JP2002269586A - ３次元モデル変形システム - Google Patents
３次元モデル変形システムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ３次元のモデルを、デザイナーのイメージに
合うように、なめらかに変形を行うことである。 【解決手段】 ３次元モデルをデザイナーが入力した断
面形状に合わせるように変形するシステムである。３次
元モデル３１０に対して、任意の平面３２０を設定し、
そして、この任意平面３２０による３次元モデル３１０
の断面３３０を得る。次に、上述の手順で得られた複数
のモデルの断面３３２，３３４，３３６上に、操作点
（黒点）を配置する。その配置した操作点を移動し、Ｇ
ＦＦＤにより３次元モデル３１０を変形することで、デ
ザイナーのイメージの形状とする、目標の３次元モデル
３５０を得る。
合うように、なめらかに変形を行うことである。 【解決手段】 ３次元モデルをデザイナーが入力した断
面形状に合わせるように変形するシステムである。３次
元モデル３１０に対して、任意の平面３２０を設定し、
そして、この任意平面３２０による３次元モデル３１０
の断面３３０を得る。次に、上述の手順で得られた複数
のモデルの断面３３２，３３４，３３６上に、操作点
（黒点）を配置する。その配置した操作点を移動し、Ｇ
ＦＦＤにより３次元モデル３１０を変形することで、デ
ザイナーのイメージの形状とする、目標の３次元モデル
３５０を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリゴンで構成さ
れた３次元モデルの変形に関し、特に目標となる断面形
状を与えて、その断面形状を満足する３次元モデルを生
成することができる生成システムに関する。
れた３次元モデルの変形に関し、特に目標となる断面形
状を与えて、その断面形状を満足する３次元モデルを生
成することができる生成システムに関する。
【０００２】
【背景技術】意匠設計を行う対象はほとんどが製品の外
観であり、始めに大まかな外観設計を行った後、詳細な
部分についての修正作業が行われる。この大まかな外観
設計を行う場合も、既存の同様な製品を参考にする場合
が多い。既存製品を出発点にする場合は、その立体的な
形状のモデルを変形させて行うと、デザイナーのイメー
ジを容易に実現できることがある。また、新規にモデル
を作成して、デザイナーのイメージを表現する場合も、
最初に作成したモデルをデザイナーにより変形させるこ
とで、よりデザイナーの意図を実現することができる。
また、近年、バーチャルヒューマン（ＶＨ）が様々な分
野で利用されるようになった。たとえば、服飾の分野に
おいてもＣＡＤが実用化しつつあり、それらはアパレル
ＣＡＤと呼ばれている。ＶＨへの需要が高まるにつれ、
さまざまな体型モデルをなるべく少ない手間で生成する
手法に対する要求も高まってきている。個々人の体型を
得る最も容易な方法は、３次元スキャナで直接人体を計
測する方法である。しかし、この方法は装置そのものが
高価になるだけでなく、被計測者に負担をかけるという
問題がある。このため、標準的な人体のモデルを簡単に
求められる計測値に合う体型のモデルとすることが求め
られている。
観であり、始めに大まかな外観設計を行った後、詳細な
部分についての修正作業が行われる。この大まかな外観
設計を行う場合も、既存の同様な製品を参考にする場合
が多い。既存製品を出発点にする場合は、その立体的な
形状のモデルを変形させて行うと、デザイナーのイメー
ジを容易に実現できることがある。また、新規にモデル
を作成して、デザイナーのイメージを表現する場合も、
最初に作成したモデルをデザイナーにより変形させるこ
とで、よりデザイナーの意図を実現することができる。
また、近年、バーチャルヒューマン（ＶＨ）が様々な分
野で利用されるようになった。たとえば、服飾の分野に
おいてもＣＡＤが実用化しつつあり、それらはアパレル
ＣＡＤと呼ばれている。ＶＨへの需要が高まるにつれ、
さまざまな体型モデルをなるべく少ない手間で生成する
手法に対する要求も高まってきている。個々人の体型を
得る最も容易な方法は、３次元スキャナで直接人体を計
測する方法である。しかし、この方法は装置そのものが
高価になるだけでなく、被計測者に負担をかけるという
問題がある。このため、標準的な人体のモデルを簡単に
求められる計測値に合う体型のモデルとすることが求め
られている。
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、３次
元のモデルを、デザイナーのイメージにあうように、な
めらかに変形を行うことである。また、人体の各部位の
周囲長等を計測値として、この計測値を満足するような
人体モデルのバリエーションを生成することも目的であ
る。
元のモデルを、デザイナーのイメージにあうように、な
めらかに変形を行うことである。また、人体の各部位の
周囲長等を計測値として、この計測値を満足するような
人体モデルのバリエーションを生成することも目的であ
る。
【０００３】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、３次元モデルから、目標とする３次元
モデルに変形する３次元モデル変形システムであって、
所定の平面による前記３次元モデルの断面輪郭を得る断
面輪郭取得手段と、前記断面輪郭上に、操作点を設定す
る操作点設定手段と、設定した前記操作点を移動させて
目標の輪郭形状を設定する目標輪郭設定手段と、前記目
標輪郭設定手段で得られた輪郭形状に、ガウス関数に基
づくＦＦＤにより、前記操作点を移動することで前記３
次元モデルを合わせるように変形する３次元モデル変形
手段とを備える。前記目標輪郭設定手段は、前記所定の
平面上を移動することにより、目標輪郭を設定するとよ
い。前記３次元モデルは、複数のポリゴンで構成されて
おり、前記断面輪郭取得手段は、前記ポリゴンと前記所
定の平面との交点を求めることにより、前記断面輪郭を
得ており、前記操作点設定手段は、前記交点に操作点を
設定する。前記３次元モデルは、標準人体モデルであ
り、複数部位の周囲長があたえられ、前記所定の平面は
前記複数部位の周囲長が測定された部位断面の平面であ
り、前記操作点設定手段は、前記交点を全て操作点と
し、前記目標輪郭設定手段は、前記操作点を法線方向に
微小量移動させて、前記操作点間の全長を前記与えられ
た周囲長とする。前記与えられた複数部位の周囲長は、
バスト、ウエスト、ヒップの周囲長とすることもでき
る。本動画像生成システムをコンピュータ・システムに
構成させるコンピュータ・プログラムおよびコンピュー
タ・プログラムを記録した記録媒体も本発明である。
めに、本発明は、３次元モデルから、目標とする３次元
モデルに変形する３次元モデル変形システムであって、
所定の平面による前記３次元モデルの断面輪郭を得る断
面輪郭取得手段と、前記断面輪郭上に、操作点を設定す
る操作点設定手段と、設定した前記操作点を移動させて
目標の輪郭形状を設定する目標輪郭設定手段と、前記目
標輪郭設定手段で得られた輪郭形状に、ガウス関数に基
づくＦＦＤにより、前記操作点を移動することで前記３
次元モデルを合わせるように変形する３次元モデル変形
手段とを備える。前記目標輪郭設定手段は、前記所定の
平面上を移動することにより、目標輪郭を設定するとよ
い。前記３次元モデルは、複数のポリゴンで構成されて
おり、前記断面輪郭取得手段は、前記ポリゴンと前記所
定の平面との交点を求めることにより、前記断面輪郭を
得ており、前記操作点設定手段は、前記交点に操作点を
設定する。前記３次元モデルは、標準人体モデルであ
り、複数部位の周囲長があたえられ、前記所定の平面は
前記複数部位の周囲長が測定された部位断面の平面であ
り、前記操作点設定手段は、前記交点を全て操作点と
し、前記目標輪郭設定手段は、前記操作点を法線方向に
微小量移動させて、前記操作点間の全長を前記与えられ
た周囲長とする。前記与えられた複数部位の周囲長は、
バスト、ウエスト、ヒップの周囲長とすることもでき
る。本動画像生成システムをコンピュータ・システムに
構成させるコンピュータ・プログラムおよびコンピュー
タ・プログラムを記録した記録媒体も本発明である。
【０００４】
【発明の実施の形態】本発明は、３次元モデルを、デザ
イナーがイメージする形状に変形するために、イメージ
する形状の断面を与えて、その形状の断面に合うように
３次元モデルを変形させている。その３次元モデルの変
形処理ために、本発明は、ガウス関数に基づくFree-For
m Deformation（ＧＦＦＤ）という手法を用いる。この
ＧＦＦＤに関しては「吉田典正，加納顕也，北嶋克寛：
ガウス関数に基づくFree-FormDeformation−対話的なモ
デル変形のための基礎理論−，精密工学会誌，Vol.65.N
o.7，(1999) 971-975」を参照されたい。
イナーがイメージする形状に変形するために、イメージ
する形状の断面を与えて、その形状の断面に合うように
３次元モデルを変形させている。その３次元モデルの変
形処理ために、本発明は、ガウス関数に基づくFree-For
m Deformation（ＧＦＦＤ）という手法を用いる。この
ＧＦＦＤに関しては「吉田典正，加納顕也，北嶋克寛：
ガウス関数に基づくFree-FormDeformation−対話的なモ
デル変形のための基礎理論−，精密工学会誌，Vol.65.N
o.7，(1999) 971-975」を参照されたい。
【０００５】＜ＦＦＤ＞本発明に用いるＧＦＦＤによる
３次元デザインへの応用のために、基礎となるFree-For
m Deformation（ＦＦＤ）について以下に説明する。Ｆ
ＦＤとは、変形するモデルもしくはモデルの一部を空間
に埋め込み、空間を変形することで、モデルを変形する
手法である。図１は平行六面体形状の格子を示す図であ
る。この図１のような平行六面体形状に配置された格子
を制御点とし、その制御点を移動して空間変形を行うこ
とで、その３次元の空間の変形具合に応じてモデルも変
形する。ＦＦＤはＲ３からＲ３への非線形の写像と関連
しており、グローバル座標系における点の座標を、図１
に示される様な平行六面体によって定められるｓ，ｔ，
ｕ局所座標系に変換し、局所座標系で座標（ｓ，ｔ，
ｕ）の点は次式によってＰ（ｓ，ｔ，ｕ）へと変換され
る。
３次元デザインへの応用のために、基礎となるFree-For
m Deformation（ＦＦＤ）について以下に説明する。Ｆ
ＦＤとは、変形するモデルもしくはモデルの一部を空間
に埋め込み、空間を変形することで、モデルを変形する
手法である。図１は平行六面体形状の格子を示す図であ
る。この図１のような平行六面体形状に配置された格子
を制御点とし、その制御点を移動して空間変形を行うこ
とで、その３次元の空間の変形具合に応じてモデルも変
形する。ＦＦＤはＲ３からＲ３への非線形の写像と関連
しており、グローバル座標系における点の座標を、図１
に示される様な平行六面体によって定められるｓ，ｔ，
ｕ局所座標系に変換し、局所座標系で座標（ｓ，ｔ，
ｕ）の点は次式によってＰ（ｓ，ｔ，ｕ）へと変換され
る。
【数１】 ただし、Ｂｉ（ｘ）はBernstein関数またはB-spline関
数であり、Ｖｉ，ｊ，ｋはｓ，ｔ，ｕ方向にｉ，ｊ，ｋ
番目の制御点である。
数であり、Ｖｉ，ｊ，ｋはｓ，ｔ，ｕ方向にｉ，ｊ，ｋ
番目の制御点である。
【０００６】＜ＧＦＦＤ＞次にガウス関数に基づくＦＦ
Ｄ（ＧＦＦＤ）について説明する。ＧＦＦＤは有理ガウ
ス（Rational Gaussian：ＲａＧ）曲面を基礎としてい
る。以下ではまず、ＲａＧ曲面について説明する。Ｒａ
Ｇ曲面は、平面・球・楕円体・円柱・円錐・円環等の生
成を行え、閉曲面、半閉曲面も生成できる。さらに、曲
面に関して制御点は格子を形成する必要はなく、任意の
位置に制御点を配置できるという特徴がある。このＲａ
Ｇ曲面は、本来密でノイズのある点の集合の構築物を復
元するために用いられるものであるが、３次元の形をデ
ザインするのにも使われている。ＲａＧ曲面の公式はＢ
スプラインの基底関数がガウス周期関数に置き換えられ
ていることを除いてＮＵＲＢＳに似ている。このＲａＧ
曲面は、幾何学関数を近似したり、複雑な自由形状を生
成したりできる。ＲａＧ公式に基づいた幾何学モデリン
グ・システムは、不規則に並べられた点から、閉じた図
形・半分閉じた図形・開いた図形をデザインするのには
優れた能力がある。ＲａＧ公式の他の利点として、例え
ば、同じ点の組であっても、標準偏差を変えることによ
り異なる形をデザインできる。ただ、ＮＵＲＢＳ曲面と
比較してＲａＧ公式が不利な点は、それがグローバルと
いうことである。そのため、曲面の点の計算が、実際に
はそれらの一部で十分であるが、理論上すべての制御点
に依存してしまうことである。対照的に、ＮＵＲＢＳ公
式はローカルなので、曲線や曲面の点の計算には、限ら
れた制御点の数だけ使えばよい。ＲａＧ曲線や曲面の点
の計算時間は、制御点の数やガウス関数の標準偏差によ
って変化するが、ＮＵＲＢＳ曲線や曲面の点の計算は固
定である。
Ｄ（ＧＦＦＤ）について説明する。ＧＦＦＤは有理ガウ
ス（Rational Gaussian：ＲａＧ）曲面を基礎としてい
る。以下ではまず、ＲａＧ曲面について説明する。Ｒａ
Ｇ曲面は、平面・球・楕円体・円柱・円錐・円環等の生
成を行え、閉曲面、半閉曲面も生成できる。さらに、曲
面に関して制御点は格子を形成する必要はなく、任意の
位置に制御点を配置できるという特徴がある。このＲａ
Ｇ曲面は、本来密でノイズのある点の集合の構築物を復
元するために用いられるものであるが、３次元の形をデ
ザインするのにも使われている。ＲａＧ曲面の公式はＢ
スプラインの基底関数がガウス周期関数に置き換えられ
ていることを除いてＮＵＲＢＳに似ている。このＲａＧ
曲面は、幾何学関数を近似したり、複雑な自由形状を生
成したりできる。ＲａＧ公式に基づいた幾何学モデリン
グ・システムは、不規則に並べられた点から、閉じた図
形・半分閉じた図形・開いた図形をデザインするのには
優れた能力がある。ＲａＧ公式の他の利点として、例え
ば、同じ点の組であっても、標準偏差を変えることによ
り異なる形をデザインできる。ただ、ＮＵＲＢＳ曲面と
比較してＲａＧ公式が不利な点は、それがグローバルと
いうことである。そのため、曲面の点の計算が、実際に
はそれらの一部で十分であるが、理論上すべての制御点
に依存してしまうことである。対照的に、ＮＵＲＢＳ公
式はローカルなので、曲線や曲面の点の計算には、限ら
れた制御点の数だけ使えばよい。ＲａＧ曲線や曲面の点
の計算時間は、制御点の数やガウス関数の標準偏差によ
って変化するが、ＮＵＲＢＳ曲線や曲面の点の計算は固
定である。
【０００７】次に制御点｛Ｖｉ＝１，…，ｎ｝によるＲ
ａＧ曲面を表す。ＲａＧ曲面は次のようにあらわすこと
ができる。
ａＧ曲面を表す。ＲａＧ曲面は次のようにあらわすこと
ができる。
【数２】 ただし、
【数３】 はｉ番目の基底関数で、Ｗｉはｉ番目の制御点の重みで
ある。そして、
ある。そして、
【数４】Ｇｉ(s,t)＝exp{-((ｓ−ｓｉ)２／２σｉ ２＋
(ｔ−ｔｉ)２)／２σｉ ２｝ は、高さ１の２次元ガウス関数である。この公式におい
て、（ｓｉ，ｔｉ）は、ｓｔパラメータ空間における、
曲面上のｉ番目となる点の位置で、パラメータ空間にお
けるｉ番目のガウス関数の位置を示している。σｉはｉ
番目のガウス関数の標準偏差である。σｉの値を大きく
するにつれ、生成された曲面上におけるｉ番目の制御点
の及ぼす影響の範囲は広くなり、σｉの値を小さくする
と、曲面上におけるｉ番目の制御点の及ぼす影響の範囲
はより局所的になる。ＲａＧ曲面の制御点は一定の格子
を形づくる必要はなく、自由な点で曲面を生成すること
ができる。
(ｔ−ｔｉ)２)／２σｉ ２｝ は、高さ１の２次元ガウス関数である。この公式におい
て、（ｓｉ，ｔｉ）は、ｓｔパラメータ空間における、
曲面上のｉ番目となる点の位置で、パラメータ空間にお
けるｉ番目のガウス関数の位置を示している。σｉはｉ
番目のガウス関数の標準偏差である。σｉの値を大きく
するにつれ、生成された曲面上におけるｉ番目の制御点
の及ぼす影響の範囲は広くなり、σｉの値を小さくする
と、曲面上におけるｉ番目の制御点の及ぼす影響の範囲
はより局所的になる。ＲａＧ曲面の制御点は一定の格子
を形づくる必要はなく、自由な点で曲面を生成すること
ができる。
【０００８】図２は５つの点を通るように生成されたＲ
ａＧ補間曲面を示す図である。この図２（ａ）〜（ｃ）
の曲面は、正方形の平面の各頂点に１つずつ、計４つの
制御点と、平面上の任意の点に１点の制御点を置いてい
る。そして、その平面上の任意の１点だけに固定の移動
量だけを与え、他の点の移動量や全点の重みは変化させ
ず、平面上にある任意の１点だけの標準偏差を変化させ
たものである。図２（ａ）が標準偏差を最も小さくした
ものであり、（ｃ）が標準偏差を最も大きくしたもので
ある。ここで、さらにｓｔ方向別に変化を付けられるよ
うに、式［数４］を次のように変形する。
ａＧ補間曲面を示す図である。この図２（ａ）〜（ｃ）
の曲面は、正方形の平面の各頂点に１つずつ、計４つの
制御点と、平面上の任意の点に１点の制御点を置いてい
る。そして、その平面上の任意の１点だけに固定の移動
量だけを与え、他の点の移動量や全点の重みは変化させ
ず、平面上にある任意の１点だけの標準偏差を変化させ
たものである。図２（ａ）が標準偏差を最も小さくした
ものであり、（ｃ）が標準偏差を最も大きくしたもので
ある。ここで、さらにｓｔ方向別に変化を付けられるよ
うに、式［数４］を次のように変形する。
【数５】Ｇｉ(u,v)＝exp{-((ｓ−ｓｉ)２／２σｉ，ｓ
２＋(ｔ−ｔｉ)２)／２σｉ，ｔ ２｝ 図３は前記の式を用いて、前述の５点の位置を変えずに
重みと標準偏差を変えたときのＲａＧ曲面の変化を示す
図である。この図３は正方形の平面の各頂点に１つず
つ、計４つの制御点と、平面上の任意の点に１点の制御
点を置いている。周りの点の移動量と標準偏差、及び任
意の１点には固定の移動量を与えるだけで、移動量、ｔ
方向の標準偏差は変化させず、平面上にある任意の１点
だけの重みとｓ方向の標準偏差を変化させたものであ
る。この図からわかるように、ｓ方向の標準偏差の値を
変化させると、その影響がｓ方向だけに現れている。ま
た、重みを変化させることで、その重みを変化した点の
影響力の大きさが変化している。重みを大きくすればす
るほど、モデル全体がその点に集まっていっている。
２＋(ｔ−ｔｉ)２)／２σｉ，ｔ ２｝ 図３は前記の式を用いて、前述の５点の位置を変えずに
重みと標準偏差を変えたときのＲａＧ曲面の変化を示す
図である。この図３は正方形の平面の各頂点に１つず
つ、計４つの制御点と、平面上の任意の点に１点の制御
点を置いている。周りの点の移動量と標準偏差、及び任
意の１点には固定の移動量を与えるだけで、移動量、ｔ
方向の標準偏差は変化させず、平面上にある任意の１点
だけの重みとｓ方向の標準偏差を変化させたものであ
る。この図からわかるように、ｓ方向の標準偏差の値を
変化させると、その影響がｓ方向だけに現れている。ま
た、重みを変化させることで、その重みを変化した点の
影響力の大きさが変化している。重みを大きくすればす
るほど、モデル全体がその点に集まっていっている。
【０００９】次に、２次元ガウス関数による手法を拡張
した手法として、３次元ガウス関数による方法について
説明する。制御点を｛Ｖｉ：ｉ，…，ｎ｝としたとき、
位置座標（ｓ，ｔ，ｕ）である点は、ガウス関数に基づ
くＦＦＤによってＰ（ｓ，ｔ，ｕ）に変換される。
した手法として、３次元ガウス関数による方法について
説明する。制御点を｛Ｖｉ：ｉ，…，ｎ｝としたとき、
位置座標（ｓ，ｔ，ｕ）である点は、ガウス関数に基づ
くＦＦＤによってＰ（ｓ，ｔ，ｕ）に変換される。
【数６】 ここで、
【数７】 は空間のｉ番目の基底関数であり、
【数８】Ｇｉ(s,t,u)＝exp{-((ｓ−ｓｉ)２／２σｉ,ｓ
２＋(ｔ−ｔｉ)２／２σｉ,ｔ ２＋(ｕ−ｕｉ)２／２σ
ｉ,ｕ ２｝ は、（ｓ，ｔ，ｕ）を中心とする高さ１の３次ガウス関
数を表す。また、この式において、（ｓｉ，ｔｉ，
ｕｉ）は、グローバル空間におけるｉ番目の制御点の位
置を表す。σｉ，ｓ，σｉ，ｔ，σｉ，ｕは、各軸方向
別におけるｉ番目のガウス関数の標準偏差である。この
標準偏差の値を変えることにより、ｉ番目の制御点から
の影響を変化させることが可能となる。図３からもわか
るように、標準偏差の値を小さくすると、空間へ及ぼす
影響範囲が狭くなり、移動量の伝わり方を表す変化率も
大きくなる。逆に値を大きくすると、空間へ及ぼす影響
範囲が広くなり、変化率も小さくなる。
２＋(ｔ−ｔｉ)２／２σｉ,ｔ ２＋(ｕ−ｕｉ)２／２σ
ｉ,ｕ ２｝ は、（ｓ，ｔ，ｕ）を中心とする高さ１の３次ガウス関
数を表す。また、この式において、（ｓｉ，ｔｉ，
ｕｉ）は、グローバル空間におけるｉ番目の制御点の位
置を表す。σｉ，ｓ，σｉ，ｔ，σｉ，ｕは、各軸方向
別におけるｉ番目のガウス関数の標準偏差である。この
標準偏差の値を変えることにより、ｉ番目の制御点から
の影響を変化させることが可能となる。図３からもわか
るように、標準偏差の値を小さくすると、空間へ及ぼす
影響範囲が狭くなり、移動量の伝わり方を表す変化率も
大きくなる。逆に値を大きくすると、空間へ及ぼす影響
範囲が広くなり、変化率も小さくなる。
【００１０】また、ガウス関数では、制御点は任意に配
置できるので、制御点と操作点を１対１に対応させるこ
とができる。そこで、逆変換によって操作点を通過する
制御点を求め、変形を行う。ｎ個の操作点ベクトルを
｛Ｐｉ：１＝１，……，ｎ｝とし、Ｐｉの座標を
（ｓｉ，ｔｉ，ｕｉ）とすると、
置できるので、制御点と操作点を１対１に対応させるこ
とができる。そこで、逆変換によって操作点を通過する
制御点を求め、変形を行う。ｎ個の操作点ベクトルを
｛Ｐｉ：１＝１，……，ｎ｝とし、Ｐｉの座標を
（ｓｉ，ｔｉ，ｕｉ）とすると、
【数９】 という式が立てられる。この式を解くことで制御点ベク
トルＶｉが求まり、任意の座標（ｓ，ｔ，ｕ）を［数
６］によって変換することができる。［数９］及び［数
６］を用いることで、変形したい任意の点に操作点をお
き、操作点を移動させるか、標準偏差を変更すること
で、モデルを変形することが可能となる。
トルＶｉが求まり、任意の座標（ｓ，ｔ，ｕ）を［数
６］によって変換することができる。［数９］及び［数
６］を用いることで、変形したい任意の点に操作点をお
き、操作点を移動させるか、標準偏差を変更すること
で、モデルを変形することが可能となる。
【００１１】本発明で用いている手法であるＧＦＦＤ
は、次のような特徴を持つ。 （１）形状の面上に任意の数だけ操作点を配置できる。 （２）操作点の移動によって空間の変形が行われる。 （３）操作点は、与えられた移動量だけ移動するが、そ
の他の点の移動量は、操作点の数に対応する数の連立方
程式を解くことにより決められる。 （４）ガウス関数の標準偏差の値を変えることにより変
形の影響範囲を変えられる。 すなわち、任意の数の操作点を対象形状上に配置し、そ
れらを移動させることにより、それらに引っ張られるよ
うに形状全体を滑らかに変形させることが可能である。
その際、各操作点に与える標準偏差や重みを変えること
によって、操作点以外の場所における形状変化の滑らか
さを制御することができる。
は、次のような特徴を持つ。 （１）形状の面上に任意の数だけ操作点を配置できる。 （２）操作点の移動によって空間の変形が行われる。 （３）操作点は、与えられた移動量だけ移動するが、そ
の他の点の移動量は、操作点の数に対応する数の連立方
程式を解くことにより決められる。 （４）ガウス関数の標準偏差の値を変えることにより変
形の影響範囲を変えられる。 すなわち、任意の数の操作点を対象形状上に配置し、そ
れらを移動させることにより、それらに引っ張られるよ
うに形状全体を滑らかに変形させることが可能である。
その際、各操作点に与える標準偏差や重みを変えること
によって、操作点以外の場所における形状変化の滑らか
さを制御することができる。
【００１２】＜３次元モデル変形システム＞本発明の実
施形態のシステムは、デザイナーがイメージする形状の
３次元モデルを得るために、３次元モデルをデザイナー
が入力した断面形状に合わせるように変形するシステム
である。この３次元モデルの変形に上述のＧＦＦＤを用
いて、モデルの断面上に操作点を配置し、この操作点を
移動させることを適用している。図４で、本発明の３次
元モデル変形システムにおける処理の概略を示す。図４
（ａ）に示すように、３次元モデル３１０に対して、任
意の平面３２０を設定し、この任意平面３２０による３
次元モデル３１０の断面３３０を得る。図４（ｂ）にお
いて、図４（ａ）のようにして得られた複数の断面３３
２，３３４，３３６上に、操作点（黒点）を配置する。
その配置した操作点を移動して、３次元モデル３１０を
ＧＦＦＤにより変形することで、目標のモデル３５０を
得ている。
施形態のシステムは、デザイナーがイメージする形状の
３次元モデルを得るために、３次元モデルをデザイナー
が入力した断面形状に合わせるように変形するシステム
である。この３次元モデルの変形に上述のＧＦＦＤを用
いて、モデルの断面上に操作点を配置し、この操作点を
移動させることを適用している。図４で、本発明の３次
元モデル変形システムにおける処理の概略を示す。図４
（ａ）に示すように、３次元モデル３１０に対して、任
意の平面３２０を設定し、この任意平面３２０による３
次元モデル３１０の断面３３０を得る。図４（ｂ）にお
いて、図４（ａ）のようにして得られた複数の断面３３
２，３３４，３３６上に、操作点（黒点）を配置する。
その配置した操作点を移動して、３次元モデル３１０を
ＧＦＦＤにより変形することで、目標のモデル３５０を
得ている。
【００１３】図５と図６を用いて、本発明の実施形態で
ある３次元システムにおける処理手順を説明する。図５
は、ある方向から見た３次元モデルを表示するウインド
ウ（デフォルト・ウインドウ）と断面を表示する断面ウ
インドウとのウインドウ別に処理を示している。図６
は、それぞれのウインドウの表示の処理手順を示してい
る。図５および図６において、デフォルト・ウインドウ
で操作を行っているデザイナーは、表示されている３次
元モデル５１０に対して、断面を求めるための平面５２
０（ａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＋ｄ＝０）を設定し、この平面と
モデルとの交線５３０を求める（Ｓ４１０および図６
（ａ）参照）。平面の設定は、ある平面を表示させてか
ら、マウス等で表示された平面を、回転・移動等の操作
により自由に動かすことで行う。ユーザにより設定され
た平面と３次元モデルとの交線５３０は、断面ウインド
ウに、平面の法線ベクトル方向（ａ，ｂ，ｃ）から見た
断面輪郭５３２として表示される（Ｓ４２０および図６
（ｂ））。次に、デザイナーは、デフォルト・ウインド
ウに表示されている３次元モデルの断面の輪郭上か、断
面ウインドウ内の断面の輪郭上に、操作点を配置する
（Ｓ４３２又はＳ４３０）。図６（ｅ）は断面ウインド
ウで、断面輪郭５３２上に操作点５４０を配置した場合
を示している。このように、断面ウインドウで操作点を
配置した場合、その操作点５４０は、デフォルト・ウイ
ンドウに表示されている３次元モデル５１０上にも表示
される（図６（ｂ）参照）。また、断面ウインドウで操
作点５４０を設定した場合は、輪郭の法線方向を影響方
向として自動的に設定される。このため、断面ウインド
ウで操作点を設定した場合は、この操作点の移動は設定
した平面内に限られ、図６（ｆ）に示されるように、断
面ウインドウで操作点５４０の移動を設定することにな
る（Ｓ４４０）。これにより、３次元モデルに対して、
上述のＧＦＤＤによる変形を行い（Ｓ４５０）、デフォ
ルト・ウインドウに変形結果の３次元モデル５１０を表
示する（Ｓ４６２および図６（ｃ）参照）。このとき
に、標準偏差を変更してもよい。断面ウインドウにも、
新たに平面５２０と変形結果の３次元モデルとの交線を
計算して表示する（Ｓ４６４）操作点の配置をデフォル
ト・ウインドウで行うこともできる（Ｓ４３２）。デフ
ォルト・ウインドウで操作点の配置を行った場合、操作
点の移動方向は３次元空間内に自由に設定することがで
きる（Ｓ４４２）。その後、ＧＦＦＤにより、設定した
操作点の移動による３次元モデルの変形を行う（Ｓ４５
０）。そして、その結果をそれぞれのウインドウの表示
に反映する（Ｓ４６２，Ｓ４６４）。このように、断面
を変形に利用することにより、複数の断面図から３次元
形状が把握しやすく、断面の形状を確認しながら変形を
行うことができる。
ある３次元システムにおける処理手順を説明する。図５
は、ある方向から見た３次元モデルを表示するウインド
ウ（デフォルト・ウインドウ）と断面を表示する断面ウ
インドウとのウインドウ別に処理を示している。図６
は、それぞれのウインドウの表示の処理手順を示してい
る。図５および図６において、デフォルト・ウインドウ
で操作を行っているデザイナーは、表示されている３次
元モデル５１０に対して、断面を求めるための平面５２
０（ａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＋ｄ＝０）を設定し、この平面と
モデルとの交線５３０を求める（Ｓ４１０および図６
（ａ）参照）。平面の設定は、ある平面を表示させてか
ら、マウス等で表示された平面を、回転・移動等の操作
により自由に動かすことで行う。ユーザにより設定され
た平面と３次元モデルとの交線５３０は、断面ウインド
ウに、平面の法線ベクトル方向（ａ，ｂ，ｃ）から見た
断面輪郭５３２として表示される（Ｓ４２０および図６
（ｂ））。次に、デザイナーは、デフォルト・ウインド
ウに表示されている３次元モデルの断面の輪郭上か、断
面ウインドウ内の断面の輪郭上に、操作点を配置する
（Ｓ４３２又はＳ４３０）。図６（ｅ）は断面ウインド
ウで、断面輪郭５３２上に操作点５４０を配置した場合
を示している。このように、断面ウインドウで操作点を
配置した場合、その操作点５４０は、デフォルト・ウイ
ンドウに表示されている３次元モデル５１０上にも表示
される（図６（ｂ）参照）。また、断面ウインドウで操
作点５４０を設定した場合は、輪郭の法線方向を影響方
向として自動的に設定される。このため、断面ウインド
ウで操作点を設定した場合は、この操作点の移動は設定
した平面内に限られ、図６（ｆ）に示されるように、断
面ウインドウで操作点５４０の移動を設定することにな
る（Ｓ４４０）。これにより、３次元モデルに対して、
上述のＧＦＤＤによる変形を行い（Ｓ４５０）、デフォ
ルト・ウインドウに変形結果の３次元モデル５１０を表
示する（Ｓ４６２および図６（ｃ）参照）。このとき
に、標準偏差を変更してもよい。断面ウインドウにも、
新たに平面５２０と変形結果の３次元モデルとの交線を
計算して表示する（Ｓ４６４）操作点の配置をデフォル
ト・ウインドウで行うこともできる（Ｓ４３２）。デフ
ォルト・ウインドウで操作点の配置を行った場合、操作
点の移動方向は３次元空間内に自由に設定することがで
きる（Ｓ４４２）。その後、ＧＦＦＤにより、設定した
操作点の移動による３次元モデルの変形を行う（Ｓ４５
０）。そして、その結果をそれぞれのウインドウの表示
に反映する（Ｓ４６２，Ｓ４６４）。このように、断面
を変形に利用することにより、複数の断面図から３次元
形状が把握しやすく、断面の形状を確認しながら変形を
行うことができる。
【００１４】＜人体モデル生成システム＞上述のシステ
ムの処理は、代表的な体の各部位の周囲長等の計測値を
用いて、それらを満足する人体モデルを生成することに
対しても、適用することができる。さて、たとえば、人
体モデルにおいて、ウェスト回りの周囲長が与えられた
だけでは、ウェスト部の断面形状は決まらない。同じ周
囲長でも、横幅のある人もあれば、厚みのある人もいる
からである。細かい凹凸まで考えれば、最終的にはスキ
ャナで細部まで計測するしかない。本発明では、そのよ
うなあらゆる個人の個別の体形モデルを生成することを
目的とせず、周囲長等の計測値より人体モデルのバリエ
ーションを得るというニーズに応える。本発明のシステ
ムは、計測した人体の代表的な各部位における周囲長等
の計測値をもとに、あらかじめ標準としてシステムに用
意した人体モデルの断面形状を維持しながら、上記の計
測値を満足するように変形し、各部位において目標とす
る断面形状が決定したら、ＧＦＦＤを用いて人体全体を
自然な形状に変形して、標準的な人体モデルのバリエー
ションを自動生成するものである。
ムの処理は、代表的な体の各部位の周囲長等の計測値を
用いて、それらを満足する人体モデルを生成することに
対しても、適用することができる。さて、たとえば、人
体モデルにおいて、ウェスト回りの周囲長が与えられた
だけでは、ウェスト部の断面形状は決まらない。同じ周
囲長でも、横幅のある人もあれば、厚みのある人もいる
からである。細かい凹凸まで考えれば、最終的にはスキ
ャナで細部まで計測するしかない。本発明では、そのよ
うなあらゆる個人の個別の体形モデルを生成することを
目的とせず、周囲長等の計測値より人体モデルのバリエ
ーションを得るというニーズに応える。本発明のシステ
ムは、計測した人体の代表的な各部位における周囲長等
の計測値をもとに、あらかじめ標準としてシステムに用
意した人体モデルの断面形状を維持しながら、上記の計
測値を満足するように変形し、各部位において目標とす
る断面形状が決定したら、ＧＦＦＤを用いて人体全体を
自然な形状に変形して、標準的な人体モデルのバリエー
ションを自動生成するものである。
【００１５】体型の特徴は、人体の各部位における各種
の計測値、たとえば周囲長等によって表すことができ
る。そのための計測する部位はいくつか考えられる。た
とえば、女性の体型を大きく左右する、バスト・ウェス
ト・ヒップの周囲長をはじめ、首周りや腕周り等があ
る。本システムでは、あらかじめ用意した人体モデルの
標準体型を、計測値に基づいてバスト・ウェスト・ヒッ
プの周囲長の変形を行うこととした。なお、体型の特徴
を表す基本的な要素である、身長と体重についてふれて
いないが、体型の特徴となるとそれほど重要ではない。
たとえば同じ体型の特徴を持った、身長の異なる人体を
表現するためには、１つの体型をスケーリングすること
で表現可能である。また、体重は人体の内部構造に大き
く依存しているものであり、人体モデルの表面を変形す
ることで体型を表現する本システムに内部構造は重要で
はないからである。
の計測値、たとえば周囲長等によって表すことができ
る。そのための計測する部位はいくつか考えられる。た
とえば、女性の体型を大きく左右する、バスト・ウェス
ト・ヒップの周囲長をはじめ、首周りや腕周り等があ
る。本システムでは、あらかじめ用意した人体モデルの
標準体型を、計測値に基づいてバスト・ウェスト・ヒッ
プの周囲長の変形を行うこととした。なお、体型の特徴
を表す基本的な要素である、身長と体重についてふれて
いないが、体型の特徴となるとそれほど重要ではない。
たとえば同じ体型の特徴を持った、身長の異なる人体を
表現するためには、１つの体型をスケーリングすること
で表現可能である。また、体重は人体の内部構造に大き
く依存しているものであり、人体モデルの表面を変形す
ることで体型を表現する本システムに内部構造は重要で
はないからである。
【００１６】次に本発明の人体モデルの体型変形につい
て詳細に説明をする。まず、用意した人体モデルの各部
位における周囲長について、ウェスト部周囲長を例にし
て、図７および図８を用いて説明する。図７は人体モデ
ル６００と平面６１０の交差を示す図である。図７
（ａ）では、あらかじめ用意した、ポリゴンで形成され
た人体モデル６００が、ウェスト部で平面６１０と交差
しているところを示している。また、図７（ｂ）は交差
平面を拡大したものである。図７（ｂ）に示すように、
人体モデル６００を形成している三角形のポリゴン上の
２辺と平面６１０が交差していることがわかる。この人
体モデルを形成しているポリゴンと平面との交差してい
る線分の合計が、ウエスト部の周囲長である。図８は、
３角形のポリゴン６２０と交差する平面６１０との交点
を示す図である。図８（ａ）のように、ポリゴン６２０
の頂点のｙ座標の最大値と最小値を求め、交差平面６１
０のｙ座標がその間にあれば、その２頂点間に交点が存
在するということになる。そこでモデル上のポリゴンと
平面の２つの交点を求め、交点間の距離を計算する。実
際には、平面と交差する人体モデル６００のポリゴン
は、図８（ｂ）のように隣接して連なっている。これら
交点間の距離の総和が、交差平面が交差している人体モ
デルの部位、つまりウェスト部の周囲長となる。ａ １〜
ａｎの順で隣り合って並ぶ交点が、計ｎ個存在している
として、交点ａｍ（１≦ｍ≦ｎ）の位置ベクトルをベク
トルａｍ、周囲長Ｌｉとすると、
て詳細に説明をする。まず、用意した人体モデルの各部
位における周囲長について、ウェスト部周囲長を例にし
て、図７および図８を用いて説明する。図７は人体モデ
ル６００と平面６１０の交差を示す図である。図７
（ａ）では、あらかじめ用意した、ポリゴンで形成され
た人体モデル６００が、ウェスト部で平面６１０と交差
しているところを示している。また、図７（ｂ）は交差
平面を拡大したものである。図７（ｂ）に示すように、
人体モデル６００を形成している三角形のポリゴン上の
２辺と平面６１０が交差していることがわかる。この人
体モデルを形成しているポリゴンと平面との交差してい
る線分の合計が、ウエスト部の周囲長である。図８は、
３角形のポリゴン６２０と交差する平面６１０との交点
を示す図である。図８（ａ）のように、ポリゴン６２０
の頂点のｙ座標の最大値と最小値を求め、交差平面６１
０のｙ座標がその間にあれば、その２頂点間に交点が存
在するということになる。そこでモデル上のポリゴンと
平面の２つの交点を求め、交点間の距離を計算する。実
際には、平面と交差する人体モデル６００のポリゴン
は、図８（ｂ）のように隣接して連なっている。これら
交点間の距離の総和が、交差平面が交差している人体モ
デルの部位、つまりウェスト部の周囲長となる。ａ １〜
ａｎの順で隣り合って並ぶ交点が、計ｎ個存在している
として、交点ａｍ（１≦ｍ≦ｎ）の位置ベクトルをベク
トルａｍ、周囲長Ｌｉとすると、
【数１０】 として求めることができる。
【００１７】本発明のシステムでは、上記で求めた標準
モデルにおける周囲長を、個々の人体で計測した値とな
るように、標準モデルを上述のＧＦＦＤの手法で変形す
ることで、個々の人体モデルを得る。これを図９のフロ
ーチャートおよび図１０を用いて説明する。図９は、人
体の各部位にある計測点で求められた計測値から体型モ
デルを生成する、本システムの処理手順のフローチャー
トを示す図である。また、図１０は交差平面による人体
モデルの断面形状の変形とその過程を示す図である。図
９の枠９００で囲んだ部分の処理は、図１０（ａ）に示
すように、人体モデルの任意部位における初期状態の断
面形状から、交点を法線方向に微小移動させることによ
り、目標とする断面形状に変形する処理を示す。この図
９の枠９００で示す処理をしたあと、図１０（ｂ）に示
すような、計測値に対応する体型モデルをＧＦＦＤによ
り生成する。これらの処理を図９および図１０を参照し
て、詳細に説明をする。まず、システムのユーザが、目
標とする断面の周囲長Ｌｔの入力を受けつける（Ｓ７０
０）。これは、個々の人体を計測した例えばウェスト部
の周囲長である。目標とする周囲長Ｌｔに達するまで
の、操作点の微小移動の回数をｉとし、システムは初期
値として変数ｉに０を代入する（Ｓ７０２）。次に、シ
ステムに用意してある、ポリゴンで表現されたモデルと
任意の平面との交点の座標や数を計算し、初期状態の断
面形状を認識する。このとき、交点の総数をｎとする
（Ｓ７０４）。微小移動を行わない初期状態のとき、す
なわちｉ＝０のときは（Ｓ７０６でＹｅｓ）、断面形状
を認識し（Ｓ７２８）、前に求めた交点を結んだ線分の
長さの合計である、初期状態の周囲長Ｌｉを求める（Ｓ
７２０）。その後、ユーザによって入力された目標とす
る周囲長Ｌｔと初期状態の周囲長Ｌｉとの差の絶対値Δ
を求める（Ｓ７２２）。ＬｔとＬｉを同一の周囲長とみ
なす許容範囲をＥとし、ＬｔとＬｉとの差の絶対値Δが
許容範囲Ｅよりも小さければ（Ｓ７２４でＹｅｓ）、Ｌ
ｔとＬｉは同一周囲長を持つとみなし、目標とする断面
の周囲長が決定する（Ｓ７２６）。ＬｔとＬｉとの差の
絶対値Δが許容範囲Ｅよりも大きければ（Ｓ７２４でＮ
ｏ）、ＬｔとＬｉの周囲長は異なるものとみなす。まだ
このとき、微小移動を行わない初期状態、すなわちｉ＝
０であるので（Ｓ７３０でＹｅｓ）、Δによって微小移
動量Δｖの初期値を求め（Ｓ７３２）、微小移動の回数
ｉを１増やし（Ｓ７０８）、交点の番号ｍに１を代入す
る（Ｓ７１０）。
モデルにおける周囲長を、個々の人体で計測した値とな
るように、標準モデルを上述のＧＦＦＤの手法で変形す
ることで、個々の人体モデルを得る。これを図９のフロ
ーチャートおよび図１０を用いて説明する。図９は、人
体の各部位にある計測点で求められた計測値から体型モ
デルを生成する、本システムの処理手順のフローチャー
トを示す図である。また、図１０は交差平面による人体
モデルの断面形状の変形とその過程を示す図である。図
９の枠９００で囲んだ部分の処理は、図１０（ａ）に示
すように、人体モデルの任意部位における初期状態の断
面形状から、交点を法線方向に微小移動させることによ
り、目標とする断面形状に変形する処理を示す。この図
９の枠９００で示す処理をしたあと、図１０（ｂ）に示
すような、計測値に対応する体型モデルをＧＦＦＤによ
り生成する。これらの処理を図９および図１０を参照し
て、詳細に説明をする。まず、システムのユーザが、目
標とする断面の周囲長Ｌｔの入力を受けつける（Ｓ７０
０）。これは、個々の人体を計測した例えばウェスト部
の周囲長である。目標とする周囲長Ｌｔに達するまで
の、操作点の微小移動の回数をｉとし、システムは初期
値として変数ｉに０を代入する（Ｓ７０２）。次に、シ
ステムに用意してある、ポリゴンで表現されたモデルと
任意の平面との交点の座標や数を計算し、初期状態の断
面形状を認識する。このとき、交点の総数をｎとする
（Ｓ７０４）。微小移動を行わない初期状態のとき、す
なわちｉ＝０のときは（Ｓ７０６でＹｅｓ）、断面形状
を認識し（Ｓ７２８）、前に求めた交点を結んだ線分の
長さの合計である、初期状態の周囲長Ｌｉを求める（Ｓ
７２０）。その後、ユーザによって入力された目標とす
る周囲長Ｌｔと初期状態の周囲長Ｌｉとの差の絶対値Δ
を求める（Ｓ７２２）。ＬｔとＬｉを同一の周囲長とみ
なす許容範囲をＥとし、ＬｔとＬｉとの差の絶対値Δが
許容範囲Ｅよりも小さければ（Ｓ７２４でＹｅｓ）、Ｌ
ｔとＬｉは同一周囲長を持つとみなし、目標とする断面
の周囲長が決定する（Ｓ７２６）。ＬｔとＬｉとの差の
絶対値Δが許容範囲Ｅよりも大きければ（Ｓ７２４でＮ
ｏ）、ＬｔとＬｉの周囲長は異なるものとみなす。まだ
このとき、微小移動を行わない初期状態、すなわちｉ＝
０であるので（Ｓ７３０でＹｅｓ）、Δによって微小移
動量Δｖの初期値を求め（Ｓ７３２）、微小移動の回数
ｉを１増やし（Ｓ７０８）、交点の番号ｍに１を代入す
る（Ｓ７１０）。
【００１８】ｍ番目の交点ａｍにおいて法線ベクトルを
求め（Ｓ７１２）交点ａｍを法線ベクトル方向に微小移
動量Δｖ移動する（Ｓ７１４）。この法線ベクトルは、
例えば交点の隣り合う線分の法線ベクトルの平均をとる
ことで求める。次に隣あう交点ａｍ＋１に制御を移動し
（Ｓ７１６）、ステップＳ７１２〜Ｓ７１６までの処理
を交点の総数ｎ回繰り返す（Ｓ７１８でＮｏ）。交点の
移動が、ある断面におけるすべての交点に対して行われ
たならば（Ｓ７１８でＹｅｓ）、再び周囲長Ｌｉを求め
る（Ｓ７２０）。ＬｔとＬｉとの差の絶対値Δを求め
（Ｓ７２２）、ＬｔとＬｉとの差の絶対値Δが許容範囲
Ｅよりも大きければ（Ｓ７２４でＮｏ）、ＬｔとＬｉの
周囲長は異なるものとみなす。この時点でｉ＝０ではな
いので（Ｓ７３０でＮｏ）、この周囲長Ｌｉにおける目
標値との差（Ｌｔ−Ｌｉ）と、前回計算した周囲長Ｌｉ
−１における目標値との差（Ｌｔ−Ｌｉ−１）を乗算
し、その解が正ならば（Ｓ７３４でＹｅｓ）システムは
同一方向に微小移動を行えばいいと認識し、微小移動量
Δｖを保持したまま変更する処理を繰り返す。周囲長Ｌ
ｉにおける目標値との差（Ｌｔ−Ｌｉ）と、前回計算し
た周囲長Ｌｉ−１における目標値との差（Ｌｔ−Ｌｉ−
１）を乗算し、その解が負ならば（Ｓ７３４でＮｏ）、
システムは逆方向に微小移動を行えばいいと認識し、微
小移動量Δｖを逆向きにかつ10分の１の大きさとし（Ｓ
７３６）、輪郭を逆方向に少し戻す処理を繰り返し行
う。
求め（Ｓ７１２）交点ａｍを法線ベクトル方向に微小移
動量Δｖ移動する（Ｓ７１４）。この法線ベクトルは、
例えば交点の隣り合う線分の法線ベクトルの平均をとる
ことで求める。次に隣あう交点ａｍ＋１に制御を移動し
（Ｓ７１６）、ステップＳ７１２〜Ｓ７１６までの処理
を交点の総数ｎ回繰り返す（Ｓ７１８でＮｏ）。交点の
移動が、ある断面におけるすべての交点に対して行われ
たならば（Ｓ７１８でＹｅｓ）、再び周囲長Ｌｉを求め
る（Ｓ７２０）。ＬｔとＬｉとの差の絶対値Δを求め
（Ｓ７２２）、ＬｔとＬｉとの差の絶対値Δが許容範囲
Ｅよりも大きければ（Ｓ７２４でＮｏ）、ＬｔとＬｉの
周囲長は異なるものとみなす。この時点でｉ＝０ではな
いので（Ｓ７３０でＮｏ）、この周囲長Ｌｉにおける目
標値との差（Ｌｔ−Ｌｉ）と、前回計算した周囲長Ｌｉ
−１における目標値との差（Ｌｔ−Ｌｉ−１）を乗算
し、その解が正ならば（Ｓ７３４でＹｅｓ）システムは
同一方向に微小移動を行えばいいと認識し、微小移動量
Δｖを保持したまま変更する処理を繰り返す。周囲長Ｌ
ｉにおける目標値との差（Ｌｔ−Ｌｉ）と、前回計算し
た周囲長Ｌｉ−１における目標値との差（Ｌｔ−Ｌｉ−
１）を乗算し、その解が負ならば（Ｓ７３４でＮｏ）、
システムは逆方向に微小移動を行えばいいと認識し、微
小移動量Δｖを逆向きにかつ10分の１の大きさとし（Ｓ
７３６）、輪郭を逆方向に少し戻す処理を繰り返し行
う。
【００１９】上述のように輪郭を戻す処理を繰り返すな
かで、ＬｔとＬｉとの差の絶対値が許容範囲Ｅよりも小
さければ（Ｓ７２４でＹｅｓ）、ＬｔとＬｉは同一周囲
長を持つとみなし、目標とする断面の周囲長が決定する
（Ｓ７２６）。次に、図１０（ｂ）に示すような、目標
とする断面形状が定まったら、初期状態の断面における
輪郭の折線の頂点（つまり交点ａｍ）にＧＦＦＤのため
の操作点を配置し、前述のＧＦＦＤによって操作点を目
標とする断面形状に移動して変形する（Ｓ７４０）。こ
れらの操作点の移動によって空間の変形が行われ、空間
内の人体モデルが目標とする断面を持つように変形する
（Ｓ７５０）。上記の輪郭の周囲長を調整する処理は、
図１０（ａ）に示すような断面の輪郭が凸である場合に
ついて説明をした。しかし、断面の輪郭に凹形状を含ん
でいる場合、上述の処理では目標とする断面輪郭を得ら
れないことがある。この場合は、それを考慮した処理を
行う必要がある。また、交点に操作点を配置するとき
に、すべての交点に操作点を配置するのではなく、各操
作点が移動しても交差することがないように、例えば間
隔をあけて配置することも必要である。
かで、ＬｔとＬｉとの差の絶対値が許容範囲Ｅよりも小
さければ（Ｓ７２４でＹｅｓ）、ＬｔとＬｉは同一周囲
長を持つとみなし、目標とする断面の周囲長が決定する
（Ｓ７２６）。次に、図１０（ｂ）に示すような、目標
とする断面形状が定まったら、初期状態の断面における
輪郭の折線の頂点（つまり交点ａｍ）にＧＦＦＤのため
の操作点を配置し、前述のＧＦＦＤによって操作点を目
標とする断面形状に移動して変形する（Ｓ７４０）。こ
れらの操作点の移動によって空間の変形が行われ、空間
内の人体モデルが目標とする断面を持つように変形する
（Ｓ７５０）。上記の輪郭の周囲長を調整する処理は、
図１０（ａ）に示すような断面の輪郭が凸である場合に
ついて説明をした。しかし、断面の輪郭に凹形状を含ん
でいる場合、上述の処理では目標とする断面輪郭を得ら
れないことがある。この場合は、それを考慮した処理を
行う必要がある。また、交点に操作点を配置するとき
に、すべての交点に操作点を配置するのではなく、各操
作点が移動しても交差することがないように、例えば間
隔をあけて配置することも必要である。
【００２０】なお、上述の実施形態の例には述べなかっ
たが、ＧＦＦＤの操作点は任意の数だけ配置でき、各操
作点に与える標準偏差や重みを変えることができる。し
たがって、これらを調節することによって、人体モデル
全体のより自然な変形を行うことができる。また、操作
点毎に微小移動量Δｖを設定し、変形の部位により変形
にバリエーションを持たすことも可能である。図１１
に、女性の体型を左右する代表的な計測値であるバス
ト、ウェスト、ヒップの３つの計測値から体型を定めた
例を示す。図１１は変形前と変形後の人体モデル全体と
各部の断面図の一例を示している。図１１（ａ）が変形
前の標準モデル、図１１（ｂ）が変形後のモデルであ
る。なお、図１１（ａ）の標準モデルは、バストの周囲
長を0.867m、ウェストの周囲長を0.569m、ヒップの周囲
長を0.830mと設定した。そして標準モデルを変形するた
めの変更値を、バストの周囲長を0.900m、ウェストの周
囲長を0.500m、ヒップの周囲長を0.800mにそれぞれ設定
して、本システムを実行した。結果は図１１（ｂ）に示
した通りである。それぞれ与えられた各部の周囲長を満
足しつつ、人体モデル全体が滑らかに変形されているこ
とがわかる。なお、本例では、計測値として、バスト、
ウェスト、ヒップのそれぞれの計測値の組合せしか行っ
ていないが、さらに他の計測部や、厚み・横幅等の計測
値を組合わせることにより、さらに忠実な変形を行うこ
ともできる。また、これまでに述べたシステムを実施す
るためのコンピュータ・プログラムを格納した記録媒体
から読み取ることにより、パソコンやワークステーショ
ン、複数のコンピュータ・システム上に本発明のシステ
ムを実装することができる。また、プログラムをインタ
ーネットのような通信回線を介して、取得することによ
り、本システムをコンピュータ・システムに実装するこ
ともできる。
たが、ＧＦＦＤの操作点は任意の数だけ配置でき、各操
作点に与える標準偏差や重みを変えることができる。し
たがって、これらを調節することによって、人体モデル
全体のより自然な変形を行うことができる。また、操作
点毎に微小移動量Δｖを設定し、変形の部位により変形
にバリエーションを持たすことも可能である。図１１
に、女性の体型を左右する代表的な計測値であるバス
ト、ウェスト、ヒップの３つの計測値から体型を定めた
例を示す。図１１は変形前と変形後の人体モデル全体と
各部の断面図の一例を示している。図１１（ａ）が変形
前の標準モデル、図１１（ｂ）が変形後のモデルであ
る。なお、図１１（ａ）の標準モデルは、バストの周囲
長を0.867m、ウェストの周囲長を0.569m、ヒップの周囲
長を0.830mと設定した。そして標準モデルを変形するた
めの変更値を、バストの周囲長を0.900m、ウェストの周
囲長を0.500m、ヒップの周囲長を0.800mにそれぞれ設定
して、本システムを実行した。結果は図１１（ｂ）に示
した通りである。それぞれ与えられた各部の周囲長を満
足しつつ、人体モデル全体が滑らかに変形されているこ
とがわかる。なお、本例では、計測値として、バスト、
ウェスト、ヒップのそれぞれの計測値の組合せしか行っ
ていないが、さらに他の計測部や、厚み・横幅等の計測
値を組合わせることにより、さらに忠実な変形を行うこ
ともできる。また、これまでに述べたシステムを実施す
るためのコンピュータ・プログラムを格納した記録媒体
から読み取ることにより、パソコンやワークステーショ
ン、複数のコンピュータ・システム上に本発明のシステ
ムを実装することができる。また、プログラムをインタ
ーネットのような通信回線を介して、取得することによ
り、本システムをコンピュータ・システムに実装するこ
ともできる。
【発明の効果】本発明により、３次元モデルの断面の輪
郭を変形することで、目標とする３次元モデルへの変形
を容易に行うことができる。また、人体の各部位の周囲
長等を計測値として、この計測値を満足するような人体
モデルのバリエーションを生成することもできる。
郭を変形することで、目標とする３次元モデルへの変形
を容易に行うことができる。また、人体の各部位の周囲
長等を計測値として、この計測値を満足するような人体
モデルのバリエーションを生成することもできる。
【図１】 平行六面体形状の格子を示す図である。
【図２】 ＲａＧ補間曲面を示す図である。
【図３】 重みと標準偏差を変えたときのＲａＧ曲面の
変化を示す図である。
変化を示す図である。
【図４】 ３次元モデル変形システムにおける処理の概
略を示す図である。
略を示す図である。
【図５】 ３次元モデルを表示するウインドウと断面ウ
インドウの処理を示す図である。
インドウの処理を示す図である。
【図６】 ３次元モデルを表示するウインドウと断面ウ
インドウの表示の処理手順を示す図である。
インドウの表示の処理手順を示す図である。
【図７】 人体モデルと平面との交差を示す図である。
【図８】 ポリゴンと平面との交点を示す図である。
【図９】 本システムのフローチャートを示す図であ
る。
る。
【図１０】 断面形状の変形とその過程を示す図であ
る。
る。
【図１１】 変形前と後の人体モデル全体と各部の断面
図の一例を示す図である。
図の一例を示す図である。
３１０ ３次元モデル ３２０ 任意平面 ３３０ 断面 ３３２，３３４，３３６ 断面 ３４２，３４４，３４６ 変形後の断面 ３５０ 目標の３次元モデル ５１０ ３次元モデル ５２０ 交差平面 ５３０ 交線 ５３２ 断面輪郭 ５４０ 操作点 ６００ 人体モデル ６１０ 交差平面 ６２０ ポリゴン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B050 AA05 BA18 DA10 EA06 EA13 EA28 FA02 FA09 5B057 AA18 CA13 CB13 CC04 CD02 CD11 CH01 DA08 DA16 DB03 DC16 DC36 5B069 AA01 BB04 BB16 DD07 DD09 DD12 5E501 AC09 AC34 BA05 CA03 CB02 CB09 EA13 FA14 FB04 FB25 FB44
Claims (7)
- 【請求項１】３次元モデルから、目標とする３次元モデ
ルに変形する３次元モデル変形システムであって、 所定の平面による前記３次元モデルの断面輪郭を得る断
面輪郭取得手段と、 前記断面輪郭上に、操作点を設定する操作点設定手段
と、 設定した前記操作点を移動させて目標の輪郭形状を設定
する目標輪郭設定手段と、 前記目標輪郭設定手段で得られた輪郭形状に、ガウス関
数に基づくＦＦＤにより、前記操作点を移動することで
前記３次元モデルを合わせるように変形する３次元モデ
ル変形手段とを備えることを特徴とする３次元モデル変
形システム。 - 【請求項２】請求項１に記載の３次元モデル変形システ
ムにおいて、 前記目標輪郭設定手段は、前記所定の平面上を移動する
ことにより、目標輪郭を設定することを特徴とする３次
元モデル変形システム。 - 【請求項３】請求項１または２に記載の３次元モデル変
形システムにおいて、 前記３次元モデルは、複数のポリゴンで構成されてお
り、 前記断面輪郭取得手段は、前記ポリゴンと前記所定の平
面との交点を求めることにより、前記断面輪郭を得てお
り、 前記操作点設定手段は、前記交点に操作点を設定するこ
とを特徴とする３次元モデル変形システム。 - 【請求項４】請求項３に記載の３次元モデル変形システ
ムにおいて、 前記３次元モデルは、標準人体モデルであり、複数部位
の周囲長があたえられ、前記所定の平面は前記複数部位
の周囲長が測定された部位断面の平面であり、 前記操作点設定手段は、前記交点を全て操作点とし、 前記目標輪郭設定手段は、前記操作点を法線方向に微小
量移動させて、前記操作点間の全長を前記与えられた周
囲長とすることを特徴とする３次元モデル変形システ
ム。 - 【請求項５】請求項４に記載の３次元モデル変形システ
ムにおいて、 前記与えられた複数部位の周囲長は、バスト、ウエス
ト、ヒップの周囲長であることを特徴とする３次元モデ
ル変形システム。 - 【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の３次元モ
デル変形システムをコンピュータ・システムに構築させ
ることができるプログラム。 - 【請求項７】請求項６に記載のプログラムを記憶した記
憶媒体。
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| JP2001066170A JP3954318B2 (ja) | 2001-03-09 | 2001-03-09 | ３次元モデル変形システム |
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| JP2001066170A JP3954318B2 (ja) | 2001-03-09 | 2001-03-09 | ３次元モデル変形システム |
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|---|---|
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- 2001-03-09 JP JP2001066170A patent/JP3954318B2/ja not_active Expired - Fee Related
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