JP2001297336A - ３次元キャラクタの特徴抽出装置および特徴抽出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 任意の３次元関節構造体から、アニメーショ
ンに利用可能な構造的特徴を有する３次元関節構造体
を、短時間で効率よく抽出する。 【解決手段】 任意に与えられる構造体Ａから所定の対
称面に対して左右対称である関節のみが抽出された構造
体Ｂを出力し、特定の構造的特徴を抽出するテンプレー
トとして構造体Ｃが与えられ、構造体Ｂに構造体Ｃの有
する特徴的な関節構造が含まれているかを検証し、この
ような関節構造が含まれていると判断された構造体Ｂの
有する関節と対応関係のある関節が抽出された構造体Ｄ
が出力され、構造体Ｄの有する関節間の距離を構造体Ｃ
に合わせて正規化した構造体Ｅのとる姿勢が、構造体Ｃ
のとる姿勢と一致した場合に、この構造体Ｅを出力す
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、任意の３次元関節
構造を有するキャラクタから３次元アニメーションに利
用可能な特定の構造的特徴を抽出する３次元キャラクタ
の特徴抽出装置および特徴抽出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータグラフィックス（ＣＧ）を
用いた３次元アニメーションにおいて、人間や動物等の
複雑な骨格構造を有するキャラクタの手足の自然な動き
のデータや姿勢変化を生成または解析するために、この
ようなキャラクタを階層構造を有する３次元関節構造と
して定義することが行われている。この３次元関節構造
は、ルートとなる関節を１つとして全体でツリー構造を
なしており、キャラクタがもち得るすべての関節に与え
られた統一的な名前と、それらの階層関係、およびキャ
ラクタの標準姿勢によって定義される。ただし、キャラ
クタの標準姿勢とは、キャラクタの３次元構造に対する
アニメーション適用前における各関節間の相対位置によ
って決められる。また、各関節は子階層の関節への参
照、およびルート関節からの相対位置の情報を含んでい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような３次元関節
構造を定義する例として、人型キャラクタに対してはｈ
−ａｎｉｍ（Humanoid Animation Working Group）によ
って標準化が行われている。ｈ−ａｎｉｍでは、人型キ
ャラクタを骨盤部をルートとして９０個の関節構造とし
て規定している。しかし、現実にはこのような統一され
た規格によらず、様々な規則にしたがってデータ化され
た３次元キャラクタアニメーションが存在している。例
えば、ｈ−ａｎｉｍでは左右の手のひらを規定した３８
関節のうち左手親指を「l/thumb１」「l/thumb２」「l/
thumb３」の３関節によって規定しているが、他の規則
にしたがって記述されたキャラクタでは必ずしも同じ関
節数や名前によって規定されているとは限らない。

【０００４】ＣＧを用いたコンピュータゲームの製作現
場等では、例えばすでに作成されたキャラクタのデータ
を利用して他のキャラクタのデータを作成する場合が考
えられるが、上記のようにある３次元関節構造が与えら
れ、これを他の規則にしたがって作成されるアニメーシ
ョンに利用しようとする場合、この３次元関節構造から
他の方式のアニメーションに利用可能なように３次元関
節構造を抽出し、抽出した関節に規則に準じた名前付け
をしなければならない。従来では、このような抽出作業
は人の手によって行われており、作業に長時間を要し作
業効率が悪かった。

【０００５】本発明はこのような課題にかんがみてなさ
れたものであり、任意の３次元構造を有するキャラクタ
から、アニメーションに利用可能な構造的特徴を有する
３次元関節構造を、短時間で効率よく抽出することが可
能な３次元キャラクタの特徴抽出装置を提供することを
目的とする。

【０００６】また、本発明の他の目的は、任意の３次元
構造を有するキャラクタから、アニメーションに利用可
能な構造的特徴を有する３次元構造を、短時間で効率よ
く抽出することが可能な３次元キャラクタの特徴抽出方
法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、階層構造を有する任意の３次元関節構造
によって定義されるキャラクタのデータから３次元キャ
ラクタアニメーションに利用可能な特定の構造的特徴を
抽出する３次元キャラクタの特徴抽出装置において、前
記キャラクタを定義する第１の３次元関節構造体から所
定の対称面に対して左右対称である関節のみが抽出され
た第２の３次元関節構造体を出力する対称構造抽出手段
と、前記特定の構造的特徴を抽出するテンプレートキャ
ラクタとして第３の３次元関節構造体が与えられ、前記
第２の３次元関節構造体に前記第３の３次元関節構造体
の有する特徴的な関節構造が含まれているかを検証する
特徴構造検証手段と、前記特徴構造検証手段において前
記特徴的な関節構造が含まれていると判断された前記第
２の３次元関節構造体から、前記第３の３次元関節構造
体の有する関節と対応関係のある関節が抽出された第４
の３次元関節構造体が出力される対応関節抽出手段と、
前記第４の３次元関節構造体の有する各関節間の距離を
前記第３の３次元関節構造体に合わせて正規化した第５
の３次元関節構造体のとる姿勢が、前記第３の３次元関
節構造体のとる姿勢と一致した場合に、前記第５の３次
元関節構造体を出力する姿勢検証手段と、を有する３次
元キャラクタの特徴抽出装置が提供される。

【０００８】このような３次元キャラクタの特徴抽出装
置では、任意の３次元構造を有するキャラクタから、ア
ニメーションに利用可能な構造的特徴を有する３次元関
節構造を自動的に抽出することができるので、このよう
な抽出作業を短時間で効率よく行うことが可能である。

【０００９】また、階層構造を有する任意の３次元関節
構造によって定義されるキャラクタのデータから３次元
キャラクタアニメーションに利用可能な特定の構造的特
徴を抽出する３次元キャラクタの特徴抽出方法におい
て、前記キャラクタを定義する第１の３次元関節構造体
から所定の対称面に対して左右対称である関節のみが抽
出された第２の３次元関節構造体を出力し、前記特定の
構造的特徴を抽出するテンプレートキャラクタとして第
３の３次元関節構造体が与えられ、前記第２の３次元関
節構造体に前記第３の３次元関節構造体の有する特徴的
な関節構造が含まれているかを検証し、前記特徴的な関
節構造が含まれていると判断された前記第２の３次元関
節構造体から、前記第３の３次元関節構造体の有する関
節と対応関係のある関節が抽出された第４の３次元関節
構造体が出力され、前記第４の３次元関節構造体の有す
る関節間の距離を前記第３の３次元関節構造体に合わせ
て正規化した第５の３次元関節構造体のとる姿勢が、前
記第３の３次元関節構造体のとる姿勢と一致した場合
に、前記第５の３次元関節構造体を出力することを特徴
とする３次元キャラクタの特徴抽出方法が提供される。

【００１０】このような特徴抽出方法では、任意の３次
元構造を有するキャラクタから、アニメーションに利用
可能な構造的特徴を有する３次元関節構造を自動的に抽
出することができるので、このような抽出作業を短時間
で効率よく行うことが可能である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明の特徴抽出装置の主
な構成を示すブロック図である。

【００１２】特徴抽出装置１は、任意の３次元関節構造
体から、３次元キャラクタアニメーションに利用可能な
構造的特徴を抽出した３次元関節構造体を抽出する。任
意の３次元関節構造体のデータは、アニメーションのデ
ータを作成するオーサリングツール等によって作成され
たオーサリングファイル２１として与えられる。

【００１３】この特徴抽出装置１は、対称構造抽出手段
１１、特徴構造検証手段１２、対応関節抽出手段１３お
よび姿勢検証手段１４によって構成される。対称構造抽
出手段１１において、任意に与えられる第１の３次元関
節構造体より対称面に対して左右対称性を満たす第２の
３次元関節構造体が抽出される。ここで、第１の３次元
関節構造体は任意に与えられたものであり、厳密な左右
対称性を有するとは限らないので、対称構造抽出手段１
１ではおおよその左右対称性を検証することとする。こ
の対称性として、ある関節の左右対称面に対する鏡像か
ら所定の範囲内に対となる他方の関節が存在するもの、
およびある左右対称面に近傍する所定の範囲内に存在し
てその関節自体が左右対称性を有するものを考え、この
ような対称性を満たさない関節が第１の３次元関節構造
体より省略されて、第２の３次元関節構造体が導出され
る。

【００１４】特徴構造検証手段１２では、３次元キャラ
クタアニメーションに利用するための特定の特徴を抽出
する基準となるテンプレートキャラクタ２２として第３
の３次元関節構造体が与えられ、抽出された第２の３次
元関節構造体にこのような特徴を有する関節構造が含ま
れているかどうかが検証される。これには、第２の３次
元関節構造体を縮約して第６の３次元関節構造体を抽出
し、この関節構造が、テンプレートである第３の３次元
関節構造体を同様の方法で縮約した第７の３次元関節構
造体の関節構造と一致するかどうかが検証される。

【００１５】対応関節抽出手段１３では、上記のように
特徴的な関節構造が含まれていると判断された第２の３
次元関節構造体から、テンプレートである第３の３次元
関節構造体の有する各関節との間に対応関係がある関節
が抽出される。このために、第２の３次元関節構造体を
第３の３次元関節構造体の有する関節構造に合わせて縮
約した第４の３次元関節構造体が抽出される。

【００１６】姿勢検証手段１４では、抽出された第４の
３次元関節構造体のとる姿勢が、テンプレートである第
３の３次元関節構造体のとる姿勢と一致しているかどう
かが検証される。このとき、第４の３次元関節構造体の
関節間距離を第３の３次元関節構造体に合わせて正規化
した第５の３次元関節構造体が導出され、この第５の３
次元関節構造体の有する関節位置と第３の３次元関節構
造体の関節位置とが一致するかどうかが検証される。姿
勢が一致したと判断された構造体Ｅは、アニメーション
に利用可能なキャラクタファイル２３として出力され
る。

【００１７】このような特徴抽出装置１は、例えばグラ
フィックワークステーション等のコンピュータ装置に組
み込まれて実現される。この際、各処理手段はプログラ
ムで記述されて記憶装置に格納され、プロセッサ等によ
って参照され実行される。また、これらの処理手段のそ
れぞれが専用の集積回路等によって実現されてもよい。

【００１８】次に、図２に各３次元関節構造体の抽出の
流れを示す。この図２と、以下に示す各３次元関節構造
体の具体例を用いて、特徴抽出装置１による構造的特徴
の抽出について詳しく説明する。

【００１９】特徴抽出装置１で入力される構造的特徴の
抽出対象となるオーサリングファイル２１の３次元関節
構造、および特徴抽出の基準となるテンプレートキャラ
クタ２２の３次元関節構造は、ともに階層構造を有し、
ルートとなる関節を１つとして全体でツリー構造をなし
ており、各関節は子階層の関節への参照、およびルート
関節からの相対位置の情報を含んでいる。

【００２０】図３に、構造的特徴の抽出対象となる第１
の３次元関節構造体の例を示す。以下、第１の３次元関
節構造体を構造体Ａとする。ここでは任意に与えられる
構造体Ａを、関節３１をルートとして関節３２から関節
４９までの計１９個の関節によって構成されているとす
る。この構造体Ａについて、図１の対称構造抽出手段１
１、特徴構造検証手段１２、対応関節抽出手段１３およ
び姿勢検証手段１４による処理を順に行い、姿勢検証手
段１４で抽出された３次元関節構造体が、キャラクタア
ニメーションとして利用可能な３次元関節構造体の候補
となる。この出力結果としては複数の候補が抽出される
場合もあり、また１つの候補も抽出されない場合もあり
得る。

【００２１】まず、抽出されるキャラクタに左右対称性
があることを前提条件として、対称構造抽出手段１１に
おいて、構造体Ａより対称面に対しておおよその左右対
称性を満たす第２の３次元関節構造体が抽出される。図
４に第２の３次元関節構造体を示す。以下、第２の３次
元関節構造体を構造体Ｂとする。図３および図４を用い
て対称構造抽出手段１１における抽出処理を説明する。

【００２２】ここでは抽出する関節の対称性として、あ
る関節の対称面に対する鏡像に他方の関節が互いに位置
するように、対称面に対して対になって存在するもの
と、関節の中心が対称面上にあってその関節自体が左右
対称性を有するものについて考える。例えば人型のキャ
ラクタでは、手や足のように左右の対がある部位と、頭
蓋骨や背骨のようにその部位自体が左右対称で対をもた
ない部位とがある。ここでは前者をＡ対称、後者をＢ対
称と呼ぶことにする。ただし、Ａ対称の関節はＢ対称の
関節から子階層として派生することはあるが、Ａ対称の
関節からＢ対称の関節が派生することはない。また、対
称面は通常ルート関節を通ることとするため、図３では
関節３１が対称面を通ることとしている。図４では、Ａ
対称の関節には図３の符号の後に「ａ」を、Ｂ対称の関
節には「ｂ」を付して表示している。

【００２３】対称構造抽出手段１１では、以下のような
条件にしたがって、構造体Ａの関節をＡ対称、Ｂ対称お
よび非対称の関節に分類し、Ａ対称およびＢ対称の関節
のみで構成される構造体Ｂを出力する。ただし、上述し
たように抽出対象となる構造体Ａは任意に与えられたも
のであり、厳密な左右対称性を有するとは限らないの
で、ここではおおよその左右対称性を検証する。

【００２４】まず、ある関節Ｓの上位階層にあるＢ対称
の関節のうち最も階層が深い関節をＨ（Ｓ）とする。ま
た、関節Ｓと階層の深さが同じ関節をＴとし、関節Ｈ
（Ｓ）と関節Ｈ（Ｔ）が同一となる関節の集合をＩ
（Ｓ）とする。さらに関節集合Ｉ（Ｓ）のうち、関節Ｓ
の左右対称面に対する鏡像とほぼ同一の位置にある関節
をＪ（Ｓ）とする。

【００２５】関節Ｓがルート関節であり親階層をもたな
い場合、関節ＳはＡ対称ではなく、Ｂ対称である条件
は、関節Ｊ（Ｓ）と関節Ｓが同一となることである。ま
た、関節Ｓが非対称となる条件は、関節Ｊ（Ｓ）と関節
Ｓが一致しないことである。例えば図３の関節３１の場
合、ルート関節であり親階層をもたないので、関節Ｈ
（Ｓ）および関節Ｉ（Ｓ）は関節Ｓと同一と見なすこと
ができ、したがって、関節３１は対称面上にあって関節
Ｊ（Ｓ）は当然関節Ｓすなわち関節３１自身と同一であ
るので、関節３１はＢ対称である。

【００２６】関節Ｓの親階層がＢ対称である場合、関節
ＳがＡ対称である条件は、関節Ｊ（Ｓ）と関節Ｓが異な
り、関節Ｓと関節Ｊ（Ｊ（Ｓ））が同一となることであ
る。また、関節ＳがＢ対称である条件は、関節Ｊ（Ｓ）
と関節Ｒが同一となることである。さらに、関節Ｓが非
対称である条件は、関節Ｊ（Ｓ）に該当する関節がない
場合である。

【００２７】例えば、図３の関節３２は親階層がＢ対称
であるが、関節Ｈ（Ｓ）に対応するのは関節３１で、関
節Ｉ（Ｓ）に対応するのは関節３２、４６および４８で
あり、関節Ｊ（Ｓ）に対応するのは関節３２自身とな
り、関節３２はＢ対称である。これと同様に、関節３
４、４１および４５もＢ対称となる。

【００２８】また、関節３５は親階層がＢ対称である
が、関節Ｈ（Ｓ）に対応するのは関節３４で、関節Ｉ
（Ｓ）に対応するのは関節３５、３８および４１であ
り、関節Ｊ（Ｓ）に対応するのは関節３８となる。関節
３８についてＪ（Ｓ）に対応するのは関節３５であるこ
とから、関節３５はＡ対称である。また同様に、関節３
８、４６および４８もＡ対称となる。

【００２９】また、関節３３は親階層がＢ対称である
が、関節Ｓに対応するのは関節３２、関節Ｊ（Ｓ）に対
応するのは関節３３および３４で、関節Ｊ（Ｓ）に対応
する関節として特定することができないため、関節３３
は非対称である。また同様に、関節４２および４４も非
対称となる。

【００３０】関節Ｓの親階層がＡ対称である場合、関節
ＳがＡ対称である条件は、関節Ｊ（Ｓ）と関節Ｓが異な
り、関節Ｓと関節Ｊ（Ｊ（Ｓ））が同一となることであ
る。また、関節ＳがＢ対称になることは明らかにあり得
ず、関節Ｓが非対称である条件は、関節Ｊ（Ｓ）に該当
する関節がないことである。

【００３１】例えば、関節３６は親階層がＡ対称である
が、Ｈ（Ｓ）に対応するのは関節３５、Ｉ（Ｓ）に対応
するのは関節３６および３９、Ｊ（Ｓ）に対応するのは
関節３９であり、関節３９についてＪ（Ｓ）に対応する
のは関節３６であることから、関節３６はＡ対称であ
る。同様に関節３７、３９、４０、４７および４９もＡ
対称となる。

【００３２】関節Ｓの親階層が非対称である場合、関節
ＳがＡ対称およびＢ対称となることは明らかにあり得
ず、したがって関節Ｓは非対称である。例えば、関節４
３は親階層が非対称であるので、関節４３も非対称であ
る。

【００３３】以上の抽出処理によって、図４に示すよう
に、左右対称性のある関節のみで構成される構造体Ｂが
抽出される。次に、特徴構造検証手段１２において、こ
の構造体Ｂがアニメーションに利用可能な特有の構造的
特徴を満たすかが検証される。

【００３４】例えば人型のキャラクタでは、最も基本的
な構造的特徴としていわゆる五体（頭、右手、左手、右
足、左足）を有することが挙げられる。また、犬型の場
合には人型の構造に加えて尻尾を有することが挙げられ
る。特徴構造検証手段１２では、アニメーションに利用
するためのこのような基本的な構造的特徴を示す基準と
して、この構造的特徴を有するテンプレートキャラクタ
２２として第３の３次元関節構造体が与えられ、この第
３の３次元関節構造体が有する特徴的な関節構成が構造
体Ｂに含まれているかが検証される。

【００３５】図５に第３の３次元関節構造を示す。以
下、第３の３次元関節構造体を構造体Ｃとする。また、
図６に縮約された各３次元関節構造を示す。図６（ａ）
は検証対象である縮約された第６の３次元関節構造体、
（ｂ）はテンプレートキャラクタ２２が縮約された第７
の３次元関節構造体をそれぞれ示す。以下、第６の３次
元関節構造体を構造体Ｆ、第７の３次元関節構造体を構
造体Ｇとする。

【００３６】この検証では、構造体ＢおよびＣから、冗
長な関節を縮約した構造体Ｆ、およびＧを用いる。構造
体Ａがテンプレートである構造体Ｃに特有の構造的特徴
を満たす条件は、構造体Ｆが構造体Ｇと同等の階層構造
を有することとする。

【００３７】ここで、縮約について次のように定義す
る。ある３次元関節構造体Ｔを縮約して３次元関節構造
体Ｕを導出するものとすると、３次元関節構造体Ｕは３
次元関節構造体Ｔの一部の関節を省略して構成し、この
とき３次元関節構造体Ｔにおける階層の上下関係は３次
元関節構造体Ｕにおいても同様に成立するとする。

【００３８】階層構造の縮約は、以下の手順にしたがっ
て行われる。まず、Ｂ対称である関節のうち子階層をも
たないものを、Ｌ属性をもつ関節とし、Ａ対称またはＢ
対称の関節を子階層に複数もつＢ対称の関節を、Ｍ属性
をもつ関節とし、Ｍ属性をもつ関節が親関節にある関節
のうちＡ対称であるものを、Ｎ属性をもつ関節とする。
このＬ属性、Ｍ属性およびＮ属性をもつそれぞれの関節
とルート関節を抽出し、他の関節を省略する。

【００３９】このような手順によって、構造体Ｂからは
図６（ａ）のように、関節３１ｂ、３４ｂ、３５ａ、３
８ａ、４５ｂ、４６ａおよび４８ａによって構成される
構造体Ｆが抽出される。また同様に、構造体Ｃからは図
６（ｂ）のように、関節５１、５３、５４、５６、５
８、５９および６１によって構成される構造体Ｇが抽出
される。

【００４０】構造体ＦおよびＧを比較すると、関節の位
置関係や関節数がほぼ同一であるということができ、こ
れによって構造体Ｂは、テンプレートキャラクタ２２が
有する構造体Ｃに特有な構造的特徴を満たしていると判
定され、このような構造体Ｂについて次の処理に移行す
る。また、構造体Ｂがこのような構造的特徴を満たして
いない場合は、この元の構造体Ａからはアニメーション
に利用するキャラクタの候補として構造体Ｆが抽出され
ない。

【００４１】なお、図６のように互いの階層構造がほぼ
一致している場合でなくても、構造体Ｆの中の一部によ
って構造体Ｇの構造の特徴を満たす場合が考えられ、こ
の場合も構造的特徴を満たすと判断される。またこの場
合は特徴を満たす階層構造として複数の候補を抽出する
ことができ、このそれぞれの候補について次の処理へ移
行する。

【００４２】次に、対応関節抽出手段１３において、上
記の構造体Ｂから、テンプレートキャラクタ２２の構造
体Ｃに含まれる関節と対応関係のある関節が抽出され
る。上記の特徴構造検証手段１２によって、構造体Ｂは
アニメーションに利用可能な構造的特徴を有しているこ
とが明らかになったため、対応関節抽出手段１３では、
アニメーションに利用可能な構造的特徴として定義した
構造体Ｃの有するそれぞれの関節が、構造体Ｂ（すなわ
ちＡ）の有するどの関節と対応し機能させることが可能
なのかが正確に決定される。

【００４３】３次元関節構造体Ｆの有する関節が、３次
元関節構造体Ｅの有する関節との対応関係を持つ条件と
は、構造体Ｂを以下の手順によって構造体Ｃに合わせて
縮約した第４の３次元関節構造体が、構造体Ｃに一致す
ることである。

【００４４】図７に抽出された第４の３次元関節構造体
を示す。以下、第４の３次元関節構造体を構造体Ｄとす
る。構造体Ｄの導出の条件は以下の通りである。すなわ
ち、構造体Ｄを縮約して構造体Ｆを導出できること、構
造体Ｄと構造体Ｃの階層関係が一致すること、および構
造体Ｄの有する末端の関節が構造体Ｂの有する末端の関
節のいずれかと対応することである。

【００４５】図４の構造体Ｂ、図５の構造体Ｃおよび図
７の構造体Ｄを比較すると、構造体Ｃの階層関係に一致
させるために、構造体Ｄでは構造体Ｂの関節のいくつか
が省略されている。例えば、構造体Ｂの関節３６ａが省
略され、構造体Ｃの関節５４には構造体Ｂの関節３５ａ
が、また関節５５には関節３７ａがそれぞれ対応する関
節として抽出されている。このとき、関節３６ａは例え
ば固定された状態と見なされ、関節３５ａおよび３７ａ
の間が一体となった構成であると考えることができる。
関節３９ａおよび４１ｂについても同様である。

【００４６】このように、対応する関節は構造体Ｃに合
わせて抽出されるので、抽出される対象である構造体Ｂ
がより複雑な場合は、対応する関節として解釈によって
複数の候補が抽出される場合がある。また、特徴構造検
証手段１２において抽出された複数の候補のそれぞれに
ついて、対応関節抽出手段１３において対応する関節が
解釈されるため、構造体Ｄとしてさらに多くの候補が抽
出される場合があり、このような候補の１つ１つについ
て、次の処理手段に移行されることになる。

【００４７】最後に、姿勢検証手段１４において、抽出
された構造体Ｄがアニメーションに利用する３次元関節
構造がとるべき標準姿勢をとっているかが検証される。
この標準姿勢としては、関節と関節との相対的な位置関
係を規定している。したがって姿勢が一致するかの判定
は、構造体Ｄと構造体Ｃの対応する関節の位置の誤差を
計算することによって判定する。

【００４８】ただし、３次元関節構造体ＤおよびＣから
それぞれ得られるキャラクタの骨格を考えると、それぞ
れのキャラクタでは体格が異なっている場合があるの
で、構造体Ｄについて構造体Ｃに合わせて正規化を行っ
た第５の３次元関節構造体によって、関節位置の誤差判
定を行う。なお、キャラクタの体格とは、階層関係をも
つ関節間の距離によって決まる。

【００４９】正規化処理を行うには、以下の処理を構造
体Ｄのルート関節から順に下方の階層に適用する。構造
体Ｄの中のにある関節をＰ、およびその親関節をＱと
し、各関節に対応する構造体Ｃの関節をそれぞれＣ
（Ｐ）、Ｃ（Ｑ）とする。また、この正規化による結果
をそれぞれＲ（Ｐ）、Ｒ（Ｑ）とする。このとき、Ｒ
（Ｐ）は次のように与えられる。

【００５０】Ｒ（Ｐ）＝（Ｐ−Ｑ）＊（｜Ｃ（Ｐ）−Ｃ
（Ｑ）｜／｜Ｐ−Ｑ｜）＋Ｒ（Ｑ） ただし、Ｐがルートノードのときは親関節Ｑが存在しな
いため、以下のように与えられる。

【００５１】Ｒ（Ｐ）＝Ｐ 図８に、構造体Ｄに正規化処理を行った第５の３次元関
節構造体を示す。以下、第５の３次元関節構造体を構造
体Ｅとする。

【００５２】構造体Ｅでは、構造体Ｄの各関節間の距離
が、構造体Ｃに合わせて修正されているのがわかる。こ
のように正規化処理が行われた構造体Ｅと、テンプレー
トである構造体Ｃについて姿勢が検証される。

【００５３】構造体Ｅが構造体Ｃと同じ姿勢をとってい
ることは、それぞれの対応する関節の位置を比較して誤
差を計算することで判断する。この誤差判定は、平均二
乗誤差を算出し、この値が特定のしきい値以内であるこ
とを判定条件とする。

【００５４】図８の構造体Ｅがテンプレートの構造体Ｃ
の標準姿勢とほぼ同じ姿勢をとっていると判断された場
合は、アニメーションに利用可能な３次元関節構造のデ
ータとして、構造体Ｅが、元の構造体Ａとの各関節の対
応情報とともにキャラクタファイル２３として出力され
る。このように、任意の３次元関節構造から、アニメー
ションに利用可能な３次元関節構造のデータが自動的に
抽出される。また、与えられた任意の３次元関節構造に
よっては、このキャラクタファイル２３として複数の候
補のデータが出力される場合もある。これによって、ア
ニメーションのデザイナーが任意の３次元関節構造のデ
ータからキャラクタを作成する際に、利用可能な関節を
抽出し、各関節に特有の名前付けをする作業を自動化す
ることができ、作業効率を高めることが可能である。

【００５５】なお、上記の説明で示した構造体Ａおよび
Ｃは簡単な例として示したものであって、これらに限っ
たことではなく、例えばアニメーションに利用するキャ
ラクタとして人間や犬等をこれらの３次元関節構造とし
て規定し、本発明に適用することが可能である。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の３次元キ
ャラクタの特徴抽出装置では、任意の３次元構造を有す
るキャラクタから、アニメーションに利用可能な構造的
特徴を有する３次元関節構造を自動的に抽出することが
できるので、このような抽出作業を短時間で効率よく行
うことが可能である。

【００５７】また、本発明の３次元キャラクタの特徴抽
出方法では、任意の３次元構造を有するキャラクタか
ら、アニメーションに利用可能な構造的特徴を有する３
次元関節構造を自動的に抽出することができるので、こ
のような抽出作業を短時間で効率よく行うことが可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の特徴抽出装置の主な構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】各３次元関節構造体の抽出の流れを示す図であ
る。

【図３】第１の３次元関節構造体の例を示す図である。

【図４】第２の３次元関節構造を示す図である。

【図５】第３の３次元関節構造を示す図である。

【図６】特徴構造検証手段において縮約された各３次元
関節構造を示す図であり、（ａ）は第６の３次元関節構
造体、（ｂ）は第７の３次元関節構造体を示す。

【図７】第４の３次元関節構造を示す図である。

【図８】第５の３次元関節構造を示す図である。

【符号の説明】

１……特徴抽出装置、１１……対称構造抽出手段、１２
……特徴構造検証手段、１３……対応関節抽出手段、１
４……姿勢検証手段、２１……オーサリングファイル、
２２……テンプレートキャラクタ、２３……キャラクタ
ファイル

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 階層構造を有する任意の３次元関節構造
   によって定義されるキャラクタのデータから３次元キャ
   ラクタアニメーションに利用可能な特定の構造的特徴を
   抽出する３次元キャラクタの特徴抽出装置において、 前記キャラクタを定義する第１の３次元関節構造体から
   所定の対称面に対して左右対称である関節のみが抽出さ
   れた第２の３次元関節構造体を出力する対称構造抽出手
   段と、 前記特定の構造的特徴を抽出するテンプレートキャラク
   タとして第３の３次元関節構造体が与えられ、前記第２
   の３次元関節構造体に前記第３の３次元関節構造体の有
   する特徴的な関節構造が含まれているかを検証する特徴
   構造検証手段と、 前記特徴構造検証手段において前記特徴的な関節構造が
   含まれていると判断された前記第２の３次元関節構造体
   から、前記第３の３次元関節構造体の有する関節と対応
   関係のある関節が抽出された第４の３次元関節構造体が
   出力される対応関節抽出手段と、 前記第４の３次元関節構造体の有する各関節間の距離を
   前記第３の３次元関節構造体に合わせて正規化した第５
   の３次元関節構造体のとる姿勢が、前記第３の３次元関
   節構造体のとる姿勢と一致した場合に、前記第５の３次
   元関節構造体を出力する姿勢検証手段と、 を有する３次元キャラクタの特徴抽出装置。
2. 【請求項２】 前記対称構造抽出手段において、前記第
   １の３次元関節構造体の有する関節の中から、前記所定
   の対称面に対してほぼ同距離に相対して位置する第１の
   対称性を有する関節と、前記対称面上にあってそれ自身
   がほぼ対称である第２の対称性を有する関節とを抽出し
   て前記第２の３次元関節構造体とすることを特徴とする
   請求項１記載の３次元キャラクタの特徴抽出装置。
3. 【請求項３】 前記特徴構造検証手段は、前記第２の３
   次元関節構造体を縮約した第６の３次元関節構造体が、
   同様の方法で前記第３の３次元関節構造体を縮約した第
   ７の３次元関節構造体の関節構成とほぼ一致したとき、
   前記第２の３次元関節構造体に前記第３の３次元関節構
   造体の有する特徴的な関節構造が含まれていると判断す
   ることを特徴とする請求項１記載の３次元キャラクタの
   特徴抽出装置。
4. 【請求項４】 前記第２の対称性を有し子階層をもたな
   い関節を第１の属性を有するとし、前記第２の対称性を
   有し、前記第１の対称性または前記第２の対称性を有す
   る関節を子階層に複数もつ関節を第２の属性を有すると
   し、前記第１の対称性を有し、前記第２の属性を有する
   親階層をもつ関節を第３の属性を有するとすると、前記
   特徴構造検証手段における前記縮約は、前記第２の３次
   元関節構造体から前記第１の属性を有する関節、前記第
   ２の属性を有する関節、前記第３の属性を有する関節お
   よびルート関節以外の関節を削除することによって行う
   ことを特徴とする請求項１記載の３次元キャラクタの特
   徴抽出装置。
5. 【請求項５】 前記対応関節抽出手段において、前記第
   ４の３次元関節構造体は前記第２の３次元関節構造体を
   前記第３の３次元関節構造体の有する関節構造に合わせ
   て縮約することによって抽出されることを特徴とする請
   求項１の３次元キャラクタの特徴抽出装置。
6. 【請求項６】 前記対応関節抽出手段における前記縮約
   は、前記第４の３次元関節構造体に前記縮約を行って前
   記第５の３次元関節構造体を導出でき、前記第４の３次
   元関節構造体と前記第３の３次元関節構造体の階層関係
   が一致し、前記第４の３次元関節構造体の有する末端の
   関節が前記第２の３次元関節構造体の有する末端の関節
   のいずれかと対応するという条件のもとに行われること
   を特徴とする請求項１記載の３次元キャラクタの特徴抽
   出装置。
7. 【請求項７】 前記姿勢検証手段において、前記第５の
   ３次元関節構造の有する関節と、前記第３の３次元関節
   構造体の対応する関節との距離の差が所定値以下の場合
   に、前記第４の３次元関節構造体と前記第３の３次元関
   節構造体の姿勢が一致していると判断されることを特徴
   とする請求項１記載の３次元キャラクタの特徴抽出装
   置。
8. 【請求項８】 階層構造を有する任意の３次元関節構造
   によって定義されるキャラクタのデータから３次元キャ
   ラクタアニメーションに利用可能な特定の構造的特徴を
   抽出する３次元キャラクタの特徴抽出方法において、 前記キャラクタを定義する第１の３次元関節構造体から
   所定の対称面に対して左右対称である関節のみが抽出さ
   れた第２の３次元関節構造体を出力し、 前記特定の構造的特徴を抽出するテンプレートキャラク
   タとして第３の３次元関節構造体が与えられ、前記第２
   の３次元関節構造体に前記第３の３次元関節構造体の有
   する特徴的な関節構造が含まれているかを検証し、 前記特徴的な関節構造が含まれていると判断された前記
   第２の３次元関節構造体から、前記第３の３次元関節構
   造体の有する関節と対応関係のある関節が抽出された第
   ４の３次元関節構造体が出力され、 前記第４の３次元関節構造体の有する関節間の距離を前
   記第３の３次元関節構造体に合わせて正規化した第５の
   ３次元関節構造体のとる姿勢が、前記第３の３次元関節
   構造体のとる姿勢と一致した場合に、前記第５の３次元
   関節構造体を出力することを特徴とする３次元キャラク
   タの特徴抽出方法。