JP2002123838A - 3次元自由曲面データ圧縮転送方式 - Google Patents
3次元自由曲面データ圧縮転送方式Info
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- JP2002123838A JP2002123838A JP2000316599A JP2000316599A JP2002123838A JP 2002123838 A JP2002123838 A JP 2002123838A JP 2000316599 A JP2000316599 A JP 2000316599A JP 2000316599 A JP2000316599 A JP 2000316599A JP 2002123838 A JP2002123838 A JP 2002123838A
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Abstract
も仮想3次元遊園地の受信を容易にし表示できるよう
に、データ圧縮をする。 【解決手段】 仮想3次元空間内の自由曲面で構成され
た人物キャラクタや物体のデータを、NURBS自由曲線に
変換する事でデータ圧縮し、複雑な曲面のデータ転送を
容易にする方式でのポリゴンデータからNURBS曲線を生
成する方法として遺伝的アルゴリズム(GA)とNewton法
処理を使用して実現させた。ポリゴン自由曲面をNURBS
曲線関数に変換し、パラメータのみ転送し、受信側で
は、そのパラメ−タのみから、自由曲面を復元する。
Description
仮想3次元空間の配布における3次元自由曲面、2次元
自由曲線のデータ圧縮、転送に関するものである。
式を示す原理図である。図において、91は送出しよう
とする3次元曲面であり、92は送出時の処理で、93
は送出媒体(この例では、無線回線)である。94は無
線回線受信機で、95は復元の処理、96は、復元再現
された3次元商品である。なお、NURBS処理を利用して
曲面処理をする従来例として、特開平07-021249号公報
や、自由曲線近似変換方法や特開平07-244744号公報
に、自由曲線近似変換方法などや、論文「Approximate
conversion of spline curves」(Josef Hoschek, CAGD,
Vol.4, 1987,pp59-66)など在るが、これらは機械CA
D分野で、利用者が曲面を容易に生成するためのもので
あり、本発明の通信のためのデータ圧縮に利用するもの
とは異なる。
来は、3次元仮想物体や商品は、ポリゴンという微小三
角形の要素によって自由曲面を構成し作成されていた。
そして、これらの情報は、そのポリゴンデータのまま、
送信回線に送出されていた。このとき、対象の仮想3次
元物体、人物キャラクタ、商品などは、その形が複雑で
あればあるほど、莫大なポリゴンが発生する事となり、
通信回線の上を莫大なデータが移動していた。それゆ
え、低速の通信回線では、それがボトルネックとなって
障害が発生していた。また受信した側でも、そのデータ
は、そのまま曲面を形成する為に使われていた。それゆ
え、弾性的な柔構造の仮想物体を送付するには、新たな
手法を模索しなければならない。
置は、3次元曲面を表現するため、ポリゴンという細分
化された微細3角形小平面で構成するようになってい
る。それゆえ、これらの3次元曲面をデータとして送付
する場合、そのまま三角形の3個の頂点データを送る
為、なめらかな曲面を送るには、極めて膨大なデータを
送らねばならない困難性があった。
また通信量が多い場合、輻輳などの障害の原因となって
いた。
通信の場合には、機能上からデータ転送速度に限界があ
るため、多大な影響があった。
付、転送しようとする場合、特に、Web上での3次元仮
想遊園地での個性ある人物キャラクタ、仮想物体、3次
元商品のデータを転送する場合、無線回線では大きな障
害となった。
3次元自由曲面を、無線などの低速回線においても、極
めて容易に送付や転送することのできる3次元自由曲面
データ圧縮転送方式を提供することを目的とする。
め、本発明の3次元自由曲面データ圧縮転送方式では、
ポリゴンで構成される3次元自由曲面から遺伝的アルゴ
リズムと、Newton法の処理とを併用して、NURBS(Non U
niform Relational Base Spline)関数自由曲線と、そ
のパラメータデータを注出して使用する事を特徴とす
る。
スキャンして、曲線ストライプ状にして、これをNURBS
曲線とする事を特徴とする。
面データに雑音が混入している場合でも、遺伝的アルゴ
リズムとNewton法で共同使用するLMS(Loot Mean Squar
e)処理によって抽出可能としている事を特徴とする。
をバイナリデータとして各染色体に対応させる事を特徴
とする。
度評価処理と、Newton法での方向ベクトル抽出とを併用
する事を特徴とする。
する処理と、Newton法でLMS処理を用いて方向ベクトル
を抽出する処理は、隣り合う両節点までの補間データを
用いて計算する事を特徴とする。
め頭初に任意NURBS曲線を設定し、これをポリゴンデー
タの統計的特性と整合させるように、遺伝的アルゴリズ
ムとNewton法処理で交互に漸近制御する事を特徴とす
る。
染色体に変換するNURBS節点のパラメータは、位置座標
X、位置座標Y、重み係数W、節点配順係数Kである事を特
徴とする。
色体スープ数は、10個以上である事を特徴とする。
での交叉数は、1〜3個の範囲である事を特徴とする。
あよび突然変異の発生確率は10%から90%までと
し、スープ数に応じた割合とし、また反比例してクロー
ン生成個数を設定する事を特徴とする。
送出、受信の方式を示す原理図である。図において、1
1は送付しようとする仮想物体、人物キャラクタ商品の
3次元自由曲面のポリゴン図、12はそのポリゴン自由
曲面をNURBS自由曲線群で示した図、13はNURBSのパラ
メータデータのみを圧縮した圧縮済データ、14はこの
圧縮済データ13を送出する無線回線送出装置(無線送
信機)、15は無線回線受信装置(無線受信機)であっ
て、これで受信されたデータは、NURBS曲線群16に再
現され、仮想3次元自由曲面17に復元される。
データ圧縮再現の工程を、さらに詳細に示した構成図で
ある。図において、21は3次元仮想遊園地を提供する
為のVRMLのWebサーバ、22は、本発明の自由曲面の処
理工程で、23は従来の簡素形状の処理工程である。ま
た、24は本発明の自由曲面の処理工程22と、従来の
簡素形状の処理工程23からのデータを送出するインタ
ーネット回線、25はインターネット回線24のつなが
る無線回線送出装置(この例で、無線送信機)である。
これらで構成される送出側は、通常の無線回線も含めた
サーバ回線である。また、従来の簡素形状の処理工程2
3で膨大なポリゴンデータの発生を無くするため、本発
明の自由曲面処理22が併設されている点が、送出側の
特徴である。
置(無線受信機)であり、27は無線回線受信装置(無
線受信機)26からのデータを従来のVRML書式と、本発
明の書式とに分離抽出するVRML解析装置である。VRML解
析装置27から分離抽出されたデータは、NURBS自由局
面復元装置29で、曲面が復元され、こえらの復元され
た曲面要素で、さらに自由局面構成での仮想物体、人物
キャラクタの復元装置210において仮想物体、仮想人
物キャラクタが復元構成され、VR空間仮想3次元空間遊
園地全復元装置28へと送出される。
元工程をさらに詳細に説明した図である。図において、
31は仮想3次元遊園地内の仮想人物キャラクタ・物体
の自由曲面を検索する為、VRML書式をタグリスト検索す
る工程である。32はこれらの対象から自由曲面で構成
されている部分を抽出する工程である。また33はこれ
らの抽出された自由曲面から、さらに自由曲線群に変換
する工程で、その曲面をストライプ状の折れ線として変
換する。また34はそしてこれの各頂点を点群としてNU
RBS自由曲線群にさらに変換する。そしてさらにパラメ
ータデータとしてデータ圧縮処理をおこなう工程、35
は圧縮されたパラメータデータを、無線回線送出装置2
5からに送出する工程である。
装置26(例:無線受信機)で受信する工程であり、パ
ラメータデータを受信する。37は受信されたパラメー
タデータからNURBS処理で曲線を復元再生する工程であ
る。38は復元されたNURBS曲線群で、さらに曲面を復
元する工程である。39はこれらの曲面で、人物キャラ
クタを創生したり、仮想3次元遊園地の中の構成対象を
復元する工程である。
線を生成させる処理ルーチンを詳細に説明する図であ
る。図4において、41は、対象物体から自由曲面の部
分を選出する処置の工程である。42は曲線を生成する
下準備として初期任意NURBS曲線を生成、設定する工程
である。43は遺伝的アルゴリズム(GA;Genetic Al
gorithm)で、NURBS各接点の各パラメータを原始染色体
として通常の遺伝的アルゴリズムを適用する。44はNe
wton法処理の工程である。45は遺伝的アルゴリズムと
Newton法で共通に使う適応性評価と方向ベクトル抽出処
理工程である。ここで通出した結果で、実際のNURBS節
点を移動させる。46は遺伝的アルゴリズムが規定の世
代交代の回数に達してかを判定する工程で、規定回数に
達していれば、終了する。
とNewton法処理の方向ベクトル抽出を行うための説明図
である。51は任意NURBS曲線で、52はそれを制御す
る各節点である。53は各節点での評価値を計算するた
めの範囲の部分で、両隣り合う節点までの範囲の補間デ
ータ部分で、計算をする事を示している。54はこの計
算の結果、得られた方向ベクトルで、これは各パラメー
タ(X,Y,W,K)に対して、それぞれ存在する。
体に変換する処理を説明する図である。図において、6
1はNURBS曲線、62は節点である。63は節点62の
各パラメータ(x、y、w、k)を染色体に変換した様
子である。本実施の形態では、浮動小数点数値をバイナ
リデータに変換し、使用している。そして、突然変異、
交叉処理は、バイナリ座位に応じたlog的な発生確率
で乱数発生させている。
wton法の処理との併用で、どのような探索動態を示すか
を示した図である。図において、71は染色体スープ、
72は遺伝的アルゴリズムでの探索動態、73はNewton
法での方向ベクトルでの移動軌跡である。探索動態72
が拡がっているのは、突然変異と交叉によって各染色体
が探索している様子である。移動軌跡73のベクトル矢
印の尻部は、優性選択の部分から出ている事を示してい
る。
線を生成させた様子を示す図である。図において、81
はポリゴン頂点の点群で、82はNURBS曲線、83は節
点を示している。
れば、無線移動通信回線のような比較的低速な通信回線
においても、仮想3次元空間遊園地や、そこに存在する
個性ある仮想人物キャラクタや物体も、容易に受信、復
元する事が出来る事になる。
NP−完全問題の平位面に対し適用するのだが、本発明で
は、数値生成における知的にエントロピー制御された乱
数発生装置として利用した。
3次元遊園地の内の構成対象の自由曲線で構成された部
分を抽出し、NURBS曲線にしてデータ圧縮する事で、低
速回線でも高速に転送できる効果がある。
次元化する事で、NURBS曲線とする事で、関数化する事
が出来、データ圧縮できるようになる効果がある。
処理を用いる事で、雑音の混入した場合でも精製された
曲線が生成できる効果がある。
点を染色体に変換する事で、遺伝的アルゴリズムで制御
できる効果がある。
ズムとNewton法で、共用できるようになる効果がある。
のNURBS曲線であるが、これを若干、反映して評価でき
る効果がある。
らかじめ設定している事で、全く雑音に埋もれている点
群データであっても、漸近適応で、NURBS曲線を生成で
きる大きな耐久性を持つ効果がある。
を規定し、遺伝的アルゴリズムの適応を可能とする効果
がある。
数により、広範囲での探索が可能となる効果がある。
で類似探索が可能となる効果がある。
することで、探索暴走を防ぐ事と、Newton法とのバラン
スを維持する効果がある。
Sデータ無線送出、受信の転送原理を示す原理図。
現の装置の具体的適用例とその構成を詳細に示した構成
図。
ら、処理工程と復元工程を、さらに詳細に説明した図。
S曲線を生成する工程処理を詳細に説明する図。
ムの適応化関数とNewton法での方向ベクトル抽出の処理
の図。
ムでのNURBS節点の染色体構造の図
ムとNewton法を併用した場合の探索動態の図。
これらから生成させたNURBS曲線の対応図。
原理図。
全復元装置 29 NURBS自由曲面の復元装置 210 自由曲面構成での仮想物体や人物キャラクタの
復元装置
Claims (11)
- 【請求項1】 ポリゴンで構成される3次元自由曲面か
ら遺伝的アルゴリズムと、Newton法の処理とを併用し
て、NURBS(Non Uniform Relational Base Spline)関
数自由曲線と、そのパラメータデータを注出して使用す
る事を特徴とする3次元自由曲面データ圧縮転送方式。 - 【請求項2】 請求項1に記載の3次元自由曲面データ
圧縮転送方式において、 3次元自由曲面を任意方向でラスタスキャンして、曲線
ストライプ状にして、これをNURBS曲線とする事を特徴
とする3次元自由曲面データ圧縮転送方式。 - 【請求項3】 請求項1に記載の3次元自由曲面データ
圧縮転送方式において、 ポリゴンで構成される3次元自由曲面データに雑音が混
入している場合でも、遺伝的アルゴリズムとNewton法で
共同使用するLMS(Loot Mean Square)処理によって抽
出可能としている事を特徴とするデータ3次元自由曲面
データ圧縮転送方式。 - 【請求項4】 請求項1に記載の3次元自由曲面データ
圧縮転送方式において、 NURBS各節点での各パラメータ数値をバイナリデータと
して各染色体に対応させる事を特徴とする3次元自由曲
面データ圧縮転送方式。 - 【請求項5】 請求項1に記載の3次元自由曲面データ
圧縮転送方式において、 遺伝的アルゴリズムの染色体の適応度評価処理と、Newt
on法での方向ベクトル抽出とを併用する事を特徴とする
3次元自由曲面データ圧縮転送方式。 - 【請求項6】 請求項1に記載の3次元自由曲面データ
圧縮転送方式において、 遺伝的アルゴルズムで適合度を評価する処理と、Newton
法でLMS処理を用いて方向ベクトルを抽出する処理は、
隣り合う両節点までの補間データを用いて計算する事を
特徴とする3次元曲面データ圧縮転送方式。 - 【請求項7】 請求項1に記載の3次元自由曲面データ
圧縮転送方式において、 NURBS関数を抽出する際、あらかじめ頭初に任意NURBS曲
線を設定し、これをポリゴンデータの統計的特性と整合
させるように、遺伝的アルゴリズムとNewton法処理で交
互に漸近制御する事を特徴とする3次元自由曲面データ
圧縮転送方式。 - 【請求項8】 請求項1に記載の3次元自由曲面データ
圧縮転送方式において、 遺伝的アルゴリズムを処理する際、染色体に変換するNU
RBS節点のパラメータは、位置座標X、位置座標Y、重み
係数W、節点配順係数Kである事を特徴とする3次元自由
曲面データ圧縮転送方式。 - 【請求項9】 請求項1に記載の3次元自由曲面データ
圧縮転送方式において、 NURBS節点の各パラメータでの各染色体スープ数は、1
0個以上である事を特徴とする3次元自由曲面データ圧
縮転送方式。 - 【請求項10】 請求項1に記載の3次元自由曲面デー
タ圧縮転送方式において、 遺伝的アルゴリズムでの1染色体上での交叉数は、1〜
3個の範囲である事を特徴とする3次元自由曲面データ
圧縮転送方式。 - 【請求項11】 請求項1に記載の3次元自由曲面デー
タ圧縮転送方式において、 遺伝的アルゴリズムでの優生増殖、あよび突然変異の発
生確率は10%から90%までとし、スープ数に応じた
割合とし、また反比例してクローン生成個数を設定する
事を特徴とする3次元自由曲面データ圧縮転送方式。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000316599A JP3731466B2 (ja) | 2000-10-17 | 2000-10-17 | 3次元自由曲面データ圧縮転送方式 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000316599A JP3731466B2 (ja) | 2000-10-17 | 2000-10-17 | 3次元自由曲面データ圧縮転送方式 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002123838A true JP2002123838A (ja) | 2002-04-26 |
JP3731466B2 JP3731466B2 (ja) | 2006-01-05 |
Family
ID=18795523
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000316599A Expired - Fee Related JP3731466B2 (ja) | 2000-10-17 | 2000-10-17 | 3次元自由曲面データ圧縮転送方式 |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3731466B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102999941A (zh) * | 2012-11-13 | 2013-03-27 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 基于遗传操作的三维模型生成方法 |
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CN108387897A (zh) * | 2018-02-12 | 2018-08-10 | 西安电子科技大学 | 基于改进高斯牛顿-遗传混合算法的弹体定位方法 |
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-
2000
- 2000-10-17 JP JP2000316599A patent/JP3731466B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN108387897B (zh) * | 2018-02-12 | 2021-11-09 | 西安电子科技大学 | 基于改进高斯牛顿-遗传混合算法的弹体定位方法 |
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