JP2001351119A - Method for generating triangular mesh, and recording medium for implementing the method - Google Patents
Method for generating triangular mesh, and recording medium for implementing the methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、三角形メッシュ生
成方法及び該方法を実行するための記録媒体に関し、よ
り詳細には、形状計測装置、仮想現実感装置に応用可能
な、CAD/CAMを用いた3次元形状モデル自動生成
装置に適用される三角形メッシュの生成方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for generating a triangular mesh and a recording medium for executing the method, and more particularly, to a CAD / CAM system applicable to a shape measuring device and a virtual reality device. The present invention relates to a method for generating a triangular mesh applied to an automatic three-dimensional shape model generating apparatus.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、インターネット上でのマルチメデ
ィア利用の広がりとともに3次元表現の利用は拡大して
おり、3次元モデリングの重要性が高まっている。最近
は、3次元測定器などから取り込んだ3次元の点群デー
タや距離画像を元にして符号付き距離関数を生成し、マ
ーチングキューブス法(下記参考文献[1]参照)など
の同位相面生成手法を用いて、三角形メッシュで表現さ
れる形状モデルとして自動生成する手法が提案されてい
る(下記参考文献[2],[3]参照)。2. Description of the Related Art In recent years, with the spread of multimedia on the Internet, the use of three-dimensional expressions has expanded, and the importance of three-dimensional modeling has increased. Recently, a signed distance function has been generated based on three-dimensional point cloud data and a distance image taken from a three-dimensional measuring device or the like, and an in-phase surface such as a marching cubes method (refer to the following reference [1]). A method of automatically generating a shape model represented by a triangular mesh using a generation method has been proposed (see References [2] and [3] below).
【0003】これらの手法には、以下のごとくのメリッ
トがある。 ・貫通穴などの位相構造を持った形状でも生成できる。 ・欠落している点群がある場合でも、その穴を埋める面
を生成する効果がある。 ・測定器の性質や測定条件による雑音がある場合でも、
雑音の影響を受けにくい。 ・測定したサンプル点の分布に偏りがある非一様な場合
でも、関数化することで一様な分布のサンプル点を得る
ことができる。[0003] These techniques have the following advantages. -Shapes with topological structures such as through holes can be generated. -Even if there is a missing point cloud, there is an effect of generating a surface that fills the hole.・ Even if there is noise due to the characteristics of the measuring instrument or measurement conditions,
Less susceptible to noise. -Even in the case where the distribution of measured sample points is non-uniform, the sample points having a uniform distribution can be obtained by functionalization.
【0004】しかしながら上記の手法には、以下のよう
な欠点がある。 ・鋭角の特徴の再現性が弱い。鋭角の稜線を持った機械
部品などの人工的に作成したものでも、常に丸みを帯び
た形状として再現される。これはマーチングキューブス
法では、三角形メッシュの頂点位置が格子軸上に限定さ
れているため、鋭角の稜線などの特徴を十分に捉え切れ
ないためである。また、三角形メッシュの頂点位置がボ
クセル内で自由に配置できる格子点連結法(下記参考文
献[4]参照)がある。図2は、上記のごとくの格子点
連結法の生成例を示す図で、1は距離画像の3次元座標
表現(点群)を示し、2は格子点連結法により再構成し
た三角形メッシュを示す。しかしながら格子点連結法
は、凸部分の鋭角稜線は再現するが、凹部分の鋭角稜線
は再現できないという問題がある。[0004] However, the above method has the following disadvantages.・ The reproducibility of features at acute angles is weak. Even artificially created mechanical parts such as machine parts with sharp edges are always reproduced as rounded shapes. This is because in the marching cubes method, the positions of the vertices of the triangular mesh are limited on the lattice axis, so that features such as acute ridge lines cannot be sufficiently captured. In addition, there is a grid point connection method (refer to the following reference [4]) in which vertex positions of a triangular mesh can be freely arranged in voxels. FIG. 2 is a diagram showing an example of generation of the grid point connection method as described above, where 1 indicates a three-dimensional coordinate expression (point group) of a distance image, and 2 indicates a triangle mesh reconstructed by the grid point connection method. . However, the grid point connection method has a problem that an acute ridge line of a convex portion can be reproduced, but an acute ridge line of a concave portion cannot be reproduced.
【0005】(参考文献) [1]William E. Lorensen and Harvey E. Cline: "Ma
rching Cubes: A High Resolution 3D Surface Constru
ction Algorithm", SIGGRAPH'87 Proceedings,pp.163-
169, Jul 1987. [2]Hugues Hoppe, Tony DeRose, Tom Duchamp, John
McDonald and Werner Stuetzle: "Surface reconstruc
tion from unorganized points", SIGGRAPH '92Proceed
ings, pp.71-78, Jul 1992. [3]Brian Curless and Marc Levoy: "A Volumetric
Method for Building Complex Models from Range Imag
es", SIGGRAPH'96 Proceedings, pp.303-312, Aug 199
6. [4]松岡、植田、早野:「格子点連結法と局所操作を
用いた点群データからのソリッドモデル自動再構成」、
情報処理学会論文誌、vol.40, No.5, 1999年。 [5]Jean-Daniel Boissonnat: "Geometric structure
s for three-dimentional shape representation", ACM
Transactions on Graphics, Vol.3, No.4, Oct1984, p
p.266-286.(References) [1] William E. Lorensen and Harvey E. Cline: "Ma
rching Cubes: A High Resolution 3D Surface Constru
ction Algorithm ", SIGGRAPH'87 Proceedings, pp.163-
169, Jul 1987. [2] Hugues Hoppe, Tony DeRose, Tom Duchamp, John
McDonald and Werner Stuetzle: "Surface reconstruc
tion from unorganized points ", SIGGRAPH '92 Proceed
ings, pp.71-78, Jul 1992. [3] Brian Curless and Marc Levoy: "A Volumetric
Method for Building Complex Models from Range Imag
es ", SIGGRAPH'96 Proceedings, pp.303-312, Aug 199
6. [4] Matsuoka, Ueda, Hayano: "Automatic reconstruction of solid models from point cloud data using grid point connection and local operations",
IPSJ Transactions, vol.40, No.5, 1999. [5] Jean-Daniel Boissonnat: "Geometric structure
s for three-dimentional shape representation ", ACM
Transactions on Graphics, Vol. 3, No. 4, Oct1984, p
p.266-286.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のごと
き実情に鑑みてなされたもので、3次元測定器等で測定
することにより得られる距離画像から三角形メッシュを
生成する際に、角張った形状の鋭角の稜線、特に凹部分
の鋭角稜線が失われるという問題を解消する三角形メッ
シュの生成方法を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and has a problem in that when a triangular mesh is generated from a distance image obtained by measuring with a three-dimensional measuring device or the like, an angular shape is obtained. It is an object of the present invention to provide a method for generating a triangular mesh that eliminates the problem of losing acute ridges of a shape, particularly acute ridges of concave portions.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、3次
元測定器で測定することにより得られる距離画像から三
角形メッシュを生成する三角形メッシュ生成方法におい
て、輪郭・内部・外部の3つの属性値を持つボリューム
モデルを生成するステップと、該ボリュームモデルにお
ける隣接する8ボクセルの属性値の組み合わせにより基
本三角形メッシュを生成するステップと、薄板面を検出
して前記基本三角形メッシュから除去するステップとを
有することを特徴としたものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a triangle mesh generating method for generating a triangle mesh from a distance image obtained by measuring with a three-dimensional measuring device. Generating a volume model having a value, generating a basic triangle mesh by combining attribute values of eight adjacent voxels in the volume model, and detecting a thin plate surface and removing the thin plate surface from the basic triangle mesh. It is characterized by having.
【0008】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、前記輪郭・内部・外部の3つの属性値を持つボリュ
ームモデルを生成するステップは、前記距離画像の各画
素値から輪郭ボクセルを検出するステップと、前記距離
画像の画素を頂点とする部分三角形メッシュを生成する
ステップと、前記部分三角形メッシュの各三角形面から
輪郭ボクセルを検出するステップと、各前記距離画像の
撮影方向から輪郭ボクセルが見つかるまで探索し外部ボ
クセルを検出するステップとを有することを特徴とした
ものである。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the step of generating the volume model having the three attribute values of the outline, the inside, and the outside includes detecting an outline voxel from each pixel value of the distance image. Performing a step of generating a partial triangular mesh having the pixels of the distance image as vertices; detecting an outline voxel from each triangular surface of the partial triangle mesh; and detecting an outline voxel from the shooting direction of each of the distance images. And searching for an external voxel until it is found.
【0009】請求項3の発明は、請求項1の発明におい
て、前記隣接する8ボクセルの属性値の組み合わせによ
り基本三角形メッシュを生成するステップは、前記8ボ
クセルの属性値をキーにルックアップテーブルから該当
する三角形生成関数及び回転情報を取り出すステップ
と、該回転情報により8ボクセルを回転変換させるステ
ップと、該回転変換させた8ボクセルを前記三角形生成
関数に与え前記基本三角形メッシュを生成するステップ
とを有することを特徴としたものである。According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the step of generating a basic triangular mesh based on a combination of the attribute values of the adjacent eight voxels includes the steps of: Extracting the relevant triangle generation function and rotation information, rotating 8 voxels based on the rotation information, and giving the rotated voxel to the triangle generation function to generate the basic triangle mesh. It is characterized by having.
【0010】請求項4の発明は、請求項1の発明におい
て、前記薄板面を検出して前記基本三角形メッシュから
除去するステップは、隣接する12ボクセルの属性値を
キーにルックアップテーブルから該当する面の位置情報
を取り出すステップと、該面の位置情報から薄板面かど
うか判断するステップと、前記基本三角形メッシュから
薄板面を除去するステップとを有することを特徴とした
ものである。According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the step of detecting the thin plate surface and removing the thin plate surface from the basic triangular mesh corresponds to a lookup table using attribute values of adjacent 12 voxels as keys. The method comprises the steps of extracting position information of a surface, determining whether or not the surface is a thin plate from the position information of the surface, and removing the thin plate surface from the basic triangular mesh.
【0011】請求項5の発明は、3次元測定器で測定す
ることにより得られる距離画像から三角形メッシュを生
成する三角形メッシュ生成方法を実行するためのプログ
ラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に
おいて、輪郭・内部・外部の3つの属性値を持つボリュ
ームモデルを生成するステップと、該ボリュームモデル
における隣接する8ボクセルの属性値の組み合わせによ
り基本三角形メッシュを生成するステップと、薄板面を
検出して前記基本三角形メッシュから除去するステップ
とを有する三角形メッシュ生成方法を実行するためのプ
ログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒
体である。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a computer-readable recording medium recording a program for executing a triangle mesh generation method for generating a triangle mesh from a distance image obtained by measuring with a three-dimensional measuring device, Generating a volume model having three attribute values of contour, interior, and exterior; generating a basic triangular mesh by combining attribute values of eight adjacent voxels in the volume model; And a computer-readable recording medium on which a program for executing a method for generating a triangle mesh having a step of removing from a basic triangle mesh is recorded.
【0012】請求項6の発明は、請求項5の発明におい
て、前記輪郭・内部・外部の3つの属性値を持つボリュ
ームモデルを生成するステップは、前記距離画像の各画
素値から輪郭ボクセルを検出するステップと、前記距離
画像の画素を頂点とする部分三角形メッシュを生成する
ステップと、前記部分三角形メッシュの各三角形面から
輪郭ボクセルを検出するステップと、各前記距離画像の
撮影方向から輪郭ボクセルが見つかるまで探索し外部ボ
クセルを検出するステップとを有する三角形メッシュ生
成方法を実行するためのプログラムを記録したコンピュ
ータ読み取り可能な記録媒体である。According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the invention, the step of generating the volume model having the three attribute values of the contour, the inside, and the outside includes detecting a contour voxel from each pixel value of the distance image. Performing a step of generating a partial triangular mesh having the pixels of the distance image as vertices; detecting an outline voxel from each triangular surface of the partial triangle mesh; and detecting an outline voxel from the shooting direction of each of the distance images. Searching for an external voxel until it is found, and a computer-readable recording medium recording a program for executing the triangle mesh generation method.
【0013】請求項7の発明は、請求項5の発明におい
て、前記隣接する8ボクセルの属性値の組み合わせによ
り基本三角形メッシュを生成するステップは、前記8ボ
クセルの属性値をキーにルックアップテーブルから該当
する三角形生成関数及び回転情報を取り出すステップ
と、該回転情報により8ボクセルを回転変換させるステ
ップと、該回転変換させた8ボクセルを前記三角形生成
関数に与え前記基本三角形メッシュを生成するステップ
とを有する三角形メッシュ生成方法を実行するためのプ
ログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒
体である。According to a seventh aspect of the present invention, in the fifth aspect of the invention, the step of generating a basic triangular mesh based on a combination of the attribute values of the adjacent eight voxels comprises the step of: Extracting the relevant triangle generation function and rotation information, rotating 8 voxels based on the rotation information, and giving the rotated voxel to the triangle generation function to generate the basic triangle mesh. And a computer-readable recording medium on which a program for executing the triangle mesh generation method is recorded.
【0014】請求項8の発明は、請求項5の発明におい
て、前記薄板面を検出して前記基本三角形メッシュから
除去するステップは、隣接する12ボクセルの属性値を
キーにルックアップテーブルから該当する面の位置情報
を取り出すステップと、該面の位置情報から薄板面かど
うか判断するステップと、前記基本三角形メッシュから
薄板面を除去するステップとを有する三角形メッシュ生
成方法を実行するためのプログラムを記録したコンピュ
ータ読み取り可能な記録媒体である。According to an eighth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, the step of detecting the thin plate surface and removing the thin plate surface from the basic triangular mesh corresponds to a lookup table using attribute values of adjacent 12 voxels as keys. A program for executing a method for generating a triangular mesh having a step of extracting position information of a surface, a step of determining whether or not the surface is a thin plate from the position information of the surface, and a step of removing the thin plate surface from the basic triangular mesh is recorded. Computer-readable recording medium.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以下の各前提に基づき、本発明の
動作を説明する。 ・本発明で用いる三角形生成ルックアップテーブルに
は、図5に示すような三角形面生成パターンに基づい
た、三角形を生成する各関数へのポインタおよび回転情
報が、図6に示すような隣接する8つのボクセルの属性
値を組み合わせたアドレスの順に、あらかじめ格納され
ているものとする。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The operation of the present invention will be described based on the following assumptions. In the triangle generation lookup table used in the present invention, a pointer to each function for generating a triangle and rotation information based on a triangle plane generation pattern as shown in FIG. Assume that addresses are stored in advance in the order of addresses obtained by combining the attribute values of two voxels.
【0016】・本発明で用いる面生成位置ルックアップ
テーブルには、図7に示すような面を生成する場所の情
報が、図6の示すアドレスの順に、あらかじめ格納され
ているものとする。It is assumed that the surface generation position look-up table used in the present invention previously stores information on a position where a surface as shown in FIG. 7 is generated in the order of addresses shown in FIG.
【0017】・本発明で用いる距離画像は、各画素毎に
奥行き方向の値を持ち、カメラ位置、カメラ撮影方向、
視野角などの撮影情報も明らかであることを前提とす
る。従って、各画素毎に、透視変換を用いて容易に3次
元空間上の座標値に変換できるものとする。The distance image used in the present invention has a value in the depth direction for each pixel, and a camera position, a camera shooting direction,
It is assumed that photographing information such as the viewing angle is clear. Therefore, it is assumed that each pixel can be easily converted to a coordinate value in a three-dimensional space using perspective transformation.
【0018】・本発明で用いるボリュームモデルは、あ
らかじめ各方向のサイズNx,Ny,Nz(すべて正の
整数)が決められており、必要に応じて利用者が利用前
にサイズを指定するものとする。サイズを大きくすれ
ば、それだけ細かな解像度の三角形メッシュが最終的に
得られる。Nx,×Ny,×Nzに比例した大きさの作
業用メモリ空間が必要になる。In the volume model used in the present invention, the sizes Nx, Ny, Nz (all positive integers) in each direction are determined in advance, and the size is designated by the user before use if necessary. I do. If the size is increased, a triangular mesh with a finer resolution is finally obtained. A work memory space having a size proportional to Nx, × Ny, × Nz is required.
【0019】図1は、本発明による距離画像から三角形
メッシュ生成方法を説明するためのフローチャートであ
る。まず、3次元測定器等で測定することにより得られ
る距離画像から、輪郭・内部・外部の3つの属性値を持
つボリュームモデルを生成する(ステップS1)。次い
で、隣接する8ボクセルの属性値の組み合わせにより三
角形メッシュ(以下、基本三角形メッシュとする)を生
成し(ステップS2)。薄板面を検出して基本三角形メ
ッシュから除去する(ステップS3)。FIG. 1 is a flowchart for explaining a method of generating a triangular mesh from a distance image according to the present invention. First, a volume model having three attribute values of contour, inside, and outside is generated from a distance image obtained by measuring with a three-dimensional measuring device or the like (step S1). Next, a triangular mesh (hereinafter, referred to as a basic triangular mesh) is generated based on a combination of attribute values of eight adjacent voxels (step S2). The thin plate surface is detected and removed from the basic triangular mesh (step S3).
【0020】図2は、図1のステップS1における、距
離画像から輪郭・内部・外部の3つの属性値を持つボリ
ュームモデルを生成する方法をより詳しく説明するため
のフローチャートである。まずステップS11におい
て、距離画像の各画素の三次元座標をすべて含むバウン
ディングボックスを求める。バウンディングボックスの
求め方は各画素の三次元座標(X,Y,Z)の各要素
X,Y,Z毎に最大値Xmin,Ymin,Zmin、
最小値Xmax,Ymax,Zmaxを求め、最大値、
最小値を次のように組み合わせた8座標V1−V8を頂
点とする直方体:V1:(Xmin−δ,Ymin−
δ,Zmin−δ),V2:(Xmax+δ,Ymin
−δ,Zmin−δ),V3:(Xmin−δ,Yma
x,+δZmin−δ),V4:(Xmax+δ,Ym
ax+δ,Zmin−δ),V5:(Xmin−δ,Y
min−δ,Zmax+δ),V6:(Xmax+δ,
Ymin−δ,Zmax+δ),V7:(Xmin−
δ,Ymax+δ,Zmax+δ),V8:(Xmax
+δ,Ymax+δ,Zmax+δ)を生成する。δ
は、各画素がバウンディングボックスの表面に分布し微
妙な境界判断の問題を起こさないようにするための、正
の小さな数である。バウンディングボックスのV1頂点
(後述)をボリュームモデルの原点とし、バウンディン
グボックスが予め決められたサイズNx,Ny,Nzに
より分割されたボクセルにより構成されるボリュームモ
デルを作成する。ボクセルの初期属性値はすべて内部ボ
クセルにしておく。FIG. 2 is a flowchart for explaining in more detail the method of generating a volume model having three attribute values of contour, inside and outside from the distance image in step S1 of FIG. First, in step S11, a bounding box including all three-dimensional coordinates of each pixel of the range image is obtained. The bounding box is obtained by calculating the maximum value Xmin, Ymin, Zmin, for each element X, Y, Z of the three-dimensional coordinates (X, Y, Z) of each pixel.
The minimum values Xmax, Ymax, and Zmax are obtained, and the maximum value,
A rectangular parallelepiped having the eight coordinates V1-V8 as vertices in which the minimum values are combined as follows: V1: (Xmin-δ, Ymin-
δ, Zmin-δ), V2: (Xmax + δ, Ymin
−δ, Zmin−δ), V3: (Xmin−δ, Yma)
x, + δZmin-δ), V4: (Xmax + δ, Ym
ax + δ, Zmin-δ), V5: (Xmin-δ, Y
min−δ, Zmax + δ), V6: (Xmax + δ,
Ymin−δ, Zmax + δ), V7: (Xmin−
δ, Ymax + δ, Zmax + δ), V8: (Xmax
+ Δ, Ymax + δ, Zmax + δ). δ
Is a small positive number so that each pixel is distributed on the surface of the bounding box and does not cause delicate boundary determination problems. A V1 vertex (described later) of the bounding box is used as the origin of the volume model, and a volume model is created in which the bounding box is composed of voxels divided by predetermined sizes Nx, Ny, and Nz. The initial attribute values of voxels are all internal voxels.
【0021】次いで、ステップS12において、距離画
像の各画素の3次元座標(X,Y,Z)が含まれるボク
セルに輪郭ボクセル属性を設定する。ここでは、(1)
式を用いて各画素が含まれているボクセルを検出する。 (Xi,Yi,Zi)=( (X-Xmin) /Nx, (Y-Ymin)/ Ny, (Z-Zmin)/ Nz) ・・・(1) ここで(Xi,Yi,Zi)はボクセルのアドレスで各
要素の小数点以下は切り捨てられ、整数に丸める。Next, in step S12, a contour voxel attribute is set to a voxel including the three-dimensional coordinates (X, Y, Z) of each pixel of the range image. Here, (1)
The voxel containing each pixel is detected using the equation. (Xi, Yi, Zi) = ((X-Xmin) / Nx, (Y-Ymin) / Ny, (Z-Zmin) / Nz) (1) where (Xi, Yi, Zi) is a voxel At the address of, the fractional part of each element is truncated and rounded to an integer.
【0022】次いで、ステップS13において、距離画
像の画素を頂点とする部分三角形メッシュを生成する。
距離画像の各画素が規則的に配置されている場合には隣
接情報が得られるので、隣接した三画素を頂点とする三
角形を生成することにより部分三角形メッシュを生成す
る。距離画像の各画素が不規則に配置されている場合に
は、距離画像の画像座標値に対してドロネ三角形分割
(上記参考文献[5]参照)を用いることにより部分三
角形メッシュを生成する。異なる方向から撮影されてい
る複数枚の距離画像があれば、各距離画像毎に部分三角
形メッシュを用意する。Next, in step S13, a partial triangle mesh having the vertices of the pixels of the distance image is generated.
When each pixel of the range image is regularly arranged, adjacent information is obtained. Therefore, a partial triangle mesh is generated by generating a triangle having three adjacent pixels as vertices. When the pixels of the range image are arranged irregularly, a partial triangular mesh is generated by using Delaunay triangulation (see the above-mentioned reference [5]) for the image coordinate values of the range image. If there are a plurality of distance images photographed from different directions, a partial triangle mesh is prepared for each distance image.
【0023】次いで、ステップS14において、部分三
角形メッシュの各三角形面から輪郭ボクセルを検出す
る。部分三角形メッシュを構成するすべての三角形面と
交差するボクセルを探し、輪郭ボクセル属性を設定す
る。三角形の頂点が含まれる3つのボクセルを上記の
(1)式により探し、3つのボクセルを含む最小のボク
セル集合を求める。そのボクセル集合のボクセルについ
て三角形との交差チェックを行い、交差したボクセルを
輪郭ボクセルとする。計算コスト節約のため、既にステ
ップS12で輪郭ボクセルと判定されているものについ
ては、交差チェックを行わない。Next, in step S14, a contour voxel is detected from each triangular surface of the partial triangular mesh. Search for voxels that intersect all the triangular faces that make up the partial triangle mesh and set the contour voxel attributes. The three voxels including the vertices of the triangle are searched by the above equation (1), and the minimum voxel set including the three voxels is obtained. The intersection of the voxels in the voxel set with the triangle is checked, and the intersecting voxels are defined as contour voxels. In order to save the calculation cost, the intersection check is not performed for those already determined as the contour voxels in step S12.
【0024】次いでステップS15にて、各距離画像の
撮影方向から輪郭ボクセルが見つかるまで探索し外部ボ
クセルを検出する。部分三角形メッシュの各三角形面と
カメラ位置からなる角錐状のボリューム空間(平行投影
の場合は角柱状のボリューム空間)を設定し、その空間
とボクセルとの交差チェックを行う。交差したボクセル
に外部ボクセル属性を設定する。計算コスト節約のた
め、既に他距離画像により外部ボクセルと判定されたも
のや、ステップS12とステップS14で輪郭ボクセル
と判定されているものについては、交差チェックを行わ
ずにそのままにしておく。Next, in step S15, an external voxel is detected by searching from the shooting direction of each distance image until a contour voxel is found. A pyramid-shaped volume space (in the case of parallel projection, a prismatic volume space) consisting of each triangular surface of the partial triangular mesh and the camera position is set, and the intersection between the space and voxels is checked. Set external voxel attributes to the intersecting voxels. In order to save calculation cost, those that have already been determined to be external voxels from other distance images and those that have been determined to be contour voxels in steps S12 and S14 are left as they are without performing an intersection check.
【0025】図3は、図1に示すステップS2におけ
る、隣接する8ボクセルの属性値の組み合わせによる三
角形メッシュ生成方法をより具体的に説明するためのフ
ローチャートである。まず、ステップS21において、
隣接する8ボクセルの属性値をキーに三角形生成ルック
アップテーブルから該当する三角形生成関数、回転情報
を取り出す。三角形生成パターンは回転変換により図5
に示すとおりにまとめられる。また、回転情報は、図8
に示すような、X,Y,Z各軸の90度を一回とする回
転回数を(Rx,Ry,Rz)と定義したもので、それ
ぞれ0以上の整数である。FIG. 3 is a flowchart for more specifically explaining the method of generating a triangular mesh by combining attribute values of eight adjacent voxels in step S2 shown in FIG. First, in step S21,
The corresponding triangle generation function and rotation information are extracted from the triangle generation lookup table using the attribute values of eight adjacent voxels as keys. The triangle generation pattern is shown in FIG.
Are summarized as shown below. The rotation information is shown in FIG.
Are defined as (Rx, Ry, Rz), where the number of rotations of each of the X, Y, and Z axes with one rotation of 90 degrees is defined as an integer of 0 or more.
【0026】ステップS22では、回転情報(Rx,R
y,Rz)により8ボクセルを回転変換させる。回転変
換することで三角形生成関数と向きが一致するようにす
る。ここでは、8ボクセルのアドレスを格納した領域を
用意しておき、回転変換を行う。In step S22, rotation information (Rx, R
(8, Vz) is rotated by 8 voxels. By performing the rotation conversion, the direction is made to match the triangle generation function. Here, an area storing addresses of eight voxels is prepared, and rotation conversion is performed.
【0027】ステップS23では、回転変換させた8ボ
クセルを前記三角形生成関数に与え基本三角形メッシュ
を生成する。輪郭ボクセルのアドレスからボクセルを代
表する点を次のように計算し、三角形の頂点とする。す
なわち、輪郭ボクセルの中心点を計算し、中心点から最
も近い部分三角形メッシュ上の点を求め、前記三角形の
頂点座標とする。In step S23, a basic triangle mesh is generated by giving the rotated and converted 8 voxels to the triangle generation function. A point representing the voxel is calculated from the address of the contour voxel as follows, and is set as the vertex of the triangle. That is, the center point of the contour voxel is calculated, the point on the partial triangle mesh closest to the center point is obtained, and the point is set as the vertex coordinates of the triangle.
【0028】図4は、図1に示すステップ3における、
薄板面を検出し基本三角形メッシュから除去する方法を
説明するためのフローチャートである。ステップS31
では、隣接する12ボクセルの属性値をキーにルックア
ップテーブルから該当する面の位置情報を取り出す。図
9に示すように、隣接する12ボクセルを8ボクセル+
8ボクセルと解釈し、面生成位置ルックアップテーブル
から該当する面生成位置情報を取り出す。面生成位置情
報は、6bit分のTRUE,FALSEの2値情報か
らなる。各bitと実際の面の対応関係を図7に示す。FIG. 4 is a flow chart of the step 3 shown in FIG.
It is a flowchart for demonstrating the method of detecting a thin plate surface and removing it from a basic triangular mesh. Step S31
Then, the position information of the corresponding surface is extracted from the lookup table using the attribute values of the adjacent 12 voxels as keys. As shown in FIG. 9, adjacent 12 voxels are replaced with 8 voxels +
It is interpreted as 8 voxels, and the corresponding plane generation position information is extracted from the plane generation position lookup table. The plane generation position information is composed of binary information of TRUE and FALSE for 6 bits. FIG. 7 shows the correspondence between each bit and the actual plane.
【0029】ステップS32では、前記面の位置情報か
ら薄板面かどうか判断する。図9に示す2つの8ボクセ
ルの境界となる場所に両側から面が生成されているか、
bitのANDを計算することによりチェックする。ス
テップS33では、薄板面を除去し三角形メッシュを生
成する。ステップS32で薄板面と判定された4枚の三
角形面をついて、基本三角形メッシュから除去する。本
発明では、上記のような処理を行うことにより、距離画
像から鋭角稜線を再現した任意の解像度の三角形メッシ
ュを生成できる。In step S32, it is determined whether or not the surface is a thin plate from the position information of the surface. Whether faces are generated from both sides at the locations that are the boundaries of the two 8 voxels shown in FIG. 9,
Check by calculating AND of bit. In step S33, the thin plate surface is removed to generate a triangular mesh. The four triangular faces determined to be thin in step S32 are removed from the basic triangular mesh. In the present invention, by performing the above-described processing, it is possible to generate a triangular mesh having an arbitrary resolution by reproducing an acute ridge line from a distance image.
【0030】[0030]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
1,3,4,5,7及び8に記載された発明によると、
距離画像から鋭角稜線を再現した任意の解像度の三角形
メッシュを生成できる。As is clear from the above description, according to the first, third, fourth, fifth, seventh and eighth aspects of the present invention,
It is possible to generate a triangular mesh of an arbitrary resolution that reproduces an acute ridge line from a distance image.
【0031】請求項2及び6に記載された発明による
と、距離画像から輪郭・内部・外部の3つの属性を持つ
ボリュームモデルを生成できる。また請求項1ないし4
の発明を3次元CADシステムなどに実現することによ
って、距離画像からの形状モデル自動生成が実現でき
る。According to the second and sixth aspects of the present invention, it is possible to generate a volume model having three attributes of outline, inside and outside from a distance image. Claims 1 to 4
By realizing the present invention in a three-dimensional CAD system or the like, automatic generation of a shape model from a range image can be realized.
【図1】 本発明による距離画像から三角形メッシュ生
成方法を説明するためのフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart illustrating a method for generating a triangle mesh from a distance image according to the present invention.
【図2】 図1のステップS1における、距離画像から
輪郭・内部・外部の3つの属性値を持つボリュームモデ
ルを生成する方法をより詳しく説明するためのフローチ
ャートである。FIG. 2 is a flowchart for explaining in more detail a method of generating a volume model having three attribute values of a contour, an inside, and an outside from a distance image in step S1 of FIG.
【図3】 図1に示すステップS2における、隣接する
8ボクセルの属性値の組み合わせによる三角形メッシュ
生成方法をより具体的に説明するためのフローチャート
である。FIG. 3 is a flowchart for more specifically describing a triangle mesh generation method based on a combination of attribute values of eight adjacent voxels in step S2 shown in FIG.
【図4】 図1に示すステップS3における、薄板面を
検出し基本三角形メッシュから除去する方法を説明する
ためのフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart for explaining a method of detecting a thin plate surface and removing it from a basic triangular mesh in step S3 shown in FIG. 1;
【図5】 本発明で用いる三角形生成ルックアップテー
ブルの基礎とする三角形面生成パターンを示す図であ
る。FIG. 5 is a diagram showing a triangular plane generation pattern based on a triangle generation lookup table used in the present invention.
【図6】 本発明に適用する8個の隣接ボクセルと属性
値アドレスとの関係を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between eight adjacent voxels applied to the present invention and attribute value addresses.
【図7】 本発明に適用する8個の隣接ボクセルと面生
成情報の例を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of eight adjacent voxels and plane generation information applied to the present invention.
【図8】 本発明に適用する8個の隣接ボクセルの回転
情報を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining rotation information of eight adjacent voxels applied to the present invention.
【図9】 本発明に適用する8個の隣接ボクセルの面位
置情報のAND演算について説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for describing an AND operation of surface position information of eight adjacent voxels applied to the present invention.
Claims (8)
れる距離画像から三角形メッシュを生成する三角形メッ
シュ生成方法において、輪郭・内部・外部の3つの属性
値を持つボリュームモデルを生成するステップと、該ボ
リュームモデルにおける隣接する8ボクセルの属性値の
組み合わせにより基本三角形メッシュを生成するステッ
プと、薄板面を検出して前記基本三角形メッシュから除
去するステップとを有することを特徴とする三角形メッ
シュ生成方法。1. A triangular mesh generating method for generating a triangular mesh from a distance image obtained by measuring with a three-dimensional measuring device, a step of generating a volume model having three attribute values of contour, inside, and outside; A method for generating a triangular mesh, comprising: generating a basic triangular mesh based on a combination of attribute values of eight adjacent voxels in the volume model; and detecting and removing a thin plate surface from the basic triangular mesh.
法において、前記輪郭・内部・外部の3つの属性値を持
つボリュームモデルを生成するステップは、前記距離画
像の各画素値から輪郭ボクセルを検出するステップと、
前記距離画像の画素を頂点とする部分三角形メッシュを
生成するステップと、前記部分三角形メッシュの各三角
形面から輪郭ボクセルを検出するステップと、各前記距
離画像の撮影方向から輪郭ボクセルが見つかるまで探索
し外部ボクセルを検出するステップとを有することを特
徴とする三角形メッシュ生成方法。2. The triangle mesh generating method according to claim 1, wherein said step of generating a volume model having three attribute values of contour, inside and outside detects a contour voxel from each pixel value of said distance image. Steps to
Generating a partial triangular mesh having the pixels of the distance image as vertices, detecting contour voxels from each triangular surface of the partial triangle mesh, and searching until a contour voxel is found from the shooting direction of each of the distance images. Detecting external voxels.
法において、前記隣接する8ボクセルの属性値の組み合
わせにより基本三角形メッシュを生成するステップは、
前記8ボクセルの属性値をキーにルックアップテーブル
から該当する三角形生成関数及び回転情報を取り出すス
テップと、該回転情報により8ボクセルを回転変換させ
るステップと、該回転変換させた8ボクセルを前記三角
形生成関数に与え前記基本三角形メッシュを生成するス
テップとを有することを特徴とする三角形メッシュ生成
方法。3. The triangle mesh generation method according to claim 1, wherein the step of generating a basic triangle mesh based on a combination of attribute values of the adjacent eight voxels includes:
Extracting the corresponding triangle generation function and rotation information from a look-up table using the attribute values of the eight voxels as a key; rotating and converting the eight voxels based on the rotation information; Generating the basic triangular mesh given to a function.
法において、前記薄板面を検出して前記基本三角形メッ
シュから除去するステップは、隣接する12ボクセルの
属性値をキーにルックアップテーブルから該当する面の
位置情報を取り出すステップと、該面の位置情報から薄
板面かどうか判断するステップと、前記基本三角形メッ
シュから薄板面を除去するステップとを有することを特
徴とする三角形メッシュ生成方法。4. The method for generating a triangular mesh according to claim 1, wherein the step of detecting the thin plate surface and removing it from the basic triangular mesh corresponds to an attribute value of adjacent 12 voxels as a key from a lookup table. A method for generating a triangular mesh, comprising: extracting position information of a surface; determining whether or not the surface is a thin plate from the position information of the surface; and removing the thin plate surface from the basic triangular mesh.
れる距離画像から三角形メッシュを生成する三角形メッ
シュ生成方法を実行するためのプログラムを記録したコ
ンピュータ読み取り可能な記録媒体において、輪郭・内
部・外部の3つの属性値を持つボリュームモデルを生成
するステップと、該ボリュームモデルにおける隣接する
8ボクセルの属性値の組み合わせにより基本三角形メッ
シュを生成するステップと、薄板面を検出して前記基本
三角形メッシュから除去するステップとを有する三角形
メッシュ生成方法を実行するためのプログラムを記録し
たコンピュータ読み取り可能な記録媒体。5. A computer-readable recording medium on which a program for executing a triangle mesh generation method for generating a triangle mesh from a distance image obtained by measuring with a three-dimensional measuring device is recorded. Generating a volume model having the following three attribute values: generating a basic triangular mesh by combining attribute values of eight adjacent voxels in the volume model; detecting a thin plate surface and removing the thin plate surface from the basic triangular mesh And a computer-readable storage medium storing a program for executing the triangle mesh generation method.
法を実行するためのプログラムを記録したコンピュータ
読み取り可能な記録媒体において、前記輪郭・内部・外
部の3つの属性値を持つボリュームモデルを生成するス
テップは、前記距離画像の各画素値から輪郭ボクセルを
検出するステップと、前記距離画像の画素を頂点とする
部分三角形メッシュを生成するステップと、前記部分三
角形メッシュの各三角形面から輪郭ボクセルを検出する
ステップと、各前記距離画像の撮影方向から輪郭ボクセ
ルが見つかるまで探索し外部ボクセルを検出するステッ
プとを有する三角形メッシュ生成方法を実行するための
プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録
媒体。6. A computer-readable recording medium on which a program for executing the method for generating a triangle mesh according to claim 5 is recorded, wherein a volume model having the three attribute values of the contour, the inside, and the outside is generated. Detecting a contour voxel from each pixel value of the distance image; generating a partial triangular mesh having pixels of the distance image as vertices; detecting a contour voxel from each triangular surface of the partial triangle mesh And a computer-readable recording medium storing a program for executing a triangle mesh generation method, the method comprising: searching until a contour voxel is found from a shooting direction of each of the distance images and detecting an external voxel.
法を実行するためのプログラムを記録したコンピュータ
読み取り可能な記録媒体において、前記隣接する8ボク
セルの属性値の組み合わせにより基本三角形メッシュを
生成するステップは、前記8ボクセルの属性値をキーに
ルックアップテーブルから該当する三角形生成関数及び
回転情報を取り出すステップと、該回転情報により8ボ
クセルを回転変換させるステップと、該回転変換させた
8ボクセルを前記三角形生成関数に与え前記基本三角形
メッシュを生成するステップとを有する三角形メッシュ
生成方法を実行するためのプログラムを記録したコンピ
ュータ読み取り可能な記録媒体。7. A computer-readable recording medium on which a program for executing the triangle mesh generation method according to claim 5 is recorded, wherein a step of generating a basic triangle mesh by a combination of attribute values of the adjacent eight voxels. Extracting a corresponding triangle generation function and rotation information from a look-up table using the attribute values of the 8 voxels as a key; rotating the 8 voxels based on the rotation information; Computer-readable recording medium recording a program for executing a triangle mesh generation method, the method comprising: giving a basic triangle mesh to a triangle generation function.
法を実行するためのプログラムを記録したコンピュータ
読み取り可能な記録媒体において、前記薄板面を検出し
て前記基本三角形メッシュから除去するステップは、隣
接する12ボクセルの属性値をキーにルックアップテー
ブルから該当する面の位置情報を取り出すステップと、
該面の位置情報から薄板面かどうか判断するステップ
と、前記基本三角形メッシュから薄板面を除去するステ
ップとを有する三角形メッシュ生成方法を実行するため
のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記
録媒体。8. A computer-readable recording medium on which a program for executing the triangle mesh generation method according to claim 5 is recorded, wherein the step of detecting the thin plate surface and removing the thin plate surface from the basic triangle mesh is performed by using Extracting the position information of the corresponding surface from the look-up table using the attribute value of 12 voxels as a key;
A computer-readable recording medium storing a program for executing a triangle mesh generation method, comprising: determining whether or not a plane is a thin plate based on positional information of the plane; and removing the thin plane from the basic triangular mesh.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000168873A JP2001351119A (en) | 2000-06-06 | 2000-06-06 | Method for generating triangular mesh, and recording medium for implementing the method |
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