタ104及び受光部
103から出力される受光信号を用いて測定対象物Gの
表面の位置座標を算出する演算部105からなる基本構
成を有している。
The three-dimensional shape measuring apparatus 1 measures the surface shape of the measuring object G using a conjugate autofocus system. As shown in FIG. 2, the three-dimensional shape measuring apparatus 1 includes an illumination unit 101 that generates illumination light, an illumination unit 101.
The illumination light reflected from the measurement object G is irradiated onto the measurement object G, and the illumination light reflected from the measurement object G is guided to the light receiving unit 103. A light receiving unit 103 that photoelectrically converts the signal into a signal and outputs the signal. A beam that splits the reflected light from the measurement target G that has passed through the confocal optical system 102 (hereinafter, referred to as the optical system 102) and guides the reflected light to the light receiving unit 103. It has a basic configuration including a calculation unit 105 that calculates the position coordinates of the surface of the measurement object G using the light reception signal output from the splitter 104 and the light reception unit 103.

【0034】測定対象物Gの三次元形状は当該測定対象
物Gを三次元形状装置1の前方に配置された測定テーブ
ル106に載置し、当該測定テーブル106を高さ方向
に所定のピッチで昇降させつつ、各高さ位置で測定対象
物Gの表面の凹凸を計測することにより行なわれる。す
なわち、測定対象物Gの高さ方向をY方向、光学系10
2の光軸方向をZ方向、Y方向及びZ方向に直交する方
向をX方向とすると、測定対象物GのY座標を所定のピ
ッチで変化させつつ、各Y座標の位置で測定対象物Gの
Z座標を計測することにより測定対象物Gの三次元形状
が計測される。そして、三次元形状計測装置1で計測さ
れた測定対象物Gの三次元形状データ(x,y,z)は
形状データ処理装置3に入力される。
The three-dimensional shape of the measuring object G is set on a measuring table 106 disposed in front of the three-dimensional shape device 1 and the measuring table 106 is placed at a predetermined pitch in the height direction. The measurement is performed by measuring the unevenness of the surface of the measurement object G at each height position while moving up and down. That is, the height direction of the measurement object G is set in the Y direction,
Assuming that the optical axis direction 2 is the Z direction, the Y direction, and the direction orthogonal to the Z direction is the X direction, the Y coordinate of the measurement object G is changed at a predetermined pitch while the measurement object G is positioned at each Y coordinate. The three-dimensional shape of the measurement object G is measured by measuring the Z coordinate of. Then, the three-dimensional shape data (x, y, z) of the measurement target G measured by the three-dimensional shape measuring device 1 is input to the shape data processing device 3.

【0035】なお、三次元計測装置1はX軸と平行に配
置されたラインセンサからなる光電変換素子103aを
備え、この光電変換素子103aの各画素毎(各画素位
置がX座標に相当)にその受光信号を用いて測定対象物
Gの表面の位置座標(Z座標)を計測するようなってい
る。このため、光電変換素子103a全体に測定対象物
Gからの反射光が入射されるように、照明部101から
はX方向に延びるスリット状の照明光が発光される。
The three-dimensional measuring apparatus 1 includes a photoelectric conversion element 103a composed of a line sensor arranged parallel to the X axis, and for each pixel of the photoelectric conversion element 103a (each pixel position corresponds to the X coordinate). The position coordinates (Z coordinate) of the surface of the measuring object G are measured using the light receiving signal. Therefore, the illumination unit 101 emits slit-shaped illumination light extending in the X direction so that the reflected light from the measurement target G is incident on the entire photoelectric conversion element 103a.

【0036】測定対象物GのZ座標は以下のように計測
される。まず、光学系102の像側の焦点位置に配置さ
れた照明部101からX方向に延びるスリット状の照明
光を発光させる。この照明光は光学系102の物体側の
焦点位置に集光され、その焦点位置にX方向に延びるラ
イン光が形成される。次に、この状態で光学系102の
物体側の焦点位置(すなわち、ライン光)を光軸方向に
当該焦点位置が測定対象物Gの内部に至るまで移動させ
つつ、所定の周期で光電変換素子103aの露光を繰り
返す。そして、各露光位置で受光された受光信号のレベ
ルを用いて、演算部105で最大レベルとなる露光位置
を光電変化素子103aの各画素毎に算出し、その位置
を測定対象物Gの表面のZ座標とする。
The Z coordinate of the measuring object G is measured as follows. First, a slit-shaped illumination light extending in the X direction is emitted from the illumination unit 101 disposed at the focal position on the image side of the optical system 102. The illumination light is condensed at a focus position on the object side of the optical system 102, and a line light extending in the X direction is formed at the focus position. Next, in this state, the object-side focal position of the optical system 102 (that is, line light) is moved in the optical axis direction until the focal position reaches the inside of the measurement object G, and the photoelectric conversion element is moved at a predetermined cycle. The exposure of 103a is repeated. Then, using the level of the light-receiving signal received at each exposure position, the calculation unit 105 calculates the exposure position having the maximum level for each pixel of the photoelectric conversion element 103a, and calculates the position on the surface of the measurement object G. Let it be the Z coordinate.

【0037】形状データ処理装置3は、ポリゴン生成部
31、データ削減部32、許容値入力部33及びデータ
出力部34を備えている。ポリゴン生成部31は三次元
形状計測装置1から入力された測定対象物Gの三次元形
状データ(x,y,z)に基づいて測定対象物Gのポリ
ゴンモデルを生成するものである。データ削減部32は
ポリゴンモデルのエッジ収縮もしくは面収縮により三次
元形状データの削減を行うものである。すなわち、図3
に示すように、計測データに基づく精密なポリゴンモデ
ルAを所定の許容誤差範囲内でポリゴンモデルBに近似
化するように、ポリゴンモデルAの格子点(三次元形状
データ)を適当に削減するものである。
The shape data processing device 3 includes a polygon generation unit 31, a data reduction unit 32, an allowable value input unit 33, and a data output unit 34. The polygon generation unit 31 generates a polygon model of the measurement target G based on the three-dimensional shape data (x, y, z) of the measurement target G input from the three-dimensional shape measurement device 1. The data reduction unit 32 reduces three-dimensional shape data by contracting edges or surfaces of the polygon model. That is, FIG.
As shown in (1), the number of grid points (three-dimensional shape data) of the polygon model A is appropriately reduced so that the precise polygon model A based on the measurement data is approximated to the polygon model B within a predetermined allowable error range. It is.

【0038】データ削減部32は、後述するデータ削減
処理を実行するため、評価値演算部321、評価値ソー
ト部322及びエッジ/面収縮処理部323を備えてい
る。
The data reduction section 32 includes an evaluation value calculation section 321, an evaluation value sorting section 322, and an edge / plane contraction processing section 323 in order to execute a data reduction process described later.

【0039】評価値演算部321は、2個以上の格子点
を集結して1個の格子点に置換することによりポリゴン
モデルを構成するエッジ又は面を収縮する(すなわち、
ポリゴンモデルの近似化を図る)に当たり、各エッジ又
は各面の収縮の可否を判定するための評価値を算出する
ものである。この評価値については後述する。
The evaluation value calculation unit 321 shrinks the edges or faces constituting the polygon model by collecting two or more grid points and replacing them with one grid point (ie,
In order to approximate the polygon model), an evaluation value for determining whether or not each edge or each surface is contracted is calculated. This evaluation value will be described later.

【0040】評価値ソート部322は評価値演算部32
1で各エッジ毎もしくは各面毎に算出された複数の評価
値を小さい順もしくは大きい順に並べ替えることで最小
の評価値を算出するものである。エッジ/面収縮処理部
323は評価値ソート部322で算出された最小評価値
を許容値入力部33から入力された許容値と比較し、許
容値以下であるとき、その最小評価値に対応するエッジ
もしくは面の収縮処理を行うものである。なお、評価値
及びエッジ収縮方法については後述する。
The evaluation value sorting unit 322 includes the evaluation value calculation unit 32
The minimum evaluation value is calculated by rearranging a plurality of evaluation values calculated for each edge or each surface in ascending or descending order in step 1. The edge / surface contraction processing unit 323 compares the minimum evaluation value calculated by the evaluation value sorting unit 322 with the allowable value input from the allowable value input unit 33, and when the value is equal to or smaller than the allowable value, the edge / surface contraction processing unit 323 corresponds to the minimum evaluation value. The edge or surface is contracted. The evaluation value and the edge contraction method will be described later.

【0041】許容値入力部33は上述のようにエッジ収
縮もしくは面収縮の可否を判定するための許容値を操作
者が入力するためのものである。この許容値はポリゴン
モデルを近似化するに当たり、エッジ収縮もしくは面収
縮を行ってもポリゴンモデルの特徴部分への影響が少な
いとされる許容範囲に相当し、操作者によって測定対象
物Gの形状に応じて適宜入力される。
The allowable value input section 33 is for the operator to input an allowable value for determining whether or not edge contraction or surface contraction is possible. This allowable value corresponds to an allowable range in which, even when edge contraction or surface contraction is performed, the influence on the characteristic portion of the polygon model is small when approximating the polygon model. It is input as appropriate.

【0042】データ出力部34はデータを削減された三
次元形状データ(近似化されたポリゴンモデルを構成す
る三次元形状データ)を外部記憶装置4、表示装置5、
外部処理装置6に出力するインターフェースである。
The data output unit 34 outputs the reduced three-dimensional shape data (three-dimensional shape data constituting the approximated polygon model) to the external storage device 4, the display device 5,
An interface for outputting to the external processing device 6.

【0043】外部記憶装置4は磁気ディスク、光ディス
ク、磁気光ディスク等の外部記録媒体にデータを記録す
るもので、形状データ処理装置3から三次元形状データ
が入力されると、所定のファイル形式で外部記録媒体に
記録する。
The external storage device 4 records data on an external recording medium such as a magnetic disk, an optical disk, or a magnetic optical disk. When three-dimensional shape data is input from the shape data processing device 3, the external storage device 4 stores the data in a predetermined file format. Record on a recording medium.

【0044】表示装置5はブラウン管、液晶表示デバイ
ス等の電子ディスプレイ装置からなる表示装置である。
表示装置5に形状データ処理装置3から三次元形状デー
タが入力されると、そのデータに基づいて近似化された
測定対象物Gのポリゴンモデルの画像が表示される(図
3のポリゴンモデルBを参照)。
The display device 5 is a display device including an electronic display device such as a cathode ray tube and a liquid crystal display device.
When the three-dimensional shape data is input from the shape data processing device 3 to the display device 5, an image of the polygon model of the measuring object G approximated based on the data is displayed (the polygon model B in FIG. reference).

【0045】外部処理装置6は、例えば測定対象物Gの
表面形状と略同一の形状を有する金型や模型を製作する
装置である。外部処理装置6に形状データ処理装置3か
ら三次元形状データが入力されると、その三次元形状デ
ータに基づいてワークが切削されて金型等が自動製作さ
れる。
The external processing device 6 is, for example, a device for producing a mold or a model having substantially the same shape as the surface shape of the measuring object G. When the three-dimensional shape data is input from the shape data processing device 3 to the external processing device 6, the workpiece is cut based on the three-dimensional shape data, and a mold or the like is automatically manufactured.

【0046】次に、本発明に係るデータ削減方法を説明
する。
Next, a data reduction method according to the present invention will be described.

【0047】図4はエッジ収縮によるデータ削減方法の
概念図である。また、図5は面収縮によるデータ削減方
法の概念図である。
FIG. 4 is a conceptual diagram of a data reduction method by edge contraction. FIG. 5 is a conceptual diagram of a data reduction method by surface contraction.

【0048】エッジ収縮によるデータ削減方法は、図4
に示すようにポリゴンモデルが格子点v1〜v10で構成
されている場合、例えば格子点v1と格子点v2とを結ぶ
エッジEd12を収縮するように両格子点v1,v2を格子
点v1’に集結させてデータ数を削減する方法である。
FIG. 4 shows a data reduction method based on edge contraction.
If the polygon model as shown in is composed of grid points v 1 to v 10, for example, grid point v 1 and both the lattice point v 1 to contract the edges Ed 12 connecting the lattice points v 2, v 2 Are gathered at the grid point v 1 ′ to reduce the number of data.

【0049】エッジ収縮によるデータ削減方法(以下、
エッジ収縮法と略称する。)では、まず、全てのエッジ
Edij(i,j=1,2,…10。但し、i≠jで格子
点が互いに隣接する組合わせ)についてエッジ収縮によ
るポリゴンモデルの形状変化への影響を評価する評価値
を算出し、最小の評価値が許容値以下である場合にその
評価値に対応するエッジEdijの両端の格子点vi,vj
を所定の格子点vi’に集結してデータの削減が行なわ
れる。
Data reduction method by edge shrinkage (hereinafter referred to as
Abbreviated as the edge shrinkage method. ), First, for all edges Ed ij (i, j = 1, 2,... 10, where i ≠ j is a combination of lattice points adjacent to each other), the influence of the edge contraction on the shape change of the polygon model is described. calculating an evaluation value for evaluating the minimum of the evaluation grid points at both ends of the edge Ed ij which value corresponds to the evaluation value is equal to or less than the allowable value v i, v j
Are collected at a predetermined grid point v i ′ to reduce data.

【0050】次に、格子点vi,vjを格子点vi’に集
結したポリゴンモデル(近似化されたポリゴンモデル)
について同様の方法でエッジの収縮が行われ、更にデー
タの削減が行なわれる。そして、以下同様の方法でエッ
ジ収縮後のポリゴンモデルにつきエッジ収縮ができなく
なるまで1つずつエッジ収縮を行って(すなわち、最小
評価値が許容値よりも大きくなるまでポリゴンモデルの
近似化を繰り返して)、データの削減が行われる。
Next, gather the polygon model grid points v i, the v j to the lattice point v i '(approximated polygon model)
Is performed in a similar manner, and the data is further reduced. Then, in the same manner, the edge contraction is performed on the polygon model after the edge contraction one by one until the edge contraction becomes impossible (that is, the approximation of the polygon model is repeated until the minimum evaluation value becomes larger than the allowable value). ), Data reduction is performed.

【0051】なお、格子点vi’は、上述した論文「3
次元ポリゴンモデルの階層的近似」に示されるように、
例えばエッジEdijの中点等の格子点vi,vj間の適所
に設定される近似点である。
It should be noted that the grid point v i ′ corresponds to the above-mentioned article “3.
As shown in "Hierarchical approximation of three-dimensional polygon model",
For example the grid points of the middle point or the like of the edge Ed ij v i, an approximation point set in place between v j.

【0052】面収縮によるデータ削減方法(以下、面収
縮法と略称する。)は、図5に示すようにポリゴンモデ
ルが格子点v1〜v11で構成されている場合、例えば格
子点v1,格子点v2及び格子点v3で囲まれた面P123
除去するように格子点v1,v2,v3を格子点v1’に集
結させてデータ数を削減する方法である。
[0052] surface shrinkage data reduction method (hereinafter, abbreviated as a surface contraction method.) By, when the polygon model as shown in FIG. 5 is constituted by a lattice point v 1 to v 11, for example, lattice point v 1 is a method to reduce the number of data grid points v 1, v 2, v 3 is gathered at the lattice point v 1 'to remove surface P 123 surrounded by the grid points v 2 and the lattice point v 3 .

【0053】面収縮によるデータ削減方法も基本的にエ
ッジ収縮によるデータ削減方法と同様の手順で行なわれ
る。すなわち、まず、全ての面Pijk(i,j,k=
1,2,…10。但し、i≠j≠kで格子点が互いに隣
接する組合わせ)について面収縮によるポリゴンモデル
の形状変化への影響を評価する評価値を算出し、最小の
評価値が許容値以下である場合にその評価値に対応する
面Pijkを構成する格子点vi,vj,vkを所定の格子点
i’に集結してデータの削減が行なわれ、以下同様の
方法で面収縮後のポリゴンモデルにつき面収縮ができな
くなるまで1つずつ面収縮を行ってデータの削減が行わ
れる。
The data reduction method based on surface contraction is basically performed in the same procedure as the data reduction method based on edge contraction. That is, first, all the surfaces P ijk (i, j, k =
1,2, ... 10. However, an evaluation value for evaluating the influence of the surface shrinkage on the shape change of the polygon model is calculated for a combination (i ≠ j ≠ k where the lattice points are adjacent to each other), and when the minimum evaluation value is equal to or smaller than the allowable value. lattice point v i constituting the surface P ijk corresponding to the evaluation value, v j, v k a reduction of gathered data in a predetermined grid point v i 'is carried out, the same method after the surface shrinkage below Data is reduced by performing surface contraction one by one until the surface contraction of the polygon model becomes impossible.

【0054】エッジ収縮法もしくは面収縮法によって三
次元形状データを順次削減した場合、データ削減処理後
の被測定物Gを構成する三次元形状データは三次元形状
計測装置1で実測された被測定物Gの三次元形状データ
とは異なり、近似された三次元形状データとなる。この
ため、実測された三次元形状データで構成されるポリゴ
ンモデル(以下、最初のポリゴンモデルという。)に対
するデータ削減後のポリゴンモデル(以下、近似化され
たポリゴンモデルという。)の誤差を管理しながらデー
タ削減処理を行う必要がある。
When the three-dimensional shape data is sequentially reduced by the edge shrinkage method or the surface shrinkage method, the three-dimensional shape data constituting the DUT after the data reduction processing is the measured data actually measured by the three-dimensional shape measuring apparatus 1. Unlike the three-dimensional shape data of the object G, the three-dimensional shape data is approximated. For this reason, an error of a polygon model (hereinafter, referred to as an approximated polygon model) after data reduction with respect to a polygon model (hereinafter, referred to as an initial polygon model) composed of actually measured three-dimensional shape data is managed. It is necessary to perform data reduction processing.

【0055】本実施形態に係るデータ削減方法では、例
えばエッジ収縮を繰り返して、例えば図6に示すように
格子点a,b,c(実測された三次元形状データ)がそ
れぞれ格子点a’,b’,c’に近似され、三角形ポリ
ゴンPabcが三角形ポリゴンPabc’に近似されるとする
と、近似後の三角形ポリゴンPabc’を含む面がこの面
の近似処理に関与する最初の格子点a,b,cから離れ
ていく具合を誤差として管理するようにしている。
In the data reduction method according to the present embodiment, for example, edge contraction is repeated, and, for example, as shown in FIG. 6, grid points a, b, and c (actually measured three-dimensional shape data) are changed to grid points a ′, Assuming that the triangle polygon P abc is approximated to b ′ and c ′ and the triangular polygon P abc ′ is approximated to the triangular polygon P abc ′, the surface including the approximated triangular polygon P abc ′ is the first grid point involved in the approximation processing of this surface. The degree of separation from a, b, and c is managed as an error.

【0056】なお、図6の例では、説明の便宜上、近似
処理に関与する格子点を格子点a,b,cとしたが、実
際の処理では、例えば格子点aが格子点a’に集結され
ていく過程で格子点a以外の格子点(実測データ)が含
まれているので、上述した誤差にはこれらの格子点と三
角形ポリゴンPabc’との距離も含まれる。
In the example of FIG. 6, for convenience of explanation, the lattice points involved in the approximation processing are lattice points a, b, and c. However, in the actual processing, for example, the lattice point a is gathered at the lattice point a ′. During the process, grid points other than the grid point a (measured data) are included, and thus the above-mentioned error includes the distance between these grid points and the triangular polygon P abc ′.

【0057】次に、本実施形態に係るデータ削減方法に
適用される誤差の評価値について説明する。
Next, an error evaluation value applied to the data reduction method according to the present embodiment will be described.

【0058】一般に、三次元空間における平面pは、 A・x+B・y+C・z+D=0 …(3) 但し、A2+B2+C2=1 の方程式で表される。Generally, the plane p in the three-dimensional space is represented by the following equation: A × x + By + Cz + D = 0 (3) where A 2 + B 2 + C 2 = 1.

【0059】一方、三次元空間上の点vの座標を
(vx,vy,vz)とすると、点vと平面pとの距離d
は、 d=A・vx+B・vy+C・vz+D …(4) で算出され、行列式でベクトル表記すると、下記(5)
式のようになる。
On the other hand, if the coordinates of the point v in the three-dimensional space are (v x , v y , v z ), the distance d between the point v and the plane p is
Is calculated by d = A · v x + B · v y + C · v z + D (4).
It looks like an expression.

【0060】[0060]

【数7】 (Equation 7)

【0061】従って、距離dの2乗は、下記(6)式の
ようになる。
Accordingly, the square of the distance d is expressed by the following equation (6).

【0062】[0062]

【数8】 (Equation 8)

【0063】上記(6)式は、1つの平面pとこの平面
pに含まれない1個の点vとの距離dの2乗を示すもの
であるが、平面pに対して複数個の点v1,v2,…vm
がある場合、これらの点vi(i=1,2,…m)との
距離の2乗和Δ(p)は、下記(7)式のようになる。
The above equation (6) shows the square of the distance d between one plane p and one point v not included in this plane p. v 1 , v 2 , ... v m
, The sum of squares Δ (p) of the distances to these points v i (i = 1, 2,... M) is expressed by the following equation (7).

【0064】[0064]

【数9】 (Equation 9)

【0065】本実施形態に係るデータ削減方法において
は、例えばエッジ収縮によりデータ削減をする場合、あ
るエッジの収縮によって影響を受けるポリゴンモデルの
平面がn枚あるとする場合、それらの平面の全てについ
て、各平面とその平面への近似化のためにデータ削減処
理に関与した複数個の最初の格子点(元の三次元形状デ
ータ)との距離の離れ具合を評価するようにしているの
で、各平面毎に上記(7)式によって算出される距離の
2乗和Δ(p)を算出し、これらの総和をデータ削減処
理に関与した全ての格子点の総数Mで除した、下記
(8)式で示されるεを誤差の評価値としている。
In the data reduction method according to the present embodiment, for example, when data reduction is performed by edge contraction, when there are n polygon models that are affected by contraction of an edge, and when all the planes are Since the distance between each plane and a plurality of initial grid points (original three-dimensional shape data) involved in the data reduction processing for approximating the plane is evaluated, each plane is evaluated. The sum of squares Δ (p) of the distances calculated by the above equation (7) is calculated for each plane, and the sum of these is divided by the total number M of all grid points involved in the data reduction processing. Ε shown in the equation is used as the evaluation value of the error.

【0066】[0066]

【数10】 (Equation 10)

【0067】なお、上記(8)式において、Δ(pi
は、i番目の平面piに対する当該平面piの近似化に寄
与した全ての最初の格子点との距離の2乗和であり、m
iはその距離の2乗和における項数である。
In the above equation (8), Δ (p i )
Is the sum of squares of distances between all of the first grid point that contributed to the approximation of the plane p i for the i-th plane p i, m
i is the number of terms in the sum of squares of the distance.

【0068】また、上記(8)式の演算処理において
は、行列Kviは上記(6)式で示したように対称行列
となるので、最初の格子点viについて算出される行列
行列Kviは、対角元素とその対角元素より上側の元素
とをメモリに記憶させるようにするとよい。このように
すれば、演算処理に必要なメモリ容量を低減することが
できる。また、上記(8)式の分子の各要素miはi番
目の近似面piにおける距離の2乗和の項数であるが、
行列Kvの右下隅の元素は常に「1」であり、この距離
の2乗和の演算結果における行列ΣKvの右下隅の元素
はmiとなるから、この元素の値を利用して上記(8)
式の演算を行うようにするとよい。このようにすれば、
改めて項数miを算出する必要がなく、演算処理が容易
となる。
[0068] Further, in the calculation process of equation (8) is a matrix Kv i because a symmetrical matrix as shown in equation (6), matrix matrix Kv i calculated for the first grid point v i It is preferable to store a diagonal element and an element above the diagonal element in a memory. By doing so, the memory capacity required for the arithmetic processing can be reduced. Further, equation (8) Although the elements m i of the molecule is the number of terms of the sum of the squares of the distance in the i-th approximate surface p i,
The elements in the lower-right corner of the matrix Kv is always "1", since the elements in the lower-right corner of the matrix ΣKv in the square sum of the calculation results of the distance is m i, the using the value of this element (8 )
It is preferable to perform the operation of the expression. If you do this,
There is no need to re-calculate the number of terms m i, processing becomes easy.

【0069】なお、上記(7)式をある平面pに対する
誤差の評価に適用した場合、当該平面pに至るエッジ収
縮もしくは面収縮の処理過程で関与した最初の格子点v
iが特定されると、それらの格子点viの三次元形状デー
タから得られる行列Kviを加算したΣKviはそのエッ
ジ収縮もしくは面収縮における誤差の程度が示すパラメ
ータとなる。そこで、以下の説明ではこのΣKviを誤
差行列と呼ぶ。
When the above equation (7) is applied to the evaluation of an error with respect to a certain plane p, the first grid point v involved in the process of edge contraction or plane contraction to the plane p is processed.
If i is specified, ShigumaKv i obtained by adding the matrix Kv i obtained from the three-dimensional shape data of those grid points v i is the parameter indicating the degree of error in the edge shrinkage or surface shrinkage. Therefore, in the following description referred to the ShigumaKv i and error matrix.

【0070】次に、三次元形状データのデータ削減処理
の手順について、図7のフローチャートを用いて説明す
る。
Next, the procedure of the data reduction processing of the three-dimensional shape data will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0071】三次元形状計測装置1により取り込まれた
測定対象物Gの三次元形状データは、形状データ処理装
置3に入力され、まず、ポリゴン生成部31で三角形の
ポリゴンモデルが生成される(#1)。また、操作者に
より許容値入力部33からエッジ収縮処理の可否を判定
するための許容値が入力される(#3)。
The three-dimensional shape data of the measuring object G captured by the three-dimensional shape measuring device 1 is input to the shape data processing device 3, and first, a polygon model of a triangle is generated by the polygon generating unit 31 (#). 1). Further, the operator inputs an allowable value from the allowable value input unit 33 for determining whether or not the edge contraction processing is possible (# 3).

【0072】続いて、評価値演算部321で最初のポリ
ゴンモデルの全エッジについてエッジ収縮した場合の評
価値εj(j=1,2,…N,Nはエッジ総数)が上記
(8)式により算出される(#5)。例えば図4の例で
は、エッジEd1r(r=2〜5,9,10)、Ed
2s(s=5,6,…9)、Edtt+1(t=3,4,…1
0、但し、t+1=11はt+1=3とする。)につい
てエッジ収縮した場合の評価値εj(j=1,2,…1
9)が算出される。
Subsequently, the evaluation value ε j (j = 1, 2,..., N, N is the total number of edges) when all edges of the first polygon model are contracted by the evaluation value calculation unit 321 is calculated by the above equation (8). (# 5). For example, in the example of FIG. 4, the edges Ed 1r (r = 2 to 5, 9, 10), Ed
2s (s = 5, 6,... 9), Ed tt + 1 (t = 3, 4 ,.
0, where t + 1 = 11 is set to t + 1 = 3. ), The evaluation value ε j (j = 1, 2,.
9) is calculated.

【0073】このとき、例えば格子点v1,v2を格子点
1’に集結してエッジEd12を収縮した場合、最初の
面は全て変形し、格子点v1’とエッジ収縮に関係しな
い格子点v3〜v10とによって8枚の平面面p1,p2
…p10(以下、変形後の平面を近似面という。)が形成
されるが、これらの近似面pk(k=1,2,…8)に
ついてそれぞれ距離の2乗和Δ(pk)(k=1,2,
…8)が算出されるとともに、これらの距離の2乗和Δ
(pk)全体に含まれる要素の総数Mが算出され、上記
(8)式によりエッジEd12の収縮処理における評価値
ε(Ed12)が算出される。なお、評価値ε(Ed12
は下記(9)式のようになる。
At this time, for example, when the grid points v 1 and v 2 are gathered at the grid point v 1 ′ and the edge Ed 12 is contracted, the first surface is all deformed, and the relation between the grid point v 1 ′ and the edge contraction is obtained. not flat surface p 1 of eight by the lattice point v 3 ~v 10, p 2,
... p 10 (hereinafter. Referred approximate surface plane after deformation) but are formed, these approximate surface p k (k = 1,2, ... 8) each square sum of distances Δ for (p k) (K = 1, 2,
.. 8) are calculated and the sum of squares of these distances Δ
Total number M of (p k) elements contained in the whole is calculated, the (8) the evaluation value in the shrinking of the edge Ed 12 by equation epsilon (Ed 12) is calculated. The evaluation value ε (Ed 12 )
Is given by the following equation (9).

【0074】[0074]

【数11】 [Equation 11]

【0075】このとき、例えば平面p1は格子点v1’,
3,v4によって構成されるが、格子点v1,v2
3,v4が実測データである場合はエッジ収縮に関与し
た格子点はv1,v2だけであるから、距離の2乗和Δ
(p1)はこれらの格子点v1,v2についての誤差行列
(Kv1+Kv2)を用いて上記(7)式により算出され
る。この状態で格子点v1’が更に他の格子点vm(図示
しない実測データ)とともに格子点v1”(図示してい
ない)に集結されて近似面p1が近似面p1’(図示して
いない)に近似された場合、この近似面p1’に至るエ
ッジ収縮に関与した格子点はv1,v2,vmとなるか
ら、距離の2乗和Δ(p1’)はこれらの格子点v 1,v
2,vmについての誤差行列(Kv1+Kv2+Kvm)を
用いて上記(7)式により算出されることになる。
At this time, for example, the plane p1Is the grid point v1’,
vThree, VFourIs composed of1, VTwo,
vThree, VFourIs related to edge contraction when
The lattice point is v1, VTwo, The sum of squares of the distances Δ
(P1) Indicates these lattice points v1, VTwoError matrix for
(Kv1+ KvTwo) Is calculated by the above equation (7).
You. In this state, the grid point v1’Is another grid point vm(Shown
Not measured data) and grid point v1”(Shown
) And the approximate surface p1Is the approximate surface p1’(Shown
), This approximation plane p1
The grid points involved in the edge contraction are v1, VTwo, VmWill be
From the sum of squares of distance Δ (p1′) Indicates that these grid points v 1, V
Two, VmError matrix (Kv1+ KvTwo+ Kvm)
And is calculated by the above equation (7).

【0076】この2回目のエッジ収縮では、実質的に格
子点v1’の誤差行列Kv1’を(Kv1+Kv2)として
格子点v1’の誤差行列Kv1’と格子点vmの誤差行列
Kvmとで上記(7)式により距離の2乗和Δ(p1’)
を算出することになる。
[0076] In this second edge shrinkage, substantially the 'error matrix Kv 1' lattice point v 1 (Kv 1 + Kv 2 ) as lattice points v 1 and the lattice point v m 'error matrix Kv 1 of' With the error matrix Kv m , the sum of squares of the distance Δ (p 1 ′) according to the above equation (7)
Is calculated.

【0077】従って、エッジ収縮処理の過程における一
般論では、図4において、格子点v 1,v2,v3,v4
実測データでなく、エッジ収縮によって生成されたデー
タであるとすれば、各格子点v1,v2,v3,v4に対す
る誤差行列をそれぞれKv1,Kv2,Kv3,Kv4とす
ると、近似面p1を構成する格子点v1’に対する誤差行
列Kv1’をKv1’=Kv1+Kv2とし、近似面p1
構成する3個の格子点v1’,v3,v4の誤差行列K
1’,Kv3,Kv4を加算して得られる誤差行列Kp1
(=Kv1’+Kv3+Kv4=Kv1+Kv2+Kv3+K
4)を用いて上記(7)式により近似面p1について距
離の2乗和Δ(p1)が算出される。
Therefore, in the process of the edge contraction processing,
In general terms, in FIG. 1, VTwo, VThree, VFourTo
Data generated by edge shrinkage, not measured data
, Each grid point v1, VTwo, VThree, VFourAgainst
Kv1, KvTwo, KvThree, KvFourToss
Then the approximate surface p1Lattice point v1
Column Kv1’To Kv1’= Kv1+ KvTwoAnd the approximate surface p1To
Three grid points v1’, VThree, VFourError matrix K
v1’, KvThree, KvFourError matrix K obtained by addingp1
(= Kv1'+ KvThree+ KvFour= Kv1+ KvTwo+ KvThree+ K
vFour) And the approximate surface p by the above equation (7).1About distance
Sum of squares of separation Δ (p1) Is calculated.

【0078】なお、距離の2乗和Δ(p1)の算出式
は、 Δ(p1)=P1 T・Kp1・P1 …(10) となる。ここに、P1は近似面p1の列ベクトル表記、m
1は誤差行列Kp1に含まれる誤差行列Kvの総数であ
る。
The formula for calculating the sum of squares of distance Δ (p 1 ) is as follows: Δ (p 1 ) = P 1 T · K p1 · P 1 (10) Here, P 1 is a column vector notation of the approximate plane p 1 , m
1 is the total number of error matrices Kv included in the error matrix K p1 .

【0079】そして、近似面p2,p3,…p8について
も上述した近似面p1と同様の方法で距離の2乗和Δ
(p2),Δ(p3),…Δ(p8)が算出され、これら
を上記(9)式に代入してエッジEd12の収縮における
誤差評価値ε(Ed12)が算出される。
[0079] Then, approximate surface p 2, p 3, ... 2 sum of squares of distances in the same manner as in approximate surface p 1 described above also p 8 delta
(P 2 ), Δ (p 3 ),..., Δ (p 8 ) are calculated, and these are substituted into the above equation (9) to calculate an error evaluation value ε (Ed 12 ) in contraction of the edge Ed 12. .

【0080】そして、同様の方法で他のエッジEd1r
Ed2s、Edtt+1についてもエッジ収縮をした場合の誤
差評価値ε(Ed1r),ε(Ed2s)、ε(Edtt+1
が算出される。
Then, the other edges Ed 1r ,
Error evaluation values ε (Ed 1r ), ε (Ed 2s ), and ε (Ed tt + 1 ) when Ed 2s and Ed tt + 1 are also subjected to edge contraction.
Is calculated.

【0081】続いて、評価値ソート部322で誤差評価
値εjのソーティングが行われ(#7)、最小の評価値
Min{εj}がステップ#3で入力された許容値以下
であるか否かが判別される(#9)。最小評価値Min
{εj}が許容値よりも大きければ(#9でNO)、全
てのエッジについてエッジ収縮した場合の形状変化が許
容できない程大きいので、エッジ収縮によるデータ削減
処理を終了する。一方、最小評価値Min{εj}が許
容値以下であれば(#9でYES)、エッジ/面収縮処
理部323でその最小評価値Min{εj}に対応する
エッジの収縮処理が行われる(#11)。例えば図4に
おいて、最小評価値Min{εj}がε(Ed12)であ
れば、同図に示すようにエッジEd12の収縮処理が行わ
れる。
Subsequently, sorting of the error evaluation values ε j is performed by the evaluation value sorting unit 322 (# 7), and whether the minimum evaluation value Min {ε j } is equal to or smaller than the allowable value input in step # 3. It is determined whether or not it is (# 9). Minimum evaluation value Min
If {ε j } is larger than the permissible value (NO in # 9), the shape change when all the edges are contracted is unacceptably large, and the data reduction process by edge contraction is terminated. On the other hand, if the minimum evaluation value Min {ε j } is equal to or smaller than the allowable value (YES in # 9), the edge / surface contraction processing unit 323 performs the contraction processing of the edge corresponding to the minimum evaluation value Min {ε j }. (# 11). For example, in FIG. 4, if the minimum evaluation value Min {ε j } is ε (Ed 12 ), the contraction processing of the edge Ed 12 is performed as shown in FIG.

【0082】続いて、エッジ収縮後のポリゴンモデルに
ついて当該エッジ収縮処理の影響を受けたエッジについ
て再度、誤差評価値εq(q=1,2,…)が算出され
た後(#13)、ステップ#7に戻り、これらの誤差評
価値εqのうち、最小の誤差評価値Min{εq}が算出
され、それに対応するエッジの収縮処理が行われる(#
7〜#11)。以下、1本ずつエッジ収縮処理を繰り返
し(#7〜#13のループ)、最小評価値Min
{εq}が許容値より大きくなった時点でデータ削減処
理を終了する(#9でNO)。
Subsequently, after the error evaluation value ε q (q = 1, 2,...) Is calculated again for the edge affected by the edge contraction processing on the polygon model after the edge contraction (# 13), Returning to step # 7, the minimum error evaluation value Min {ε q } among these error evaluation values ε q is calculated, and the corresponding edge contraction processing is performed (#
7 to # 11). Thereafter, the edge contraction processing is repeated one by one (loop of # 7 to # 13), and the minimum evaluation value Min
When {ε q } becomes larger than the allowable value, the data reduction processing ends (NO in # 9).

【0083】従って、このようなデータ削減処理を行う
ことにより、データ削減後のポリゴンモデルは、最初の
ポリゴンモデルに対して最初の計測データに対する誤差
評価値εが許容値以下となるように近似化される。
Therefore, by performing such data reduction processing, the polygon model after data reduction is approximated to the first polygon model such that the error evaluation value ε for the first measurement data is equal to or smaller than the allowable value. Is done.

【0084】上記のように本実施の形態にかかるデータ
削減方法では、エッジ収縮もしくは面収縮により近似化
されるポリゴンモデルの面が最初の格子点(計測された
三次元形状データ)に対してどの程度の離れ具合となる
かを誤差の評価値としているので、直感的にも解り易い
評価基準でデータ削減処理を行うことができる。
As described above, in the data reduction method according to the present embodiment, the surface of the polygon model approximated by edge contraction or surface contraction is determined with respect to the first lattice point (measured three-dimensional shape data). Since the degree of deviation is set as the evaluation value of the error, the data reduction processing can be performed in an intuitively easy-to-understand evaluation standard.

【0085】また、その評価値が所定の許容誤差範囲内
となるようにデータ削減を行うようにしているので、近
似後のポリゴンモデルを構成する三次元形状データの誤
差を比較的正確に管理しつつデータ削減処理を高速に行
うことができる。
Further, since the data is reduced so that the evaluation value falls within a predetermined allowable error range, the error of the three-dimensional shape data constituting the approximated polygon model can be managed relatively accurately. In addition, the data reduction processing can be performed at high speed.

【0086】特に、計測された三次元形状データにラン
ダムなノイズのデータが混入した場合や多数の格子点を
1点に集結してデータ削減を行う場合にも誤差評価値の
信頼性の低下を抑えることができる。
In particular, even when random noise data is mixed into the measured three-dimensional shape data, or when a large number of grid points are collected into one point to reduce the data, the reliability of the error evaluation value is reduced. Can be suppressed.

【0087】図8及び図9は、計測された三次元形状デ
ータにランダムなノイズのデータが混入した場合の誤差
評価方法を従来の誤差評価方法と比較したものである。
FIGS. 8 and 9 show a comparison of the error evaluation method in the case where random noise data is mixed with the measured three-dimensional shape data with the conventional error evaluation method.

【0088】図8は、ランダムなノイズのデータによっ
てポリゴンモデルに不連続面が生じている部分(断面で
表示している。)のエッジ収縮を示す図である。同図に
示すように、ポリゴンモデル表面の不連続な凸凹が大き
く生じている部分の格子点v 1,v2を略中心の格子点v
1’に集結した場合、上記従来の論文「Surface Simpli
fication Using Quadric Error Metrics」に示され
るデータ削減方法では、図9に示すように格子点v1
から、例えば格子点v1,v4を含む面p14と格子点
2,v5を含む面p25への距離d1’,d2’を誤差評価
の基礎としているので、感覚的な近似誤差に対して誤差
評価値は小さい目に算出されるのに対し、本実施形態に
係るデータ削減方法では、例えば格子点v1,v2からの
格子点v1’,v4,v5を含む平面p45への距離d1,d
2を誤差評価の基礎としているので、誤差評価値は感覚
的な近似誤差に比較的合致し、小さい目に算出されるこ
とはない。
FIG. 8 shows a case where random noise data is used.
Where the polygon model has a discontinuous surface
it's shown. FIG. 7) is a diagram showing edge contraction. In the figure
As shown, the discontinuity of the polygon model surface
Lattice point v 1, VTwoTo the lattice point v at the approximate center
1’, The previous paper“ Surface Simpli
fication Using Quadric Error Metrics "
In the data reduction method, as shown in FIG.1
From the grid point v1, VFourPlane p containing14And grid points
vTwo, VFivePlane p containingtwenty fiveDistance d to1’, DTwo
Error, because of the perceptual approximation error
While the evaluation value is calculated for the smaller eye,
In such a data reduction method, for example, a grid point v1, VTwofrom
Grid point v1’, VFour, VFivePlane p containing45Distance d to1, D
TwoIs used as the basis for error evaluation, so the error
Is relatively consistent with the approximate
And not.

【0089】図10、図11及び図12は、多数の格子
点を1点に集結した場合の誤差評価方法を従来の誤差評
価方法と比較したものである。
FIGS. 10, 11 and 12 show a comparison of the error evaluation method when a large number of grid points are gathered into one point with the conventional error evaluation method.

【0090】図10は、8個の格子点v1,v2,…v8
でジグザグな面(断面で表示している。)が形成されて
いるポリゴンモデルの当該ジグザグ面の収縮を示す図で
ある。同図に示すように、格子点v1,v2,…v6を格
子点v7,v8の略中心の格子点v1’に集結した場合、
上記従来の論文「Surface Simplification Using Qua
dric Error Metrics」に示されるデータ削減方法で
は、図11に示すように格子点v1’から最初のポリゴ
ンモデルのジクザグな各面p71,p12,p23,p3 4,p
45,p56,p68への距離d1’,d2’,…d6’を誤差
評価の基礎としているので、感覚的な近似誤差に対して
誤差の評価値は大きい目に算出されるのに対し、本実施
形態に係るデータ削減方法では、例えば各格子点v1
2,…v6からの格子点v1’,v7,v8を含む平面p
78への距離d1,d2,…d6を誤差評価の基礎としてい
るので、誤差の評価値は感覚的な近似誤差に比較的合致
し、大きい目に算出されることはない。
FIG. 10 shows eight grid points v1, VTwo, ... v8
And a zigzag surface (shown in cross section) is formed
Figure showing the contraction of the zigzag surface of the polygon model
is there. As shown in FIG.1, VTwo, ... v6Case
Child point v7, V8The lattice point v at the approximate center of1
The above-mentioned conventional paper `` Surface Simplification Using Qua
dric Error Metrics ”
Is the grid point v as shown in FIG.1’First polygo
The zigzag faces p of the model71, P12, Ptwenty three, PThree Four, P
45, P56, P68Distance d to1’, DTwo’,… D6’Error
Because it is the basis of the evaluation,
The evaluation value of the error is calculated to be larger,
In the data reduction method according to the embodiment, for example, each grid point v1,
vTwo, ... v6Grid point v from1’, V7, V8Plane p containing
78Distance d to1, DTwo, ... d6Is used as the basis for error evaluation.
Therefore, the error evaluation value relatively matches the intuitive approximation error
However, it is not calculated to the larger eye.

【0091】図13は、三次元形状データのデータ削減
処理手順の変形例を示すフローチャートである。
FIG. 13 is a flowchart showing a modification of the data reduction processing procedure for three-dimensional shape data.

【0092】図7に示すデータ削減処理手順では、エッ
ジ収縮処理を行う毎にそのエッジ収縮により影響を受け
たエッジについて再度、評価値εを算出し、その評価値
εに基づいて次のエッジ収縮処理を行うようにしていた
が、図13に示すデータ削減処理手順は、エッジ収縮に
より影響を受けたエッジについての評価値εの演算を行
わず、それ以外のエッジについてエッジ収縮を行うよう
にしたものである。
In the data reduction processing procedure shown in FIG. 7, every time the edge contraction processing is performed, the evaluation value ε is calculated again for the edge affected by the edge contraction, and the next edge contraction is performed based on the evaluation value ε. Although the processing was performed, the data reduction processing procedure shown in FIG. 13 does not calculate the evaluation value ε for the edge affected by the edge contraction, but performs the edge contraction for the other edges. Things.

【0093】具体的には、図13に示すフローチャート
は、図7において、ステップ#13の処理を「エッジ収
縮により影響を受けたエッジの収縮を禁止する」処理の
ステップ#13’に変更し、ステップ#9と「終了」の
処理の間にステップ#15,#17の処理を追加したも
のである。
More specifically, the flowchart shown in FIG. 13 is different from FIG. 7 in that the processing of step # 13 is changed to step # 13 'of "prohibit contraction of edge affected by edge contraction". The processing of steps # 15 and # 17 is added between the processing of step # 9 and the processing of "end".

【0094】そこで、以下の説明ではフローチャートの
共通部分については簡単に説明し、異なる部分について
詳細に説明する。
Therefore, in the following description, common parts of the flowchart will be briefly described, and different parts will be described in detail.

【0095】三次元形状計測装置1により取り込まれた
測定対象物Gの三次元形状データは、形状データ処理装
置3に入力され、ポリゴン生成部31で三角形のポリゴ
ンモデルが生成される(#1)。また、操作者により許
容値入力部33からエッジ収縮処理の可否を判定するた
めの許容値が入力される(#3)。
The three-dimensional shape data of the measuring object G captured by the three-dimensional shape measuring device 1 is input to the shape data processing device 3, and the polygon generating unit 31 generates a triangular polygon model (# 1). . Further, the operator inputs an allowable value from the allowable value input unit 33 for determining whether or not the edge contraction processing is possible (# 3).

【0096】続いて、評価値演算部321でポリゴンモ
デルの全エッジについてエッジ収縮した場合の評価値ε
j(j=1,2,…N,Nはエッジ総数)が算出され
(#5)、評価値ソート部322で誤差評価値εjのソ
ーティングが行われて最小の評価値Min{εj}が算
出される(#7)。
Subsequently, the evaluation value ε when the edge is contracted for all edges of the polygon model by the evaluation value calculation unit 321
j (j = 1, 2,..., N is the total number of edges) is calculated (# 5), and the evaluation value sorting unit 322 sorts the error evaluation values ε j to obtain the minimum evaluation value Min {ε j }. Is calculated (# 7).

【0097】続いて、最小評価値Min{εj}がステ
ップ#3で許容値以下であるか否かが判別され(#
9)、最小評価値Min{εj}が許容値以下であれば
(#9でYES)、エッジ/面収縮処理部323でその
最小評価値Min{εj}に対応するエッジの収縮処理
が行われる(#11)。
Subsequently, it is determined in step # 3 whether or not the minimum evaluation value Min {ε j } is equal to or less than the allowable value (#
9) If the minimum evaluation value Min {ε j } is equal to or smaller than the allowable value (YES in # 9), the edge / surface contraction processing unit 323 performs the contraction processing of the edge corresponding to the minimum evaluation value Min {ε j }. This is performed (# 11).

【0098】続いて、このエッジ収縮処理で影響を受け
たエッジの収縮処理が禁止され(#13’)、ステップ
#7に戻る。この処理は、次のエッジ収縮処理を今回の
エッジ収縮処理で影響を受けなかったエッジについて行
うようにするためのものである。
Subsequently, the contraction processing of the edge affected by the edge contraction processing is prohibited (# 13 '), and the process returns to step # 7. This processing is for performing the next edge contraction processing on an edge that is not affected by the current edge contraction processing.

【0099】ステップ#7に戻ると、エッジ収縮が禁止
されたエッジ以外のエッジに対する評価値εq(q=
1,2,…Q。但し、Q<N)についてソーティングが
行われ、最小評価値Min{εq}が算出される(#
7)。そして、最小評価値Min{εq}が許容値以下
であるか否かが判別され(#9)、最小評価値Min
{εq}が許容値以下であれば(#9でYES)、エッ
ジ/面収縮処理部323でその最小評価値Min
{εq}に対応するエッジの収縮処理が行われ(#1
1)、更にこのエッジ収縮処理で影響を受けたエッジの
収縮処理が禁止され(#13’)、再度、ステップ#7
に戻る。
Returning to step # 7, the evaluation value ε q (q = q
1, 2, ... Q. However, sorting is performed for Q <N), and the minimum evaluation value Min {ε q } is calculated (#
7). Then, it is determined whether or not the minimum evaluation value Min {ε q } is equal to or less than the allowable value (# 9), and the minimum evaluation value Min
If {ε q } is equal to or less than the allowable value (YES in # 9), the edge / surface contraction processing unit 323 sets the minimum evaluation value Min
The contraction processing of the edge corresponding to {ε q } is performed (# 1
1) Further, the contraction processing of the edge affected by the edge contraction processing is prohibited (# 13 '), and step # 7 is performed again.
Return to

【0100】そして、以下、同様の処理を繰り返し、エ
ッジ収縮処理を行う毎にそのエッジ収縮で影響を受けた
エッジを除外しつつ次のエッジ処理処理が行なわれる
(#7,#9,#11,#13’のルーブ)。
Thereafter, the same processing is repeated, and every time the edge contraction processing is performed, the next edge processing is performed while excluding the edge affected by the edge contraction (# 7, # 9, # 11). , # 13 'lube).

【0101】一方、上記エッジ収縮処理を繰り返す過程
で、最小評価値Min{εq}が許容値よりも大きいと
(#9でNO)、エッジ収縮が禁止されたエッジがある
か否かが判別され(#15)、エッジ収縮が禁止された
エッジがあれば(#15でYES)、それらのエッジに
ついて再度、誤差評価値εr(r=1,2,…)が算出
された後(#17)、ステップ#7に戻り、これらの誤
差評価値εrのうち、最小誤差評価値Min{εr}が算
出され、その最小誤差評価値Min{εr}に対応する
エッジの収縮処理が行われる(#7,#9,#11)。
On the other hand, if the minimum evaluation value Min {ε q } is larger than the allowable value in the process of repeating the above-mentioned edge contraction processing (NO in # 9), it is determined whether or not there is an edge for which edge contraction is prohibited. (# 15), and if there are any edges for which edge contraction is prohibited (YES in # 15), the error evaluation value ε r (r = 1, 2,...) Is calculated again for those edges (# 15). 17), returning to step # 7, among these error evaluation values ε r , the minimum error evaluation value Min {ε r } is calculated, and the contraction processing of the edge corresponding to the minimum error evaluation value Min {ε r } is performed. (# 7, # 9, # 11).

【0102】そして、上記エッジ収縮処理を繰り返し、
最小評価値Min{εq}が許容値よりも大きくなると
ともに、エッジ収縮が禁止されたエッジもなくなると
(#9,#15でNO)、エッジ収縮によるデータ削減
処理を終了する。
Then, the above-mentioned edge contraction processing is repeated,
When the minimum evaluation value Min {ε q } becomes larger than the allowable value and there are no edges for which edge contraction has been prohibited (NO in # 9 and # 15), the data reduction processing by edge contraction is terminated.

【0103】図14は、図13に示す処理手順によるデ
ータ削減プロセスの一例を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing an example of a data reduction process according to the processing procedure shown in FIG.

【0104】同図において、ポリゴンモデルM0は最初
のポリゴンモデルである。このポリゴンモデルM0は2
8個の格子点v1,v2,…v28を各行の個数が(3,
4,5,4,5,4,3)個となるように5行に配列
し、隣り合う格子点間を結んだものである。
In the figure, the polygon model M 0 is the first polygon model. This polygon model M 0 is 2
Eight lattice points v 1, v 2, ... v 28 the number of each row (3,
4, 5, 4, 5, 4, 3) are arranged in five rows, and adjacent grid points are connected.

【0105】エッジe1,e2,e3,e4,e5は、
各エッジei(i=1,2,…5)を収縮させた場合、
互いにその影響を受けない関係にあるから、説明の便宜
上、図13に示す処理手順によって順次、エッジ収縮さ
れるものとして選択したものである。
Edges e1, e2, e3, e4 and e5 are
When each edge ei (i = 1, 2,... 5) is contracted,
Since they are not affected by each other, for convenience of explanation, they are sequentially selected as being subjected to edge contraction by the processing procedure shown in FIG.

【0106】従って、図14のデータ削減プロセスは、
図13の処理手順によってポリゴンモデルM0がエッジ
e1,e2,…e5の順に順次、エッジ収縮される場合
を示している。そして、ポリゴンモデルM1,M2
3,M4,M5は、ポリゴンモデルM0をエッジe1,e
2,…e5の順に収縮処理したときの近似化されたポリ
ゴンモデルである。
Therefore, the data reduction process of FIG.
13 shows a case where the polygon model M 0 is sequentially subjected to edge contraction in the order of the edges e1, e2,... E5 according to the processing procedure of FIG. Then, the polygon models M 1 , M 2 ,
M 3 , M 4 , and M 5 define the polygon model M 0 as edges e 1, e
This is an approximated polygon model when contraction processing is performed in the order of 2,... E5.

【0107】上述した図13に示すデータ削減処理手順
によれば、まず、最初のエッジ収縮処理でエッジe1が
収縮されてポリゴンモデルM1に近似化されると、集結
された格子点vaとその周囲に配置される格子点v9,v
10,v11,v13,v16,v18,v19,v20(ポリゴンモ
デルM1の点線枠内の格子点)とで形成されるエッジが
影響を受けることになるため、次のエッジ収縮処理で
は、これらのエッジを除外したエッジ(ポリゴンモデル
1の点線枠の外にあるエッジ)について再度、評価値
εqのソーティングが行なわれ、最小評価値Min
{εq}を有するエッジe2についてエッジ収縮処理が
行われてポリゴンモデルM2に近似化される。
[0107] According to the data reduction procedure shown in FIG. 13 described above, first, when an edge e1 is approximated is contracted to the polygon model M 1 at the first edge shrinking, and centralized grid points v a Grid points v 9 , v
10, v 11, v 13, v 16, v 18, v 19, v 20 for a de edge formed (lattice points in the dotted frame polygon model M 1) will be affected, the next edge In the contraction processing, the evaluation value ε q is sorted again for edges excluding these edges (edges outside the dotted frame of the polygon model M 1 ), and the minimum evaluation value Min
Edge shrinking process is approximated to a polygon model M 2 is performed for the edge e2 having {ε q}.

【0108】更に、次のエッジ収縮処理では、集結され
た格子点vbとその周囲に配置される格子点v1,v2
4,v6,v8,v10,v13,va(ポリゴンモデルM2
の点線枠内の格子点)とで形成されるエッジが影響を受
けることになるため、これらのエッジを除外したエッジ
(ポリゴンモデルM2の点線枠の外にあるエッジ)につ
いて再度、評価値εsのソーティングが行なわれ、最小
評価値Min{εs}を有するエッジe3についてエッ
ジ収縮処理が行われてポリゴンモデルM3に近似化され
る。
Further, in the next edge contraction processing, the collected grid points v b and the grid points v 1 , v 2 ,
v 4 , v 6 , v 8 , v 10 , v 13 , v a (polygon model M 2
For lattice points) and de edge formed in the dotted line frame will be affected, again for these edges excluding the edges (edges outside the dotted frame of the polygon model M 2), evaluation value ε s sorting is performed, the edge e3 having the minimum evaluation value Min {epsilon s} edge shrinkage process is approximated to a polygon model M 3 is performed.

【0109】そして、以下同様の方法でエッジe4,e
5についてもエッジ収縮が行なわれ、この5回のエッジ
収縮処理により最初のポリゴンモデルM0はポリゴンモ
デルM5に近似化され、データ数は5個削減される。
Then, edges e4 and e
5 also the edge shrinkage is performed for the first polygon model M 0 This five edge shrinking process is approximated to a polygon model M 5, the number of data is reduced to five.

【0110】最初のポリゴンモデルM0を6枚目のポリ
ゴンモデルM6(図示せず。)まで近似化するプロセス
を考えると、図13に示す処理手順ではエッジ収縮によ
って影響を受けたエッジについては評価値の再計算をし
ないので、図14の例では、最初のポリゴンモデルM0
を構成する66本のエッジについて最初に評価値が計算
されると、近似化されたポリゴンモデルM1〜M4につい
ては評価値の再計算は行なわれず、次の再計算はポリゴ
ンモデルM5を構成する50本のエッジについて行なわ
れることになる。従って、6枚目のポリゴンモデルM6
までの評価値の再計算回数は50回となる。
Considering the process of approximating the first polygon model M 0 to the sixth polygon model M 6 (not shown), the processing procedure shown in FIG. does not recalculate the evaluation value, in the example of FIG. 14, the first polygon model M 0
When the evaluation value is calculated first for the 66 edges constituting the polygon model M 1 , the evaluation value is not recalculated for the approximated polygon models M 1 to M 4 , and the polygon model M 5 is used for the next recalculation. This is performed for the 50 edges that make up. Therefore, the sixth polygon model M 6
The number of recalculations of the evaluation value up to is 50.

【0111】一方、図7に示す処理手順ではエッジ収縮
によって影響を受けたエッジについて評価値の再計算を
行っているので、近似化された各ポリゴンモデルM1
5毎にエッジ収縮によって影響を受ける16本のエッ
ジについて評価値の再計算をすることになる。従って、
図7に示す処理手順では、6枚目のポリゴンモデルM6
までの評価値の再計算回数は16×5=80回となり、
図13に示す処理手順の方が評価値の再計算回数が少な
くなり、高速処理が可能になるという利点がある。
On the other hand, in the processing procedure shown in FIG. 7, since the evaluation value is recalculated for the edge affected by the edge contraction, each of the approximated polygon models M 1 to M 1 is obtained .
About 16 of the edge affected by the edge shrinkage every M 5 will recalculate evaluation values. Therefore,
In the processing procedure shown in FIG. 7, the sixth polygon model M 6
The number of recalculations of the evaluation value up to is 16 × 5 = 80 times,
The processing procedure shown in FIG. 13 has the advantage that the number of recalculations of evaluation values is reduced and high-speed processing is possible.

【0112】図15は、図13に示すフローチャートの
変形例である。
FIG. 15 is a modification of the flowchart shown in FIG.

【0113】図15に示すフローチャートは、エッジ収
縮後に影響を受けたエッジの評価値を許容値よりも大き
い所定の評価値εmaxに置換することにより次のエッジ
収縮ではそのエッジを実質的にエッジ収縮の対象外とな
るようにしたものである。
The flowchart shown in FIG. 15 is based on the fact that the evaluation value of the affected edge after the edge contraction is replaced with a predetermined evaluation value ε max larger than the allowable value, so that the next edge contraction substantially replaces the edge. It is designed to be excluded from contraction.

【0114】具体的には、図13のフローチャートにお
いて、ステップ#13’を「エッジ収縮により影響を受
けたエッジの評価値をεmaxに設定する」処理のステッ
プ#13”に変更するとともに、ステップ#15の判定
対象及びステップ#17の評価値再計算の対象を「評価
値がεmaxのエッジ」に変更し、ステップ#17’の後
に評価値再計算後のエッジに対するエッジ収縮処理を行
うステップ#19,#21の処理を追加したものであ
る。
More specifically, in the flowchart of FIG. 13, step # 13 'is changed to "step # 13 of the process of setting the evaluation value of the edge affected by edge contraction to ε max ", and A step of changing the determination target of # 15 and the target of recalculation of the evaluation value of step # 17 to "an edge having an evaluation value of ε max ", and performing an edge contraction process on the edge after the recalculation of the evaluation value after step # 17 ' The processing of # 19 and # 21 is added.

【0115】そこで、以下の説明では図13のフローチ
ャートと異なる部分について詳細に説明する。
Therefore, in the following description, portions different from the flowchart of FIG. 13 will be described in detail.

【0116】ステップ#11でエッジ/面収縮処理部3
23により最小評価値Min{εj}に対応するエッジ
の収縮処理が行われると、このエッジ収縮処理で影響を
受けたエッジの評価値が許容値よりも大きい所定の評価
値εmaxに設定され(#13”)、ステップ#7に戻
る。この処理は、これらのエッジが次のエッジ収縮処理
で対象外となるようにする、すなわち、エッジ収縮処理
で影響を受けなかったエッジについてのみエッジ収縮が
行なわれるようにするためのものである。
In step # 11, the edge / surface contraction processing unit 3
When the contraction processing of the edge corresponding to the minimum evaluation value Min {ε j } is performed by 23, the evaluation value of the edge affected by the edge contraction processing is set to a predetermined evaluation value ε max larger than the allowable value. (# 13 ″), the process returns to step # 7. This processing makes these edges out of the target in the next edge contraction processing, that is, only the edges that are not affected by the edge contraction processing. Is to be performed.

【0117】ステップ#7に戻ると、再度、評価値εi
(i=1,2,…N−1)のソーティングが行われ、最
小評価値Min{εi}が算出される(#7)。そし
て、最小評価値Min{εi}が許容値以下であるか否
かが判別され(#9)、最小評価値Min{εi}が許
容値以下であれば(#9でYES)、エッジ/面収縮処
理部323でその最小評価値Min{εi}に対応する
エッジの収縮処理が行われる(#11)。
Returning to step # 7, the evaluation value ε i again
(I = 1, 2,..., N−1) is performed, and the minimum evaluation value Min {ε i } is calculated (# 7). Then, the minimum evaluation value Min {ε i} is determined whether or not less than the allowable value (# 9), if the minimum evaluation value Min {ε i} is less than the allowable value (YES at # 9), the edge The surface contraction processing unit 323 performs the contraction processing of the edge corresponding to the minimum evaluation value Min {ε i } (# 11).

【0118】続いて、このエッジ収縮処理で影響を受け
たエッジの評価値が評価値εmaxに設定され(#1
3”)、再度、ステップ#7に戻る。以下、同様の処理
を繰り返し、エッジ収縮処理を行う毎にそのエッジ収縮
で影響を受けたエッジの評価値を評価値εmaxに設定し
つつ次のエッジ処理処理が行なわれる(#7,#9,#
11,#13”のルーブ)。
Subsequently, the evaluation value of the edge affected by the edge contraction processing is set to the evaluation value ε max (# 1)
3 "), and returns to step # 7. The same process is repeated, and every time the edge contraction process is performed, the next evaluation value is set while setting the evaluation value of the edge affected by the edge contraction to the evaluation value ε max . Edge processing is performed (# 7, # 9, #
11, # 13 "lube).

【0119】一方、上記エッジ収縮処理を繰り返す過程
で、最小評価値Min{εi}が許容値よりも大きくな
ると(#9でNO)、評価値εmaxを有するエッジがあ
るか否かが判別され(#15’)、評価値εmaxを有す
るエッジがあれば(#15’でYES)、それらのエッ
ジについて再度、誤差評価値εs(s=1,2,…)が
算出される(#17’)。
On the other hand, if the minimum evaluation value Min {ε i } is larger than the allowable value in the process of repeating the edge contraction processing (NO in # 9), it is determined whether or not there is an edge having the evaluation value ε max. (# 15 '), and if there are edges having the evaluation value ε max (YES in # 15'), the error evaluation values ε s (s = 1, 2,...) Are calculated again for those edges (s = 1, 2,...) # 17 ').

【0120】そして、ソーティングによりこれらの誤差
評価値εsのうち、最小の誤差評価値Min{εs}が算
出され(#19)、その最小評価値Min{εi}が許
容値以下であれば(#21でYES)、ステップ#11
に移行して上述したその最小評価値Min{εi}に対
応するエッジの収縮処理が行われる。
Then, the minimum error evaluation value Min {ε s } among these error evaluation values ε s is calculated by sorting (# 19), and if the minimum evaluation value Min {ε i } is not more than the allowable value. If (YES in # 21), step # 11
Then, the contraction processing of the edge corresponding to the minimum evaluation value Min {ε i } described above is performed.

【0121】一方、上記エッジ収縮処理を繰り返し、評
価値εmaxを有するエッジがなくなるか(#15’でY
ES)、あるいは評価値εmaxを有するエッジについて
再計算された評価値εsのうち、最小評価値Min
{εs}が許容値よりも大きくなると(#21でN
O)、エッジ収縮によるデータ削減処理を終了する。
On the other hand, the above-mentioned edge contraction processing is repeated to determine whether there is no edge having the evaluation value ε max (Y in # 15 ′).
ES) or the minimum evaluation value Min of the evaluation values ε s recalculated for the edge having the evaluation value ε max
When {ε s } becomes larger than the allowable value (N in # 21, N
O), the data reduction process due to the edge contraction ends.

【0122】図15に示す処理手順もエッジ収縮により
影響を受けるエッジの評価値を許容値よりも大きい評価
値εmaxに設定することで、実質的に図13の処理手順
に示す当該エッジの収縮を禁止するようにしているの
で、評価値の再計算回数が低減され、高速処理が可能と
なる。
The processing procedure shown in FIG. 15 also sets the evaluation value of an edge affected by edge contraction to an evaluation value ε max larger than the allowable value, thereby substantially reducing the edge shown in the processing procedure of FIG. Is prohibited, the number of recalculations of the evaluation value is reduced, and high-speed processing can be performed.

【0123】なお、図13、図15に示すデータ削減の
処理手順では、エッジ収縮処理により影響を受けた部分
については、エッジ収縮処理が禁止された部分が全てな
くなるまで、評価値の再計算をせず、エッジ収縮処理の
対象外とするようにしているが、例えばエッジ収縮処理
が所定の回数だけ繰り返されたときや評価値の最小値と
許容値との差が所定の範囲内になったとき等の所定の条
件が満たされると、エッジ収縮処理の禁止を解除し、全
てのエッジについて評価値の再計算を行なって、再度、
エッジ収縮を可能にするようにしてもよい。
In the data reduction processing procedure shown in FIGS. 13 and 15, recalculation of the evaluation value is performed on the part affected by the edge contraction processing until all the parts for which the edge contraction processing is prohibited are gone. However, the edge contraction process is excluded from the target, but, for example, when the edge contraction process is repeated a predetermined number of times or when the difference between the minimum value of the evaluation value and the allowable value is within a predetermined range. When a predetermined condition such as time is satisfied, the prohibition of the edge contraction processing is released, the evaluation values are recalculated for all edges, and again,
Edge contraction may be enabled.

【0124】このようにすれば、エッジ収縮処理が禁止
された部分に許容誤差内でデータ削減処理が可能な部分
が残っている場合にもその部分についてデータ削減処理
が可能になり、許容範囲内で可能な限り効率良くデータ
削減を行うことができる。
In this way, even when a portion where data reduction processing can be performed within the allowable error remains in a portion where the edge contraction processing is prohibited, the data reduction processing can be performed on that portion. Thus, data can be reduced as efficiently as possible.

【0125】また、図13、図15に示すデータ削減の
処理手順は、評価値の再計算回数を低減し、処理速度の
高速化を図るものであるので、評価値は、上述の(8)
式で示した誤差εに限定されるものではない。エッジ収
縮もしくは面収縮により評価値が変化し、収縮後に再計
算が必要となるような評価値、例えば上述の論文「Surf
ace Simplification Using Quadric Error Metric
s」に示される評価値を採用している場合にも広く適用
することができる。
The data reduction processing procedures shown in FIGS. 13 and 15 reduce the number of recalculations of the evaluation values and increase the processing speed.
The error is not limited to the error ε shown in the equation. The evaluation value changes due to edge shrinkage or surface shrinkage and needs to be recalculated after shrinkage.
ace Simplification Using Quadric Error Metric
The present invention can be widely applied to cases where the evaluation value indicated by “s” is adopted.

【0126】また、上記実施の形態では三次元形状計測
装置1で計測された三次元計測データのデータ削減を例
に説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、コンピュータグラフックス等で創作された三次元デ
ータについても広く適用することができる。
Further, in the above-described embodiment, an example has been described in which the data of the three-dimensional measurement data measured by the three-dimensional shape measuring apparatus 1 is reduced. However, the present invention is not limited to this. The present invention can be widely applied to three-dimensional data created in.

【0127】[0127]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
2個以上の格子点を1個の格子点に集結してポリゴンモ
デルのエッジもしくは面を収縮することにより当該ポリ
ゴンモデルを構成する複数の三次元形状データのデータ
数を削減する三次元形状データのデータ削減方法であっ
て、ポリゴンモデルのエッジもしくは面を収縮すること
により変形を受ける全ての面について、各面と各面の変
形に関与した全ての最初の格子点との距離に基づく所定
の評価値を算出し、この評価値が所定の許容値以下であ
るとき、エッジ収縮もしくは面収縮により三次元形状デ
ータの削減を行うようにしたので、データ削減処理にお
いて、最初の三次元形状データからの近似誤差という直
感的に理解し易い評価基準で誤差管理を行うことができ
る。
As described above, according to the present invention,
Two or more grid points are gathered into one grid point and the edge or surface of the polygon model is contracted to reduce the number of data of a plurality of three-dimensional shape data constituting the polygon model. A data reduction method, wherein a predetermined evaluation is performed based on the distance between each surface and all first grid points involved in the deformation of each surface for all surfaces that are deformed by contracting edges or surfaces of the polygon model. When the evaluation value is equal to or less than a predetermined allowable value, the three-dimensional shape data is reduced by edge contraction or surface contraction. Error management can be performed based on an intuitive evaluation criterion called an approximation error.

【0128】また、例えばポリゴンモデルにおいて局所
的に面の向きがジグザグに急変するような場合にも比較
的正確に誤差を管理しつつ好適にデータ削減処理を行な
うことができる。
Further, for example, even in a case where the direction of a surface suddenly changes in a zigzag manner in a polygon model, it is possible to perform data reduction processing preferably while managing errors relatively accurately.

【0129】特に評価値を上記(1)式で定義する誤差
εとしたので、最初の三次元形状データについて算出さ
れた誤差行列を保存しておくだけで、誤差εが容易に算
出でき、高速処理が可能であるとともに、データ削減処
理の演算に要するメモリの効率的な利用も可能となる。
In particular, since the evaluation value is the error ε defined by the above equation (1), the error ε can be easily calculated only by storing the error matrix calculated for the first three-dimensional shape data. Processing is possible, and efficient use of memory required for calculation of data reduction processing is also possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るデータ削減方法を適用した三次元
形状計測データ処理システムの構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a three-dimensional shape measurement data processing system to which a data reduction method according to the present invention is applied.

【図2】形状データ処理装置の構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a shape data processing device.

【図3】データ削減によるポリゴンモデルの近似化の一
例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of approximation of a polygon model by data reduction.

【図4】エッジ収縮によるデータ削減方法の概念図であ
る。
FIG. 4 is a conceptual diagram of a data reduction method by edge contraction.

【図5】面収縮によるデータ削減方法の概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram of a data reduction method by surface shrinkage.

【図6】本実施形態に係るデータ削減方法に適用される
評価値を説明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining evaluation values applied to the data reduction method according to the embodiment.

【図7】三次元形状データのデータ削減処理の手順を示
すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart illustrating a procedure of a data reduction process of three-dimensional shape data.

【図8】ランダムなノイズのデータによってポリゴンモ
デルに不連続面が生じている部分のエッジ収縮を示す図
である。
FIG. 8 is a diagram illustrating edge contraction of a portion where a discontinuous surface occurs in a polygon model due to random noise data.

【図9】図8に示すデータ削減処理における本実施形態
に係る誤差評価値と従来の誤差評価値との差異を説明す
るための図である。
9 is a diagram for explaining a difference between an error evaluation value according to the present embodiment and a conventional error evaluation value in the data reduction processing shown in FIG. 8;

【図10】ジグザグな面を有するポリゴンモデルの当該
ジグザグ面の収縮を示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating shrinkage of a zigzag surface of a polygon model having a zigzag surface.

【図11】図10に示すデータ削減処理における従来の
誤差評価値を説明するための図である。
11 is a diagram for explaining a conventional error evaluation value in the data reduction processing shown in FIG.

【図12】図10に示すデータ削減処理における本実施
形態に係る誤差評価値を説明するための図である。
FIG. 12 is a diagram for explaining an error evaluation value according to the embodiment in the data reduction processing shown in FIG. 10;

【図13】三次元形状データのデータ削減処理手順の他
の実施形態を示すフローチャートである。
FIG. 13 is a flowchart illustrating another embodiment of a data reduction processing procedure for three-dimensional shape data.

【図14】図13に示す処理手順によるデータ削減プロ
セスの一例を説明するための図である。
14 is a diagram for explaining an example of a data reduction process according to the processing procedure shown in FIG.

【図15】図13に示すフローチャートの変形例を示す
図である。
FIG. 15 is a diagram showing a modification of the flowchart shown in FIG. 13;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 三次元形状計測装置 101 照明部 102 共焦点型光学系 103 受光部 104 ビームスプリッタ 105 演算部 106 測定テーブル 2,4 外部記憶装置 3 形状データ処理装置(データ削減装置) 31 ポリゴン生成部 32 データ削減部 321 評価値演算部(評価値算出手段) 322 評価値ソート部 323 エッジ/面収縮処理部(比較手段、データ削減
手段) 33 許容値入力部 34 データ出力部 5 表示装置 6 外部処理装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Three-dimensional shape measuring apparatus 101 Illumination part 102 Confocal optical system 103 Light receiving part 104 Beam splitter 105 Operation part 106 Measurement table 2, 4 External storage device 3 Shape data processing device (data reduction device) 31 Polygon generation part 32 Data reduction Unit 321 evaluation value calculation unit (evaluation value calculation unit) 322 evaluation value sorting unit 323 edge / surface contraction processing unit (comparison unit, data reduction unit) 33 allowable value input unit 34 data output unit 5 display device 6 external processing device

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2個以上の格子点を1個の格子点に集結
してポリゴンモデルのエッジもしくは面を収縮すること
により当該ポリゴンモデルを構成する複数の三次元形状
データのデータ数を削減する三次元形状データのデータ
削減方法であって、上記ポリゴンモデルのエッジもしく
は面を収縮することにより変形を受ける全ての面につい
て、各面と各面の変形に関与した全ての最初の格子点と
の距離に基づく所定の評価値を算出する第1の工程と、
上記評価値を予め設定された許容値と比較する第2の工
程と、上記評価値が上記許容値以下であるとき、上記エ
ッジもしくは面の収縮を行って上記三次元形状データの
削減を行う第3の工程とからなる三次元形状データのデ
ータ削減方法。
1. The number of a plurality of three-dimensional shape data constituting a polygon model is reduced by concentrating two or more lattice points into one lattice point and contracting an edge or a surface of the polygon model. A method for reducing data of three-dimensional shape data, comprising: for all surfaces that are deformed by shrinking an edge or a surface of the polygon model, for each surface and all first grid points involved in the deformation of each surface. A first step of calculating a predetermined evaluation value based on the distance;
A second step of comparing the evaluation value with a preset allowable value; and a step of reducing the three-dimensional shape data by contracting the edge or surface when the evaluation value is equal to or less than the allowable value. A data reduction method for three-dimensional shape data including the three steps.
【請求項2】 上記評価値は、下記(1)式で定義され
る誤差εであることを特徴とする請求項1記載の三次元
形状データのデータ削減方法。 【数1】
2. The data reduction method for three-dimensional shape data according to claim 1, wherein the evaluation value is an error ε defined by the following equation (1). (Equation 1)
【請求項3】 2個以上の格子点を1個の格子点に集結
してポリゴンモデルのエッジもしくは面を収縮すること
により当該ポリゴンモデルを構成する複数の三次元座標
データのデータ数を削減する三次元形状データのデータ
削減装置であって、上記ポリゴンモデルのエッジもしく
は面を収縮することにより変形を受ける全ての面につい
て、各面と各面の変形に関与した全ての最初の格子点と
の距離に基づく所定の評価値を算出する評価値算出手段
と、上記評価値を予め設定された許容値と比較する比較
手段と、上記評価値が上記許容値以下であるとき、上記
エッジもしくは面の収縮を行って上記三次元形状データ
の削減を行うデータ削減手段とを備えたことを特徴とす
る三次元形状データのデータ削減装置。
3. The number of data of a plurality of three-dimensional coordinate data constituting the polygon model is reduced by concentrating two or more lattice points into one lattice point and shrinking the edge or surface of the polygon model. A data reduction device for three-dimensional shape data, comprising: for all surfaces that are deformed by contracting edges or surfaces of the polygon model, each surface and all first grid points involved in the deformation of each surface; Evaluation value calculation means for calculating a predetermined evaluation value based on the distance, comparison means for comparing the evaluation value with a predetermined allowable value, and when the evaluation value is equal to or less than the allowable value, the edge or the surface A data reduction unit for reducing the three-dimensional shape data by performing contraction;
【請求項4】 上記評価値算出手段は、下記(1)式で
定義される誤差εを評価値として算出するものであるこ
とを特徴とする請求項3記載の三次元形状データのデー
タ削減装置。 【数2】
4. The apparatus according to claim 3, wherein said evaluation value calculation means calculates an error ε defined by the following equation (1) as an evaluation value. . (Equation 2)
【請求項5】 上記評価値算出手段は、最初のポリゴン
モデルを構成する全ての格子点vについてそれぞれ誤差
行列Kvを算出しておき、2個以上の格子点vp(p=
1,2,…)を1の格子点vqに集結したときは、集結
させた各格子点vpの誤差行列Kvpの和をその格子点v
qの誤差行列Kvqとして上記(1)式により誤差εを算
出するものであること特徴とする請求項4記載の三次元
形状データのデータ削減装置。
5. The evaluation value calculating means calculates an error matrix Kv for each of all grid points v constituting the first polygon model, and calculates two or more grid points v p (p =
1,2, ...) when was gathered in one lattice point v q, the grid point the sum of the error matrix Kv p of each lattice point v p that massed v
q data reduction apparatus of the three-dimensional shape data according to claim 4, wherein it is intended to calculate the error ε by the equation (1) as error matrix Kv q of.
【請求項6】 上記評価値算出手段は、最初の格子点に
ついてそれぞれ算出した誤差行列の対角元素とこの対角
元素よりも上側の元素のみを記憶手段に記憶しておき、
この記憶手段に記憶された対角元素とこの対角元素より
上側の元素とを用いて誤差行列を復元し、この誤差行列
を用いて上記(1)式により誤差εを算出することを特
徴とする請求項5記載の三次元形状データのデータ削減
装置。
6. The evaluation value calculating means stores only a diagonal element of the error matrix calculated for the first lattice point and an element above the diagonal element in the storage means,
The error matrix is restored using the diagonal element stored in the storage means and the element above the diagonal element, and the error ε is calculated by the above equation (1) using the error matrix. The data reduction device for three-dimensional shape data according to claim 5.
【請求項7】 上記評価値算出手段は、最初の格子点の
三次元形状データの列ベクトルVが下記(2)式で表さ
れるとき、各面pi毎に算出される誤差行列ΣKvj(j
=1,2,…mi)の右下隅の元素を加算することで上
記(1)式の総数Σmi(i=1,2,…n)を算出す
ることを特徴とする請求項4記載の三次元形状データの
データ削減装置。 【数3】
7. When the column vector V of the three-dimensional shape data of the first grid point is represented by the following equation (2), the evaluation value calculating means calculates an error matrix ΣKv j calculated for each plane p i. (J
= 1, 2, ... m total by adding the elements in the lower right corner of the formula (1) i) Σm i (i = 1,2 , ... n) according to claim 4, wherein the calculating the Data reduction device for 3D shape data. (Equation 3)
【請求項8】 上記評価値算出手段は、上記格子点vj
の誤差行列Kvjに代えて重み付誤差行列wj・Kvj
用いて上記(1)式により誤差εを算出することを特徴
とする請求項4記載の三次元形状データのデータ削減装
置。
8. The evaluation value calculating means, wherein the grid point v j
Data reduction apparatus of the three-dimensional shape data according to claim 4, wherein calculating the error ε by the equation (1) using the error matrix w j · Kv j weighted instead of the error matrix Kv j of.
【請求項9】 上記ポリゴンモデルのエッジ収縮もしく
は面収縮に関与する格子点は、三角形ポリゴンモデルの
エッジもしくは面を構成する格子点であることを特徴と
する請求項1記載の三次元形状データのデータ削減装
置。
9. The three-dimensional shape data according to claim 1, wherein the grid points involved in edge contraction or surface contraction of the polygon model are grid points forming edges or surfaces of the triangular polygon model. Data reduction device.
【請求項10】 2個以上の格子点を1個の格子点に集
結することにより変形を受ける三角形の面を構成する格
子点は、データ削減後の三角形ポリゴンモデルの面を構
成する格子点であることを特徴とする請求項1記載の三
次元形状データのデータ削減方法。
10. A grid point forming a triangular surface which is deformed by assembling two or more grid points into one grid point is a grid point forming a triangular polygon model surface after data reduction. 3. The data reduction method for three-dimensional shape data according to claim 1, wherein:
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