JP2005293259A - Three-dimensional tree form generating device and program, and recording medium - Google Patents
Three-dimensional tree form generating device and program, and recording medium Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005293259A JP2005293259A JP2004107691A JP2004107691A JP2005293259A JP 2005293259 A JP2005293259 A JP 2005293259A JP 2004107691 A JP2004107691 A JP 2004107691A JP 2004107691 A JP2004107691 A JP 2004107691A JP 2005293259 A JP2005293259 A JP 2005293259A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dimensional
- branch
- dimensional model
- tree shape
- model
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Processing Or Creating Images (AREA)
- Image Generation (AREA)
Abstract
Description
本発明は、３次元樹木形状生成装置に関し、さらに詳しくは、２次元的なスケッチを基にして３次元の樹木形状モデルを生成する３次元樹木形状生成装置と、それを制御するアルゴリズムに関するものである。 The present invention relates to a three-dimensional tree shape generation apparatus, and more particularly to a three-dimensional tree shape generation apparatus that generates a three-dimensional tree shape model based on a two-dimensional sketch and an algorithm that controls the three-dimensional tree shape generation apparatus. is there.
現在の樹木の３次元モデリングは主に２つの手法に基づいている。即ち、１つにはL-systemsに代表される生成規則に基づく手法である。このシステムで生成される樹木モデルやシミュレーションは非常にリアルなものであるが、数式とパラメータ調節はモデリングのためのインターフェースとしては扱いにくく、初心者が気軽に触ってオリジナルの樹木をモデリングできるレベルのものではない。もう１つの手法としては、既存の３次元モデルをそのまま、もしくはパラメータ修正を行って使用するものである。しかし、この手法では３次元樹木モデルのデザインが、与えられたモデルに大きく左右され自由度の高いモデリング環境とは言えなかった。
また、従来例として特開平１１−２３８１４６号公報には、対象樹木をその周囲から複数のカメラで撮影し、得られた画像から背景画像を削除してカラー変換を行なって画像生成用コンピュータに入力し、ボリュームデータを作成するとともに、枝セグメントを作成して樹木モデルを作成し、各部枝セグメントに葉をレンダリングして樹木モデルをディスプレイに表示することにより、実在する樹木形状を近似したモデルの３次元形状を生成する３次元形状生成装置について開示されている。
In addition, as a conventional example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-238146 discloses a subject tree photographed by a plurality of cameras from its surroundings, a background image is deleted from the obtained image, color conversion is performed, and input to an image generation computer In addition, volume data is created, branch segments are created, a tree model is created, leaves are rendered on each branch segment, and the tree model is displayed on the display, so that 3 of the model that approximates the actual tree shape A three-dimensional shape generation apparatus that generates a three-dimensional shape is disclosed.
しかしながら、従来のL-systemsの手法においては、数式とパラメータ調節はモデリングのためのインターフェースとしては扱いにくく、初心者が気軽に触ってオリジナルの樹木をモデリングするには難しいといった問題がある。
また既存の３次元モデルを使用する手法では、３次元樹木モデルのデザインが、与えられたモデルに大きく左右され自由度の高いモデリング環境とは言えなかった。
また特許文献１に開示されている従来技術は、複数のカメラが必要となり、システムとして構築するためのコストが高くなるといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑み、２次元の樹木形状モデルから３次元モデルを自動生成し、３次元モデル編集手段により操作が直感的でデザイナの意図を的確に反映することが可能な３次元樹木形状生成装置を提供することを目的とする。
However, in the conventional L-systems method, mathematical formulas and parameter adjustment are difficult to handle as an interface for modeling, and it is difficult for beginners to easily touch and model an original tree.
Moreover, in the method using the existing three-dimensional model, the design of the three-dimensional tree model is greatly influenced by the given model and cannot be said to be a modeling environment with a high degree of freedom.
Further, the conventional technique disclosed in Patent Document 1 requires a plurality of cameras, and there is a problem that the cost for constructing the system becomes high.
In view of such problems, the present invention automatically generates a three-dimensional model from a two-dimensional tree shape model, and the three-dimensional model editing means can intuitively reflect the operation of the designer and accurately reflect the intention of the designer. An object is to provide a shape generation device.
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、３次元の樹木形状モデルを生成する３次元樹木形状生成装置であって、樹木形状を有した２次元モデルを作成する２次元モデル作成手段と、該２次元モデル作成手段により作成された樹木形状２次元モデルに基づいて樹木形状を有した３次元モデルを生成する３次元モデル生成手段と、該３次元モデル生成手段により生成された樹木形状３次元モデルに含まれる枝の切断、削除、又は追加を行う枝編集手段と、前記樹木形状３次元モデルを編集する３次元モデル編集手段と、データ入力手段と、前記３次元モデル生成手段の生成結果を出力する生成画像出力手段と、を備えたことを特徴とする。
本発明の最も大きな特徴は、樹木形状を有した２次元モデルから３次元の樹木形状モデルを生成する点である。そして、枝編集手段により枝の切断、削除、又は追加を行い、更に複雑な編集を行うために３次元モデル編集手段により樹木を編集してユーザが希望する樹木形状に近づけるものである。それを実現するために、編集データを入力するデータ入力手段と、３次元の樹木形状モデルをモニタに表示する生成画像出力手段とを備えている。尚、樹木形状とは樹木、草、花、海草、その他の自然物、人間の創造物等であって樹木に似た形状を備えた物を全てを含む。
かかる発明によれば、樹木形状を有した２次元モデルを作成する２次元モデル作成手段と、この２次元モデル作成手段により作成された樹木形状２次元モデルに基づいて樹木形状を有した３次元モデルを生成する３次元モデル生成手段と、この３次元モデル生成手段により生成された樹木形状３次元モデルに含まれる枝の切断、削除、又は追加を行う枝編集手段と、樹木形状３次元モデルを編集する３次元モデル編集手段と、データ入力手段と、３次元モデル生成手段の生成結果を出力する生成画像出力手段と、を備えたので、ユーザによる操作が直感的でデザイナの意図を的確に反映することが可能な３次元樹木形状生成装置を提供することができる。
In order to solve such a problem, the present invention provides a three-dimensional tree shape generation device that generates a three-dimensional tree shape model, and generates a two-dimensional model having a tree shape. Means, a three-dimensional model generating means for generating a three-dimensional model having a tree shape based on the two-dimensional tree shape model created by the two-dimensional model creating means, and a tree generated by the three-dimensional model generating means Branch editing means for cutting, deleting, or adding branches included in the shape 3D model, 3D model editing means for editing the tree shape 3D model, data input means, and 3D model generation means And a generated image output means for outputting a generation result.
The most significant feature of the present invention is that a three-dimensional tree shape model is generated from a two-dimensional model having a tree shape. Then, branches are cut, deleted, or added by the branch editing means, and the tree is edited by the three-dimensional model editing means so as to make the tree shape desired by the user in order to perform more complicated editing. In order to realize this, a data input means for inputting edit data and a generated image output means for displaying a three-dimensional tree shape model on a monitor are provided. The tree shape includes all trees, grasses, flowers, seaweeds, other natural objects, human creations, and the like having shapes similar to trees.
According to this invention, a two-dimensional model creating means for creating a two-dimensional model having a tree shape, and a three-dimensional model having a tree shape based on the tree shape two-dimensional model created by the two-dimensional model creating means. A three-dimensional model generating means for generating a tree, a branch editing means for cutting, deleting or adding branches included in the tree-shaped three-dimensional model generated by the three-dimensional model generating means, and a tree-shaped three-dimensional model 3D model editing means, data input means, and generated image output means for outputting the generation result of the 3D model generation means, so that the operation by the user is intuitive and accurately reflects the intention of the designer It is possible to provide a three-dimensional tree shape generation apparatus capable of performing the above-described operation.
請求項２は、前記３次元モデル編集手段は、複数の子枝を指定した親枝に追加する枝繁殖手段と、ユーザが描いた葉の情報に基づいて葉の生え方を選択することにより枝の周囲に葉を生成する葉配列手段と、前記子枝の集合を他の親枝にコピーする枝増殖手段と、を備えていることを特徴とする。
２次元モデルから３次元モデルを生成する作業は自動的に行われる。しかし、その３次元モデルは幹と親枝から構成され、樹木形状としては未完成である。そこで本発明では３次元モデル編集手段を備え、これにより枝を繁殖させたり、その枝の周囲に葉を生成したり、子枝の集合を親枝にコピーして枝を増殖したりすることができる。
かかる発明によれば、３次元モデル編集手段は、複数の子枝を指定した親枝に追加する枝繁殖手段と、ユーザが描いた葉の情報に基づいて葉の生え方を選択することにより枝の周囲に葉を生成する葉配列手段と、子枝の集合を他の親枝にコピーする枝増殖手段と、を備えているので、直感的な操作でデザイナの意図を的確に３次元モデルに反映することができる。
請求項３は、前記枝繁殖手段では、指定した親枝を増加又は減少させる枝繁殖モード編集手段を備え、該枝繁殖モード編集手段は、前記生成画像出力手段に出力された生成画像から前記データ入力手段により指定した親枝をクリック、右回転ジェスチャ、又は左回転ジェスチャすることにより、前記親枝を増加又は減少させることを特徴とする。
複数の子枝を指定した親枝に追加する枝繁殖手段では、繁殖の操作が容易であることが重要である。そこで本発明では、データ入力手段、例えばマウスにより繁殖させたい親枝をクリックしたり、右回転ジェスチャ、又は左回転ジェスチャすることにより、簡単に親枝を増減させることができる。
かかる発明によれば、枝繁殖手段では、指定した親枝を増加又は減少させる枝繁殖モード編集手段を備え、この枝繁殖モード編集手段は、生成画像出力手段に出力された生成画像からデータ入力手段により指定した親枝をクリック、右回転ジェスチャ、又は左回転ジェスチャすることにより、親枝を増加又は減少させることができるので、操作性が向上し編集操作のスピードアップを図ることができる。
According to a second aspect of the present invention, the three-dimensional model editing means selects a branch breeding means for adding a plurality of child branches to a designated parent branch, and selects a leaf growth method based on leaf information drawn by the user. A leaf arrangement means for generating leaves around and a branch propagation means for copying the set of child branches to another parent branch.
The operation of generating a three-dimensional model from a two-dimensional model is automatically performed. However, the three-dimensional model is composed of a trunk and a parent branch, and the tree shape is incomplete. Therefore, in the present invention, a three-dimensional model editing means is provided so that a branch can be propagated, a leaf can be generated around the branch, or a set of child branches can be copied to a parent branch to propagate the branch. it can.
According to this invention, the three-dimensional model editing means selects a branch breeding means for adding a plurality of child branches to the designated parent branch, and selecting a leaf growth method based on the leaf information drawn by the user. A leaf arrangement means for generating leaves around and a branch propagation means for copying a set of child branches to other parent branches, so that the designer's intention can be accurately converted into a three-dimensional model by intuitive operation. Can be reflected.
According to a third aspect of the present invention, the branch breeding means includes branch breeding mode editing means for increasing or decreasing the designated parent branch, and the branch breeding mode editing means is configured to output the data from the generated image output to the generated image output means. The parent branch is increased or decreased by clicking, right-rotating gesture, or counter-rotating gesture specified by the input means.
In the branch breeding means for adding a plurality of child branches to a designated parent branch, it is important that the breeding operation is easy. Therefore, in the present invention, the number of parent branches can be easily increased or decreased by clicking on a parent branch to be propagated by a data input means, for example, a mouse, or by making a right rotation gesture or a left rotation gesture.
According to this invention, the branch breeding means includes the branch breeding mode editing means for increasing or decreasing the designated parent branch, and the branch breeding mode editing means uses the data input means from the generated image output to the generated image output means. By clicking on the parent branch designated by the above, right rotation gesture, or left rotation gesture, the parent branch can be increased or decreased, so that the operability is improved and the editing operation speed can be increased.
請求項４は、前記葉配列手段では、典型的な葉の生え方を前記生成画像出力手段にサムネイル画像として例示し、前記データ入力手段により前記サムネイル画像から必要な画像を選択し、選択したサムネイル画像の枝の周囲に葉を生成することを特徴とする。
ユーザが描いた葉の情報に基づいて葉の生え方を選択することにより枝の周囲に葉を生成する葉配列手段では、典型的な葉の生え方をモニタ上にサムネイル画像として表示する。ユーザはそのサムネイル画像から必要な画像を選択すると、その葉の生え方に基づいた葉を枝の周囲に生成することができる。
かかる発明によれば、葉配列手段では、典型的な葉の生え方を生成画像出力手段にサムネイル画像として例示し、データ入力手段によりサムネイル画像から必要な画像を選択し、選択したサムネイル画像の枝の周囲に葉を生成するので、ユーザは容易に典型的な葉の生え方に基づいて葉を生成することができる。
請求項５は、前記枝増殖手段では、前記子枝の集合サイズを調整して枝を増殖させるモードと、前記子枝の集合サイズはそのままで葉の数を調整して増殖させるモードとを備えていることを特徴とする。
子枝の集合を他の親枝にコピーする枝増殖手段では、２種類のモードがある。１つは子枝の集合サイズを調整して枝を増殖させるモードである。これは子枝のサイズが枝ごとに異なるように増殖させることができる。他の１つは子枝の集合サイズはそのままで葉の数を調整して増殖させるモードである。これは全て同じサイズの子枝の集合として増殖させることができる。
かかる発明によれば、枝増殖手段では、子枝の集合サイズを調整して枝を増殖させるモードと、子枝の集合サイズはそのままで葉の数を調整して増殖させるモードとを備えているので、バラエティに富んだ枝を増殖させることができる。
According to a fourth aspect of the present invention, the leaf arrangement unit exemplifies typical leaf growth as a thumbnail image to the generated image output unit, the image input unit selects a necessary image from the thumbnail image, and the selected thumbnail It is characterized in that leaves are generated around the branches of the image.
The leaf arrangement means for generating leaves around the branches by selecting the leaf growth based on the information of the leaves drawn by the user displays the typical leaf growth as a thumbnail image on the monitor. When the user selects a necessary image from the thumbnail images, a leaf based on how the leaf grows can be generated around the branch.
According to such an invention, the leaf arrangement means exemplifies typical leaf growth as a thumbnail image to the generated image output means, selects a required image from the thumbnail images by the data input means, and branches the selected thumbnail image. Therefore, the user can easily generate a leaf based on typical leaf growth.
According to a fifth aspect of the present invention, the branch propagation means includes a mode in which the branch size is adjusted by adjusting the set size of the child branches, and a mode in which the number of leaves is adjusted without changing the set size of the child branches. It is characterized by.
There are two modes in the branch propagation means for copying a set of child branches to other parent branches. One is a mode in which branches are grown by adjusting the set size of child branches. This can be propagated so that the size of the branch is different for each branch. The other is a mode in which the number of leaves is adjusted and the number of leaves is adjusted while maintaining the size of the cotyledons. This can all be propagated as a collection of branches of the same size.
According to this invention, the branch propagation means has a mode for adjusting the aggregate size of the child branches to propagate the branches, and a mode for adjusting the number of leaves while maintaining the aggregate size of the child branches as it is. So you can grow a variety of branches.
請求項６は、前記典型的な葉の生え方は、前記枝を中心として左右に葉が一対で生える双生と、前記枝の一方の側に葉が生える互生と、前記枝を中心として左右に葉が複数で生える輪生と、を備えていることを特徴とする。
典型的な葉の生え方には３種類有り、双生、互生、及び輪生がある。ユーザはこの３種類の葉の生え方から任意に選択して枝に葉を生えさせることができる。
かかる発明によれば、典型的な葉の生え方は、枝を中心として左右に葉が一対で生える双生と、枝の一方の側に葉が生える互生と、枝を中心として左右に葉が複数で生える輪生と、を備えているので、樹木の種類により最適な葉の生え方を選択することができる。
請求項７は、前記３次元モデル生成手段のアルゴリズムは、全ての枝を地面に投影して得られる２次元距離場を使用し、該２次元距離場に投影された影からの距離値を割り当てることにより前記２次元モデル作成手段により描かれた枝の奥行き情報を計算することを特徴とする。
本発明のアルゴリズムは、２次元スケッチで描かれた枝の奥行き情報を計算するためのものであり、計算結果の３次元モデルは、あらゆる角度から見たときに同じような概観になるのが目標である。即ち、１本の枝に対する基本的な戦略は、その枝と他の枝との距離がなるべく大きくなるように、その枝の位置を決定しようというものである。従って、理想的には３次元ボリュームを作成し、それぞれのボクセルは最も近い枝への距離を保存するような距離場（ディスタンスフィールド）を内部的に持つべきであるが、枝１本１本の処理ごとに３次元距離場を更新するのは、非常に計算時間がかかる。そこで本発明では、全ての枝を地面に投影したような２次元距離場を使用する。そしてこの２次元距離場に投影された影からの距離値を割り当てることにより、２次元モデル作成手段により描かれた枝の奥行き情報を計算するものである。
かかる発明によれば、３次元モデル生成手段のアルゴリズムは、全ての枝を地面に投影して得られる２次元距離場を使用し、この２次元距離場に投影された影からの距離値を割り当てることにより、２次元モデル作成手段により描かれた枝の奥行き情報を計算するので、計算時間を短縮することができる。
According to a sixth aspect of the present invention, the typical way of growing leaves is as follows: a twin that grows a pair of leaves on the left and right with the branch as the center; an alternation that leaves on one side of the branch; It is characterized by comprising a rotifer in which a plurality of leaves grow.
There are three types of typical leaf growth, twin, mutual, and rot. The user can select any of these three types of leaf growth and cause the branch to grow.
According to such an invention, typical leaf growth methods include twins in which a pair of leaves grows left and right around a branch, mutual growth in which leaves grow on one side of the branch, and multiple leaves on the left and right around a branch. The best way to grow leaves can be selected according to the type of tree.
The algorithm of the three-dimensional model generation means uses a two-dimensional distance field obtained by projecting all branches on the ground, and assigns a distance value from the shadow projected on the two-dimensional distance field. Thus, the depth information of the branches drawn by the two-dimensional model creating means is calculated.
The algorithm of the present invention is for calculating the depth information of a branch drawn with a two-dimensional sketch, and the goal is that the calculated three-dimensional model has a similar overview when viewed from all angles. It is. That is, the basic strategy for one branch is to determine the position of the branch so that the distance between the branch and the other branch is as large as possible. Therefore, ideally, a 3D volume should be created, and each voxel should have a distance field (distance field) that preserves the distance to the nearest branch internally. Updating the 3D distance field for each process takes a lot of computation time. Therefore, in the present invention, a two-dimensional distance field in which all branches are projected on the ground is used. Then, by assigning a distance value from the shadow projected on the two-dimensional distance field, the depth information of the branch drawn by the two-dimensional model creating means is calculated.
According to this invention, the algorithm of the three-dimensional model generation means uses a two-dimensional distance field obtained by projecting all branches onto the ground, and assigns a distance value from the shadow projected on the two-dimensional distance field. As a result, the depth information of the branches drawn by the two-dimensional model creating means is calculated, so that the calculation time can be shortened.
請求項８は、前記３次元モデル生成手段のアルゴリズムは、前記２次元距離場を使用することにより枝が過度に延びるのを防止するために、前記２次元モデル作成手段により描かれた樹木の２次元形状を囲む２次元凸包を取得し該２次元凸包を押し出して作成した３次元包を用い、解検索の範囲を前記３次元包の内部に絞ること、及び前記枝の長さ及び親枝とその子枝が作る角度に制限を与えること、を前記アルゴリズムの制限とすることを特徴とする。
２次元距離場を用いるだけでは、枝が奥行き方向に過度に延びてしまうという現象を押さえられない。これは無限の長さを持つ枝が、最も他の枝との距離を大きくとっていると判定されてしまうからである。これを防ぐために、２次元スケッチを囲む２次元凸包を得て、その凸包を押し出して作成した３次元包を用いる。そして解検索の範囲をこの３次元包の内部だけに絞る。また他の制約として、枝の長さ、接続する枝同士が作る角度を与え、自然な樹木が得られるようにアルゴリズムを設計する。
かかる発明によれば、３次元モデル生成手段のアルゴリズムは、２次元距離場を使用することにより枝が過度に延びるのを防止するために、２次元モデル作成手段により描かれた樹木の２次元形状を囲む２次元凸包を取得し、この２次元凸包を押し出して作成した３次元包を用い、解検索の範囲を３次元包の内部に絞ること、及び枝の長さ及び親枝とその子枝が作る角度に制限を与えること、をアルゴリズムの制限とすることにより枝が過度に延びるのを防止することができる。
According to claim 8, the algorithm of the three-dimensional model generation means is configured so that the tree 2 drawn by the two-dimensional model creation means is used to prevent the branches from extending excessively by using the two-dimensional distance field. Using a three-dimensional hull created by obtaining a two-dimensional convex hull surrounding a three-dimensional shape and extruding the two-dimensional convex hull, narrowing the range of solution search to the inside of the three-dimensional hull, and the length and parent of the branch The restriction of the algorithm is that the angle formed by the branch and its child branch is limited.
The use of a two-dimensional distance field alone cannot suppress the phenomenon that branches extend excessively in the depth direction. This is because a branch having an infinite length is determined to have the greatest distance from the other branches. In order to prevent this, a three-dimensional hull created by obtaining a two-dimensional convex hull surrounding a two-dimensional sketch and extruding the convex hull is used. Then, the range of the solution search is limited to the inside of this three-dimensional package. As another constraint, the algorithm is designed so that a natural tree can be obtained by giving the length of the branch and the angle formed by the connected branches.
According to this invention, the algorithm of the three-dimensional model generation means uses the two-dimensional distance field to prevent the branches from extending excessively, so that the two-dimensional shape of the tree drawn by the two-dimensional model creation means A two-dimensional convex hull surrounding the two-dimensional convex hull, a three-dimensional hull created by extruding the two-dimensional convex hull, narrowing the solution search range to the inside of the three-dimensional hull, and the length of the branch and the parent branch and its children By restricting the angle formed by the branch, it is possible to prevent the branch from extending excessively by limiting the algorithm.
請求項９は、前記３次元モデル生成手段により生成された３次元モデルの横方向の概観が正面の概観と異なって生成されることを防止するために、前記３次元モデル生成手段のアルゴリズムを適用する範囲を、視線方向のベクトルとなす角度が４５度乃至１３５度とし、該範囲において前記３次元モデル生成手段により３次元モデルを２つ生成した後、一方の３次元モデルを地面から垂直に延びるベクトルの範囲に９０度回転させ、幹を除いて他方の３次元モデルと併合することを特徴とする。
樹木の２次元スケッチを描く際、ユーザは横方向に広がる枝を描くのみで、前後方向に広がる枝を省略する傾向がある。しかし、上で述べたアルゴリズムは、２次元スケッチを全ての方向に一様に広げようとするため、結果としての３次元樹木モデルは、正面の概観は保たれるが、横方向から見た場合の概観が２次元スケッチと大きく違ってしまうという問題がある。この問題を解決するために、実際に前後方向に伸びる枝はシステムが自動的に追加することにする。その方法は、アルゴリズムを拡張するにあたって、アルゴリズムを適用する範囲は、視線方向のベクトルとなす角度が４５度から１３５度までとする。この範囲で３次元樹木を２つ作成した後に、一方を地面から垂直に伸びるベクトルの周囲に９０度回転させて、幹を除いてもう一方とマージする。
かかる発明によれば、前記３次元モデル生成手段のアルゴリズムを適用する範囲を、視線方向のベクトルとなす角度が４５度から１３５度とし、この範囲において３次元モデル生成手段により３次元モデルを２つ生成した後、一方の３次元モデルを地面から垂直に延びるベクトルの範囲に９０度回転させ、幹を除いて他方の３次元モデルと併合するので、３次元モデル生成手段により生成された３次元モデルの横方向の概観が正面の概観と異なって生成されることを防止することができる。
Claim 9 applies the algorithm of the three-dimensional model generation means in order to prevent the horizontal outline of the three-dimensional model generated by the three-dimensional model generation means from being generated differently from the front appearance. The range formed by the vector in the line-of-sight direction is 45 degrees to 135 degrees, and two three-dimensional models are generated in the range by the three-dimensional model generation means, and then one of the three-dimensional models extends vertically from the ground. The vector is rotated by 90 degrees and merged with the other three-dimensional model except the trunk.
When drawing a two-dimensional sketch of a tree, the user only draws branches extending in the horizontal direction and tends to omit branches extending in the front-rear direction. However, the algorithm described above tries to spread the 2D sketch uniformly in all directions, so that the resulting 3D tree model retains the front view but is viewed from the side. There is a problem that the appearance of is very different from 2D sketch. To solve this problem, the system automatically adds branches that actually extend in the front-rear direction. In this method, when the algorithm is extended, the range to which the algorithm is applied is such that the angle formed with the vector in the line-of-sight direction is 45 degrees to 135 degrees. After creating two 3D trees in this range, one is rotated 90 degrees around a vector extending vertically from the ground and merged with the other, excluding the trunk.
According to this invention, the range to which the algorithm of the three-dimensional model generation means is applied is 45 degrees to 135 degrees with respect to the line-of-sight direction vector, and two three-dimensional models are generated by the three-dimensional model generation means within this range. After the generation, one of the three-dimensional models is rotated 90 degrees into a vector extending vertically from the ground and merged with the other three-dimensional model except for the trunk, so that the three-dimensional model generated by the three-dimensional model generation means Can be prevented from being generated differently from the front view.
請求項１０は、前記３次元モデル生成手段は、枝１本についての奥行き値を計算するために、前記２次元モデル作成手段により描かれた樹木形状を有した２次元モデルにより枝を表現するストロークを｛ｖｉ｜ｖｉ＝（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ），ｙｉ＝０｝と表現し、ｘ、ｚ集合を入力として受取りそれぞれの点のｙ値を適切に計算するために、３次元空間内では前記ストロークはｚ軸方向に沿って一定の曲率｜（ｄ２ｘ／ｄｚ２）＋（ｄ２ｙ／ｄｚ２）｜を持っていると仮定することを特徴とする。
実際の樹木の枝を見た場合、形を変えずに平面上に投影させることのできる枝はめったにない。例えば、波打つような形状をした枝を見た場合、その枝は横から眺めてみても同様に波打つような形状をしているものである。本発明ではこの効果を与えるために、枝の奥行き方向を計算するためのアルゴリズムを実装した。即ち、元の２次元スケッチで、枝を表現するストロークは３次元点集合として表現されているが、２次元であるので、全てのｙ値（奥行き値）は０となっている（｛ｖｉ｜ｖｉ＝（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ），ｙｉ＝０｝）。またｚ軸方向をストロークの始点から終点へのベクトルとして、ｘ、ｚ値集合を入力として受け取り、それぞれの点のｙ値を適切に計算し出力する。ｙ値を計算するために、３次元空間内ではストロークはｚ軸方向に沿って一定の曲率を持っていると仮定する（｜（ｄ２ｘ／ｄｚ２）＋（ｄ２ｙ／ｄｚ２）｜）。この式を解くことでｙ値を計算することができる。
かかる発明によれば、３次元モデル生成手段は、枝１本についての奥行き値を計算するために、２次元モデル作成手段により描かれた樹木形状を有した２次元モデルにより枝を表現するストロークを｛ｖｉ｜ｖｉ＝（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ），ｙｉ＝０｝と表現し、ｘ、ｚ集合を入力として受取りそれぞれの点のｙ値を適切に計算するために、３次元空間内ではストロークはｚ軸方向に沿って一定の曲率｜（ｄ２ｘ／ｄｚ２）＋（ｄ２ｙ／ｄｚ２）｜を持っていると仮定するので、枝１本についての奥行き値を簡単に計算することができる。
請求項１１は、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の３次元樹木形状生成装置を制御するための３次元樹木形状生成方法をコンピュータが制御可能にプログラミングしたことを特徴とする。
かかる発明によれば、本発明の３次元樹木形状生成方法をコンピュータが制御可能なＯＳに従ってプログラミングすることにより、そのＯＳを備えたコンピュータであれば同じ処理方法により制御することができる。
請求項１２は、請求項１１に記載の３次元樹木形状生成プログラムをコンピュータが読み取り可能な形式で記録したことを特徴とする。
かかる発明によれば、３次元樹木形状生成プログラムをコンピュータが読み取り可能な形式で記録媒体に記録することにより、この記録媒体を持ち運ぶことにより何処でもプログラムを稼動することができる。
According to a tenth aspect of the present invention, in the three-dimensional model generation means, a stroke expressing a branch by a two-dimensional model having a tree shape drawn by the two-dimensional model creation means in order to calculate a depth value for one branch. Is expressed as {vi | vi = (xi, yi, zi), yi = 0}, and the x and z sets are received as inputs and the y value of each point is calculated appropriately in a three-dimensional space. The stroke is assumed to have a constant curvature | (d 2 x / dz 2 ) + (d 2 y / dz 2 ) | along the z-axis direction.
When looking at the branches of an actual tree, there are rarely branches that can be projected onto a plane without changing their shape. For example, when a branch having a undulating shape is seen, the branch has a similar undulating shape when viewed from the side. In the present invention, in order to give this effect, an algorithm for calculating the depth direction of the branch is implemented. That is, in the original two-dimensional sketch, the stroke expressing the branch is expressed as a three-dimensional point set, but since it is two-dimensional, all y values (depth values) are 0 ({vi | vi = (xi, yi, zi), yi = 0}). Also, the z-axis direction is used as a vector from the start point to the end point of the stroke, and an x and z value set is received as input, and the y value of each point is appropriately calculated and output. To calculate the y value, it is assumed that the stroke has a constant curvature along the z-axis direction in the three-dimensional space (| (d 2 x / dz 2 ) + (d 2 y / dz 2 ). |). The y value can be calculated by solving this equation.
According to this invention, the three-dimensional model generation means calculates a stroke representing a branch by a two-dimensional model having a tree shape drawn by the two-dimensional model creation means in order to calculate a depth value for one branch. In order to express {vi | vi = (xi, yi, zi), yi = 0}, receive x and z sets as input, and appropriately calculate the y value of each point, the stroke is expressed in a three-dimensional space. Since it is assumed to have a constant curvature | (d 2 x / dz 2 ) + (d 2 y / dz 2 ) | along the z-axis direction, the depth value for one branch can be calculated easily. Can do.
An eleventh aspect is characterized in that a three-dimensional tree shape generation method for controlling the three-dimensional tree shape generation apparatus according to any one of the first to tenth aspects is programmed to be controllable by a computer.
According to this invention, by programming the three-dimensional tree shape generation method of the present invention according to an OS that can be controlled by a computer, any computer equipped with the OS can be controlled by the same processing method.
A twelfth aspect is characterized in that the three-dimensional tree shape generation program according to the eleventh aspect is recorded in a computer-readable format.
According to this invention, by recording the three-dimensional tree shape generation program on a recording medium in a computer-readable format, the program can be operated anywhere by carrying the recording medium.
請求項１の発明によれば、樹木形状を有した２次元モデルを作成する２次元モデル作成手段と、この２次元モデル作成手段により作成された樹木形状２次元モデルに基づいて樹木形状を有した３次元モデルを生成する３次元モデル生成手段と、この３次元モデル生成手段により生成された樹木形状３次元モデルに含まれる枝の切断、削除、又は追加を行う枝編集手段と、樹木形状３次元モデルを編集する３次元モデル編集手段と、データ入力手段と、３次元モデル生成手段の生成結果を出力する生成画像出力手段と、を備えたので、ユーザによる操作が直感的でデザイナの意図を的確に反映することが可能な３次元樹木形状生成装置を提供することができる。
また請求項２では、３次元モデル編集手段は、複数の子枝を指定した親枝に追加する枝繁殖手段と、ユーザが描いた葉の情報に基づいて葉の生え方を選択することにより枝の周囲に葉を生成する葉配列手段と、子枝の集合を他の親枝にコピーする枝増殖手段と、を備えているので、直感的な操作でデザイナの意図を的確に３次元モデルに反映することができる。
また請求項３では、枝繁殖手段では、指定した親枝を増加又は減少させる枝繁殖モード編集手段を備え、この枝繁殖モード編集手段は、生成画像出力手段に出力された生成画像からデータ入力手段により指定した親枝をクリック、右回転ジェスチャ、又は左回転ジェスチャすることにより、親枝を増加又は減少させることができるので、操作性が向上し編集操作のスピードアップを図ることができる。
According to the invention of claim 1, a two-dimensional model creating means for creating a two-dimensional model having a tree shape and a tree shape based on the tree shape two-dimensional model created by the two-dimensional model creating means 3D model generation means for generating a 3D model, branch editing means for cutting, deleting, or adding branches included in the tree shape 3D model generated by the 3D model generation means, and tree shape 3D Since it includes a 3D model editing means for editing the model, a data input means, and a generated image output means for outputting the generation result of the 3D model generating means, the user's operation is intuitive and the designer's intention is accurately confirmed. It is possible to provide a three-dimensional tree shape generation device that can be reflected in the above.
According to a second aspect of the present invention, the three-dimensional model editing means selects a branch breeding means for adding a plurality of child branches to the designated parent branch, and selects a leaf growth based on the leaf information drawn by the user. A leaf arrangement means for generating leaves around and a branch propagation means for copying a set of child branches to other parent branches, so that the designer's intention can be accurately converted into a three-dimensional model by intuitive operation. Can be reflected.
According to a third aspect of the present invention, the branch breeding means includes branch breeding mode editing means for increasing or decreasing the designated parent branch, and the branch breeding mode editing means includes data input means from the generated image output to the generated image output means. By clicking on the parent branch designated by the above, right rotation gesture, or left rotation gesture, the parent branch can be increased or decreased, so that the operability is improved and the editing operation speed can be increased.
また請求項４では、葉配列手段では、典型的な葉の生え方を生成画像出力手段にサムネイル画像として例示し、データ入力手段によりサムネイル画像から必要な画像を選択し、選択したサムネイル画像の枝の周囲に葉を生成するので、ユーザは容易に典型的な葉の生え方に基づいて葉を生成することができる。
また請求項５では、枝増殖手段では、子枝の集合サイズを調整して枝を増殖させるモードと、子枝の集合サイズはそのままで葉の数を調整して増殖させるモードとを備えているので、バラエティに富んだ枝を増殖させることができる。
また請求項６では、典型的な葉の生え方は、枝を中心として左右に葉が一対で生える双生と、枝の一方の側に葉が生える互生と、枝を中心として左右に葉が複数で生える輪生と、を備えているので、樹木の種類により最適な葉の生え方を選択することができる。
また請求項７では、３次元モデル生成手段のアルゴリズムは、全ての枝を地面に投影して得られる２次元距離場を使用し、この２次元距離場に投影された影からの距離値を割り当てることにより、２次元モデル作成手段により描かれた枝の奥行き情報を計算するので、計算時間を短縮することができる。
また請求項８では、３次元モデル生成手段のアルゴリズムは、２次元距離場を使用することにより枝が過度に延びるのを防止するために、２次元モデル作成手段により描かれた樹木の２次元形状を囲む２次元凸包を取得し、この２次元凸包を押し出して作成した３次元包を用い、解検索の範囲を３次元包の内部に絞ること、及び枝の長さ及び親枝とその子枝が作る角度に制限を与えること、をアルゴリズムの制限とすることにより枝が過度に延びるのを防止することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, the leaf arrangement means exemplifies typical leaf growth as a thumbnail image to the generated image output means, the image input means selects a necessary image from the thumbnail images, and branches the selected thumbnail image. Therefore, the user can easily generate a leaf based on typical leaf growth.
According to a fifth aspect of the present invention, the branch propagation means includes a mode for adjusting the aggregate size of the child branches to proliferate the branches, and a mode for adjusting the number of leaves while maintaining the aggregate size of the child branches as it is. So you can grow a variety of branches.
Further, in claim 6, a typical way of growing leaves is as follows: a twin that has a pair of left and right leaves centered on a branch, an alternating life that leaves grow on one side of the branch, and a plurality of leaves that are left and right centered on a branch. The best way to grow leaves can be selected according to the type of tree.
According to a seventh aspect of the present invention, the algorithm of the three-dimensional model generation means uses a two-dimensional distance field obtained by projecting all branches onto the ground, and assigns a distance value from the shadow projected on the two-dimensional distance field. As a result, the depth information of the branches drawn by the two-dimensional model creating means is calculated, so that the calculation time can be shortened.
Further, in claim 8, the algorithm of the three-dimensional model generation means uses the two-dimensional distance field to prevent the branches from extending excessively, so that the two-dimensional shape of the tree drawn by the two-dimensional model creation means A two-dimensional convex hull surrounding the two-dimensional convex hull, a three-dimensional hull created by extruding the two-dimensional convex hull, narrowing the solution search range to the inside of the three-dimensional hull, and the length of the branch and the parent branch and its children By restricting the angle formed by the branch, it is possible to prevent the branch from extending excessively by limiting the algorithm.
また請求項９では、前記３次元モデル生成手段のアルゴリズムを適用する範囲を、視線方向のベクトルとなす角度が４５度から１３５度とし、この範囲において３次元モデル生成手段により３次元モデルを２つ生成した後、一方の３次元モデルを地面から垂直に延びるベクトルの範囲に９０度回転させ、幹を除いて他方の３次元モデルと併合するので、３次元モデル生成手段により生成された３次元モデルの横方向の概観が正面の概観と異なって生成されることを防止することができる。
また請求項１０では、３次元モデル生成手段は、枝１本についての奥行き値を計算するために、２次元モデル作成手段により描かれた樹木形状を有した２次元モデルにより枝を表現するストロークを｛ｖｉ｜ｖｉ＝（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ），ｙｉ＝０｝と表現し、ｘ、ｚ集合を入力として受取りそれぞれの点のｙ値を適切に計算するために、３次元空間内ではストロークはｚ軸方向に沿って一定の曲率｜（ｄ２ｘ／ｄｚ２）＋（ｄ２ｙ／ｄｚ２）｜を持っていると仮定するので、枝１本についての奥行き値を簡単に計算することができる。
また請求項１１では、本発明の３次元樹木形状生成方法をコンピュータが制御可能なＯＳに従ってプログラミングすることにより、そのＯＳを備えたコンピュータであれば同じ処理方法により制御することができる。
また請求項１２では、３次元樹木形状生成プログラムをコンピュータが読み取り可能な形式で記録媒体に記録することにより、この記録媒体を持ち運ぶことにより何処でもプログラムを稼動することができる。
According to a ninth aspect of the present invention, the range to which the algorithm of the three-dimensional model generation means is applied is 45 degrees to 135 degrees with respect to the line-of-sight direction vector. After the generation, one of the three-dimensional models is rotated 90 degrees into a vector extending vertically from the ground and merged with the other three-dimensional model except for the trunk, so that the three-dimensional model generated by the three-dimensional model generation means Can be prevented from being generated differently from the front view.
According to a tenth aspect of the present invention, the three-dimensional model generation means calculates a stroke representing a branch by a two-dimensional model having a tree shape drawn by the two-dimensional model creation means in order to calculate a depth value for one branch. In order to express {vi | vi = (xi, yi, zi), yi = 0}, receive x and z sets as input, and appropriately calculate the y value of each point, the stroke is expressed in a three-dimensional space. Since it is assumed to have a constant curvature | (d 2 x / dz 2 ) + (d 2 y / dz 2 ) | along the z-axis direction, the depth value for one branch can be calculated easily. Can do.
According to the eleventh aspect, by programming the three-dimensional tree shape generation method of the present invention in accordance with an OS that can be controlled by a computer, any computer equipped with the OS can be controlled by the same processing method.
Further, in the twelfth aspect, by recording the three-dimensional tree shape generation program on a recording medium in a computer-readable format, the program can be operated anywhere by carrying the recording medium.
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の実施形態に係る３次元樹木形状生成装置のシステム構成を示すブロック図である。この３次元樹木形状生成装置１００は、基本構成としてパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１により構成され、その制御はＰＣ１が有するメモリに格納されたプログラムに従って制御される。そしてＰＣ１は樹木形状を有した２次元モデルを作成する２次元モデル作成部（２次元モデル作成手段）２と、この２次元モデル作成部２により作成された樹木形状２次元モデルから、樹木形状を有した３次元モデルを生成する３次元モデル生成部（３次元モデル生成手段）３と、樹木形状の３次元モデルを編集する３次元モデル編集部（３次元モデル編集手段）４と、３次元モデル生成部３により生成された３次元モデルの枝の切断、削除、又は追加を行う枝編集部（枝編集手段）５と、外部のインターフェースに２次元モデル作成部２及び３次元モデル編集部４のデータを入力するマウス６、ペンタブレット７、及びキーボード８（データ入力手段）と、３次元モデル生成部３による生成結果を出力するモニタ（生成画像出力手段）９と、を備えて構成される。
図２は３次元樹木モデルをデザインする際の典型的な流れを示す図である。図１を参照して説明する。まずユーザはシンプルな２次元樹木１０を、例えばペンタブレット７によりスケッチする（２次元スケッチ）。スケッチを終え、モニタ９上の画面に表示された３次元ボタン（図示せず）を押すことにより、３次元モデル生成部３が２次元スケッチから３次元樹木モデル１１を自動的に生成する（自動３次元生成：詳細は後述する）。次にユーザはモニタ９上の画面に表示された例えば「Ｅｄｉｔ」ボタン（図示せず）を押すことにより、枝編集モードに移り、枝編集部５により符号１２に示すようにジェスチャ入力により枝を切断、消去したり、また新たな枝を追加することができる（枝繁殖手段）。ユーザはまた、３次元モデル編集部４による編集モードを用いることで符号１３（葉配列手段）、符号１４（枝増殖手段）のように、より複雑な樹木形状を作成することができる（詳細は後述する）。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the components, types, combinations, shapes, relative arrangements, and the like described in this embodiment are merely illustrative examples and not intended to limit the scope of the present invention only unless otherwise specified. .
FIG. 1 is a block diagram showing a system configuration of a three-dimensional tree shape generation apparatus according to an embodiment of the present invention. The three-dimensional tree shape generation apparatus 100 is configured by a personal computer (PC) 1 as a basic configuration, and its control is controlled according to a program stored in a memory of the PC 1. The PC 1 obtains a tree shape from the two-dimensional model creation unit (two-dimensional model creation means) 2 for creating a two-dimensional model having a tree shape and the tree shape two-dimensional model created by the two-dimensional model creation unit 2. A three-dimensional model generating unit (three-dimensional model generating unit) 3 for generating the three-dimensional model, a three-dimensional model editing unit (three-dimensional model editing unit) 4 for editing a tree-shaped three-dimensional model, and a three-dimensional model A branch editing unit (branch editing unit) 5 that cuts, deletes, or adds a branch of the three-dimensional model generated by the generation unit 3, and a two-dimensional model creation unit 2 and a three-dimensional model editing unit 4 are provided as external interfaces. A mouse 6 for inputting data, a pen tablet 7 and a keyboard 8 (data input means), and a monitor (generated image output means) 9 for outputting a result generated by the three-dimensional model generation unit 3 Configured to include a.
FIG. 2 is a diagram showing a typical flow when designing a three-dimensional tree model. A description will be given with reference to FIG. First, the user sketches a simple two-dimensional tree 10 with, for example, the pen tablet 7 (two-dimensional sketch). When the sketch is finished and a 3D button (not shown) displayed on the screen of the monitor 9 is pressed, the 3D model generation unit 3 automatically generates the 3D tree model 11 from the 2D sketch (automatically). 3D generation: details will be described later). Next, when the user presses an “Edit” button (not shown), for example, displayed on the screen on the monitor 9, the user enters the branch editing mode, and the branch editing unit 5 moves the branch by gesture input as indicated by reference numeral 12. Cutting, erasing, and adding new branches (branch propagation means). The user can also create more complex tree shapes such as reference numeral 13 (leaf arrangement means) and reference numeral 14 (branch multiplication means) by using the editing mode by the three-dimensional model editing unit 4 (details are given below). Will be described later).
図３は図２で説明した枝繁殖モード（Branch Multiplicationモード）について説明する図である。図３（ａ）は３次元樹木モデルを表す図であり、幹２１に複数の親枝２０が生成され、その影２２が描かれている。図３（ｂ）は枝繁殖モードにより子枝が繁殖した図である。枝繁殖モードでは、ユーザはより多くの子枝２３を、指定した親枝２０に追加することができる。この図では矢印２４により指定した親枝２０ａをクリックして子枝２３を増加させるか、右回転ジェスチャで子枝を増加、左回転ジェスチャで子枝を減少させるというインターフェースを実装してある。
図４は図２で説明した葉配列モード（Leaf Arrangementモード）について説明する図である。図４（ａ）はモニタ９にユーザが描いた葉２６の情報を基に、サムネイル２７を例示した図であり、図４（ｂ）は選択されたサムネイルに葉を生やした図である。この葉配列モードでは、典型的な葉の生え方、例えば枝を中心として左右に葉が一対で生える双生２７ａ、枝の一方の側に葉が生える互生２７ｂ、枝を中心として左右に葉が複数で生える輪生２７ｃをシステムがサムネイル２７として例示し、ユーザがそこから選択することで、枝の周囲に葉を生成することができる。例えば、ユーザが輪生２７ｃを選択した場合、マウス６により画面上のサムネイルをクリックするたびに、２７ｇのように枝の周囲に葉が輪生して生成されるようにしてもよい。
FIG. 3 is a diagram for explaining the branch propagation mode (Branch Multiplication mode) described in FIG. FIG. 3A is a diagram showing a three-dimensional tree model, in which a plurality of parent branches 20 are generated on a trunk 21 and a shadow 22 thereof is drawn. FIG. 3B is a diagram in which child branches have propagated in the branch propagation mode. In the branch breeding mode, the user can add more child branches 23 to the designated parent branch 20. In this figure, an interface is implemented in which the child branch 23 is increased by clicking the parent branch 20a designated by the arrow 24, or the child branch is increased by the right rotation gesture and the child branch is decreased by the left rotation gesture.
FIG. 4 is a diagram for explaining the leaf arrangement mode (Leaf Arrangement mode) described in FIG. FIG. 4A is a diagram illustrating a thumbnail 27 based on information on the leaf 26 drawn by the user on the monitor 9, and FIG. 4B is a diagram in which leaves are grown on the selected thumbnail. In this leaf arrangement mode, for example, typical leaf growth, for example, twin 27a in which a pair of leaves grows left and right around a branch, mutual life 27b in which leaves grow on one side of the branch, and a plurality of leaves on the right and left around a branch. The system exemplifies the rotifer 27c that grows in (3) as the thumbnail 27, and the user can generate a leaf around the branch by selecting from the thumbnail 27. For example, when the user selects the rotation 27c, each time the thumbnail on the screen is clicked with the mouse 6, the leaves may be generated around the branch as shown in 27g.
図５は図２で説明した枝増殖モード（Branch Propagationモード）について説明する図である。この枝増殖モードでは、子枝集合３１を他の親枝３０にコピーすることで、全体的に茂った樹木を生成することができる。このモードでは、図５（ａ）のように子枝集合３１を子枝集合３２のように葉のサイズを小さく調整して伝播させるものと、図５（ｂ）のように子枝集合３１の葉のサイズはそのままにして、子枝集合３３のように葉の数を調整して伝播させるものとがある。
図６は図２で説明した３次元樹木モデルをデザインする際の、更に詳細な全体的な流れを示すフローチャートである。まず、ユーザがペンタブレット７等で２次元樹木をスケッチする。そしてこの２次元樹木を「tree2D」とする（Ｓ１）。この「tree2D」をコピーして「tree2D-a」、「tree2D-b」とする（Ｓ２）。次に「tree2D-a」及び「tree2D-b」に３次元モデル生成部３により、３次元化アルゴリズム（詳細は後述する）を適用して３次元モデルを生成する（Ｓ３）。次に「tree2D」の全ての枝に枝１本についての奥行き値計算（詳細は後述する）を適用した結果で「tree2D-a」の枝を置換する（Ｓ４）。同じく「tree2D」の全ての枝に枝１本についての奥行き値計算を適用した結果で「tree2D-b」の枝を置換する（Ｓ５）。そして「tree2D-b」を９０度回転させて「tree2D-a」とマージし「tree3D」とする（基本アルゴリズムの拡張：詳細は後述する）（Ｓ６）。そして「tree3D」を結果としてモニタ９に出力する（Ｓ７）。
FIG. 5 is a diagram for explaining the branch propagation mode (Branch Propagation mode) described in FIG. In this branch multiplication mode, a tree that is thick overall can be generated by copying the child branch set 31 to another parent branch 30. In this mode, as shown in FIG. 5A, the child branch set 31 is propagated by adjusting the leaf size to be small like the child branch set 32, and as shown in FIG. Some of them are propagated by adjusting the number of leaves as in the branch set 33 while keeping the leaf size as it is.
FIG. 6 is a flowchart showing a more detailed overall flow when designing the three-dimensional tree model described in FIG. First, the user sketches a two-dimensional tree with the pen tablet 7 or the like. The two-dimensional tree is set as “tree2D” (S1). This “tree2D” is copied to “tree2D-a” and “tree2D-b” (S2). Next, the three-dimensional model generation unit 3 applies a three-dimensional algorithm (details will be described later) to “tree2D-a” and “tree2D-b” to generate a three-dimensional model (S3). Next, the branch of “tree2D-a” is replaced with the result of applying the depth value calculation (details will be described later) for one branch to all the branches of “tree2D” (S4). Similarly, the branch of “tree2D-b” is replaced with the result of applying the depth value calculation for one branch to all the branches of “tree2D” (S5). Then, “tree2D-b” is rotated by 90 degrees and merged with “tree2D-a” to become “tree3D” (expansion of basic algorithm: details will be described later) (S6). Then, “tree3D” is output to the monitor 9 as a result (S7).
次に図６により説明したフローチャートに記載された「奥行き値計算」について図８を参照して説明する。実際の樹木の枝を見た場合、形を変えずに平面上に投影させることのできる枝はめったにない。例えば、波打つような形状をした枝を見た場合、その枝は横から眺めてみても同様に波打つような形状をしているものである。この効果を与えるために、本発明では枝の奥行き方向を計算するためのアルゴリズムを実装した。このアルゴリズムは、枝は３次元空間内で一定の曲率を持っていると仮定することで達成される。例えば図８のように、ユーザがサインカーブ３５を枝としてスケッチした場合、システムは結果を螺旋形状３６として出力することになる。
ｓｔｒｏｋｅ＝｛ｖｉ｜ｖｉ＝（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ），ｙｉ＝０｝・・・（１）
｜（ｄ２ｘ／ｄｚ２）＋（ｄ２ｙ／ｄｚ２）｜＝ｃｏｎｓｔ・・・・・・（２）
更にアルゴリズムの詳細を説明すると、元の２次元スケッチ（サインカーブ３５）で、枝を表現するストロークは３次元点集合として表現されているが、２次元であるので、（１）式の全てのｙ値（奥行き値）は０となっている。ｚ軸方向をストロークの始点から終点へのベクトルとしてとる。また本発明のアルゴリズムはｘ、ｚ値集合を入力として受け取り、それぞれの点のｙ値を適切に計算し出力する。ｙ値を計算するために、（２）式のように３次元空間内ではストロークはｚ軸方向に沿って一定の曲率を持っていると仮定する。この（１）式、（２）式を解くことでｙ値を計算することができる。まず一定な曲率を決める。この値はｚ軸方向のｘｉにおける２階微分の絶対値の最大値とする。この値とｘｉにおけるｘの２階微分が得られれば、上式を用いてｙｉにおけるｙの２階微分を計算することができる。
次に、それぞれのｙの２階微分値について、その符号を決定する。最終的に螺旋形状を得るためには、それぞれの符号はｚ軸に沿ってｘの１階微分値が０となるところで変化する、と考えて決定することができる。またｙのｙｉにおける２階微分値の絶対値と符号が決定されれば、積分を２回行うことにより、ｙｉの値を計算することができる。ｙの最初の値を０とし、最後のｙの１階微分値が０となるように、ｙの最初の１階微分の値を調節する。
Next, “depth value calculation” described in the flowchart described with reference to FIG. 6 will be described with reference to FIG. When looking at the branches of an actual tree, there are rarely branches that can be projected onto a plane without changing their shape. For example, when a branch having a undulating shape is seen, the branch has a similar undulating shape when viewed from the side. In order to provide this effect, the present invention implements an algorithm for calculating the depth direction of the branches. This algorithm is achieved by assuming that the branches have a constant curvature in 3D space. For example, as shown in FIG. 8, when the user sketches the sine curve 35 as a branch, the system outputs the result as a spiral shape 36.
stroke = {vi | vi = (xi, yi, zi), yi = 0} (1)
| (D 2 x / dz 2 ) + (d 2 y / dz 2 ) | = const (2)
Further explaining the details of the algorithm, in the original two-dimensional sketch (sine curve 35), the stroke representing the branch is represented as a three-dimensional point set, but since it is two-dimensional, all of the equations in (1) are used. The y value (depth value) is 0. The z-axis direction is taken as a vector from the start point to the end point of the stroke. Further, the algorithm of the present invention receives x and z value sets as input, and appropriately calculates and outputs the y value of each point. In order to calculate the y value, it is assumed that the stroke has a constant curvature along the z-axis direction in the three-dimensional space as shown in equation (2). The y value can be calculated by solving the equations (1) and (2). First, determine a certain curvature. This value is the maximum absolute value of the second derivative at xi in the z-axis direction. If this value and the second-order derivative of x in xi are obtained, the second-order derivative of y in yi can be calculated using the above equation.
Next, the sign of each second-order differential value of y is determined. In order to finally obtain a spiral shape, each sign can be determined on the assumption that the first order differential value of x changes along the z axis when it becomes zero. If the absolute value and sign of the second-order differential value of y in yi are determined, the value of yi can be calculated by performing integration twice. The value of the first first derivative of y is adjusted so that the first value of y is 0 and the first derivative of the last y is 0.
次に図６により説明したフローチャートに記載された「基本アルゴリズムの拡張」について図１０、１１、１２を参照して説明する。図１０のように樹木の２次元スケッチ４０を描く際、ユーザは横方向に広がる枝を描くのみで、前後方向に広がる枝を省略する傾向がある。しかし前述した基本アルゴリズムは、２次元スケッチを全ての方向に一様に広げようとするため、結果の３次元樹木モデル４１は正面の概観は保たれるが、横方向から見た場合の概観４２が２次元スケッチ４０と大きく違ってしまうという問題がある。この問題を解決するために、ユーザは横方向に広がる枝のみを描く、という過程をおいてアルゴリズムを拡張し、実際に前後方向に伸びる枝はシステムが自動的に追加することにする。
またアルゴリズムを拡張するにあたって、本発明のアルゴリズムを適用する範囲は、視線方向のベクトルとなす角度が４５度から１３５度までとする。この範囲で図１１のように２次元スケッチ４５から３次元樹木４６、４７を２つ作成した後に、３次元樹木４７を地面から垂直に伸びるベクトルの周囲に９０度回転させて（符号４８）、幹を除いて３次元樹木４６とマージして３次元樹木４９を得る。
その結果図１２のように２つの３次元樹木５１、５２は、本発明のアルゴリズムのランダム性から少しずつ異なる樹木になっている。この、単純でアドホックなトリックは、非常に上手く働いており、本発明のシステムでは欠かすことのできないアルゴリズムである。
図７は本発明の３次元アルゴリズムの基本フローチャートである。まず２次元ディスタンスフィールド（２次元距離場）を初期化してこれを「2DdistanceField」とする（詳細は後述する）。そして２Ｄ凸包を計算し、更に３Ｄ包を計算して（詳細は後述する）これを3DHullとする（Ｓ１１）。次に幹からスタートして末端の枝に向かって順に処理して、処理終了か否かをチェックする（Ｓ１２）。チェックの結果、処理が終了したら（Ｓ１２でＮＯのルート）、処理を終了する（Ｓ１５）。ステップＳ１２で処理が未終了であれば（Ｓ１２でＹＥＳのルート）、処理する枝をBranchとして、Branchとその親枝が作る角度、Branchの長さ、及び3DHullの内部に収まる必要性のこれら３つの制限を加えながら「2DdistanceField」内で最も広い場所に落ち着くようにBranchのｚ値を決定する（詳細は後述する）（Ｓ１３）。そして「2DdistanceField」を更新して（Ｓ１４）ステップＳ１２に戻って繰り返す。
Next, “extension of the basic algorithm” described in the flowchart described with reference to FIG. 6 will be described with reference to FIGS. When drawing a two-dimensional sketch 40 of a tree as shown in FIG. 10, the user tends to omit branches extending in the front-rear direction only by drawing branches extending in the horizontal direction. However, since the basic algorithm described above tries to spread the two-dimensional sketch uniformly in all directions, the resulting three-dimensional tree model 41 retains the front view, but the view 42 when viewed from the side. However, there is a problem that it is greatly different from the two-dimensional sketch 40. To solve this problem, the user extends the algorithm in the process of drawing only branches that extend in the horizontal direction, and the system automatically adds branches that actually extend in the front-rear direction.
In extending the algorithm, the range to which the algorithm of the present invention is applied is such that the angle formed with the vector in the line-of-sight direction is from 45 degrees to 135 degrees. In this range, after creating two three-dimensional trees 46 and 47 from the two-dimensional sketch 45 as shown in FIG. 11, the three-dimensional tree 47 is rotated 90 degrees around a vector extending vertically from the ground (reference numeral 48), A 3D tree 49 is obtained by merging with the 3D tree 46 except for the trunk.
As a result, as shown in FIG. 12, the two three-dimensional trees 51 and 52 are slightly different from the randomness of the algorithm of the present invention. This simple, ad hoc trick works very well and is an algorithm that is indispensable in the system of the present invention.
FIG. 7 is a basic flowchart of the three-dimensional algorithm of the present invention. First, a two-dimensional distance field (two-dimensional distance field) is initialized and set as “2DdistanceField” (details will be described later). Then, a 2D convex hull is calculated, and further a 3D hull is calculated (details will be described later), which is set to 3DHull (S11). Next, starting from the trunk, the processing is sequentially performed toward the end branch, and it is checked whether or not the processing is completed (S12). As a result of the check, when the process is completed (NO route in S12), the process is terminated (S15). If the processing is not completed in step S12 (YES route in S12), the branch to be processed is a branch, the angle created by the branch and its parent branch, the length of the branch, and the necessity of being within 3DHull. The Branch z value is determined so as to settle in the widest place in “2DdistanceField” while adding one restriction (details will be described later) (S13). Then, “2DdistanceField” is updated (S14), and the process returns to step S12 and is repeated.
次に図７により説明したフローチャートに記載された「2DdistanceField：２次元距離場」について図１３を参照して説明する。２次元ディスタンスフィールドとは距離場とも言い２次元配列のことである。説明を簡略化するために、例えば将棋板で説明すると、ゲーム開始時の将棋板を考えると王という駒への距離というものが全てのマスに定義できる。即ち、王がいる場所は０で、金がいる場所を１とすると、金の前のあいているマスの値はルート２とすることができる。そして味方の香車のマスには４と書き込める。また相手の王のいるマスには８と書き込める。このように全てのマスに王からの距離値を定義することができる。
このように考えると、図１３（Ａ）、（Ｂ）の（ａ）に図示された樹木５５に上から光を当てると、図１３（ｂ）のように地面に影５７、５９ができる。地面の影５７、５９は２次元画像である。そしてこの２次元画像の各マスに、この影からの距離値を割り当ててやって、できた２次元配列が２次元ディスタンスフィールドとなる。即ち、図１３（Ａ）の（ａ）は枝が７本の状態である（１本の枝は幹の影で見えない）。それを地面に投影してできた２次元ディスタンスフィールドを図１３（Ａ）の（ｂ）に示す。黒い部分が距離０で、白くなるにつれてマスに割り当ててある距離値が大きくなっているとすると、図１３（Ａ）の（ｂ）を見ると右下５７ａに白い部分が目立つ。この部分は影までの距離値が大きい、つまり広く空いている領域となるので、ここに次の枝５８を割り当てて埋めた結果が図１３（Ｂ）の（ｂ）の符号５９ａとなる。
言い換えると、図１３（Ａ）の（ａ）では矢印５６を除いて７本の枝が描かれている。これらの枝は全てｚ値が割り当てられていて、それを２次元ディスタンスフィールドに投影すると、図１３（Ａ）の（ｂ）のように見えていたと仮定する。そして矢印５６は次にｚ値を割り当てるための、まだ２次元の（ｚ値が全て０の）枝であるとして、この矢印５６にｚ値を割り当てた結果、図１３（Ｂ）の（ｂ）の図ができる。つまり図１３（Ｂ）の（ｂ）では枝は８本、そして、ディスタンスフィールドの「もっとも広かった位置」５７ａに枝５８が収まって影５９ａになるという図である。
Next, “2DdistanceField: two-dimensional distance field” described in the flowchart described with reference to FIG. 7 will be described with reference to FIG. The two-dimensional distance field is also called a distance field and is a two-dimensional array. In order to simplify the explanation, for example, with a shogi board, considering the shogi board at the start of the game, the distance to the king piece can be defined for all squares. That is, assuming that the place where the king is 0 and the place where the gold is 1, the square value in front of the gold can be the route 2. And you can write 4 in the trout of your ally's scent. You can also write 8 on the square where the opponent's king is. In this way, the distance value from the king can be defined for all squares.
Considering this, when light is applied to the tree 55 shown in FIGS. 13A and 13B (a) from above, shadows 57 and 59 are formed on the ground as shown in FIG. 13B. The ground shadows 57 and 59 are two-dimensional images. Then, a distance value from the shadow is assigned to each square of the two-dimensional image, and the resulting two-dimensional array becomes a two-dimensional distance field. That is, (a) in FIG. 13A shows a state where there are seven branches (one branch cannot be seen by the shadow of the trunk). A two-dimensional distance field formed by projecting it onto the ground is shown in FIG. Assuming that the black portion has a distance of 0 and the distance value assigned to the square increases as it becomes white, the white portion is conspicuous in the lower right 57a when viewing (b) of FIG. Since this portion has a large distance value to the shadow, that is, a wide vacant region, the result of allocating and filling the next branch 58 here becomes the reference numeral 59a in FIG. 13B (b).
In other words, in FIG. 13A (a), seven branches are drawn except for the arrow 56. Assume that these branches are all assigned z-values and appear as shown in FIG. 13A (b) when projected onto a two-dimensional distance field. Then, assuming that the arrow 56 is still a two-dimensional branch (z values are all 0) for assigning the z value, as a result of assigning the z value to the arrow 56, (b) in FIG. The figure of can be made. That is, in FIG. 13B (b), there are eight branches, and the branch 58 is placed in the “widest position” 57a of the distance field to become a shadow 59a.
次に図７により説明したフローチャートに記載されたステップＳ１３の処理について図９を参照して説明する。ここで述べるアルゴリズムは、２次元スケッチで描かれた枝の奥行き情報を計算するためのものである。計算結果の３次元モデルは、あらゆる角度から見たときに同じような概観を表現するようになるのが目標である。そして１本の枝に対する基本的な戦略は、その枝と他の枝との距離がなるべく大きくなるように、枝の位置を決定しようというものである。この場合、樹木の形状には最適解が存在するはずであるが、本発明に係る３次元樹木形状生成装置が備えるアルゴリズムでは、そのような最適解を求めるのではなく、枝１つ１つに対して順番に処理を施していく。即ち、２次元スケッチを幹をルートとする木構造だとすると、幹からより若い世代へ処理を施していき、同じ世代間の処理順序はランダムであるとする。理想的には、３次元ボリュームを作成し、それぞれのボクセルは最も近い枝への距離を保存するようなディスタンスフィールドを内部的に持つべきである。しかし、枝１本１本の処理ごとに３次元ディスタンスフィールドを更新していくのは非常に計算時間がかかるため、ここでは、全ての枝を地面に投影したような、図１３で説明した２次元ディスタンスフィールドを使用することにした。本発明の実装では１２８ｘ１２８のディスタンスフィールドを用い、全解検索を行っている。
しかし、ディスタンスフィールドを用いるだけでは、枝１本が奥行き方向に過度に延びてしまうという現象を押さえ込むことができない。なぜなら無限の長さを持つ枝が、もっとも他の枝との距離を大きくとっていると判定されてしまうからである。これを防ぐために、図９に示すように２次元スケッチ６０を囲む２次元凸包６１（２次元スケッチ６０のスケッチを取り囲む多角形で、必ず凸になる）を得て、その凸包を押し出して作成した３次元包６２（この２次元凸包を３次元に膨らませることにより生成する）を用いる。そして解検索の範囲をこの３次元包６２の内部だけに絞るのである。押し出しは２次元凸包６１の最下点Ａから最上点Ｂにかけて行い、結果の３次元包６２はルート２倍に拡大したものを用いる。この拡大処理は２次元凸包６１に接している枝が前後に広がる自由を与えるために必要な処理である。
Next, the process of step S13 described in the flowchart described with reference to FIG. 7 will be described with reference to FIG. The algorithm described here is for calculating depth information of a branch drawn with a two-dimensional sketch. The goal is that the 3D model of the calculation result will give a similar overview when viewed from all angles. The basic strategy for one branch is to determine the position of the branch so that the distance between the branch and the other branch is as large as possible. In this case, there should be an optimal solution for the shape of the tree. However, in the algorithm provided in the three-dimensional tree shape generation device according to the present invention, such an optimal solution is not obtained, but each branch is determined. On the other hand, processing is performed in order. That is, assuming that the tree structure has a two-dimensional sketch as a root, the processing is performed from the trunk to a younger generation, and the processing order between the same generations is random. Ideally, a 3D volume should be created and each voxel should have an internal distance field that preserves the distance to the nearest branch. However, updating the three-dimensional distance field for each processing of each branch takes a very long calculation time, and here, as shown in FIG. Decided to use dimensional distance field. In the implementation of the present invention, a 128 × 128 distance field is used to perform a full solution search.
However, the phenomenon that one branch extends excessively in the depth direction cannot be suppressed only by using the distance field. This is because a branch having an infinite length is determined to have the greatest distance from the other branches. In order to prevent this, as shown in FIG. 9, a two-dimensional convex hull 61 surrounding the two-dimensional sketch 60 (a polygon surrounding the sketch of the two-dimensional sketch 60 is always convex) is obtained, and the convex hull is extruded. The created three-dimensional hull 62 (generated by expanding this two-dimensional convex hull in three dimensions) is used. The range of solution search is limited to the inside of the three-dimensional package 62. Extrusion is performed from the lowest point A to the highest point B of the two-dimensional convex hull 61, and the resultant three-dimensional hull 62 is enlarged twice the root. This enlargement process is a process necessary to give the branch in contact with the two-dimensional convex hull 61 the freedom to spread back and forth.
本発明のアルゴリズムは枝の長さにも制限を与える。これはある枝の長さは、その親枝よりも短い、という経験則に基づく。ここではWeber and Pennによって１９９５年に提案された論文「Creation and Rendering of Realistic Trees. In Proceedings of ACM SIGGRAPH 95， 119-128」にある式を用いて長さを制限した。この長さの制限も、２次元から３次元に膨らむためのリラクゼーションとして、１．２の倍率で拡大して用いる。即ち、長さについても同様で、２次元スケッチを３次元樹木に拡張すると、かならず枝は長くなるが、その長くなり具合にも程度というものがあると考え、この“程度”を２次元スケッチから計算し制約として用いる。
また本発明のアルゴリズムは更に、親枝とその子枝が作る角度にも制限を与える。まず２次元スケッチに対して、親枝とその全ての子枝とが作る角度（Down angle）の最大値を求める。その最大値を１．２倍して、その値を３次元になった際にも、その親枝と子枝間で作られる角度の最大値とする。即ち、図１４に示すように例えば実際の樹木を見たときに、親の枝７１から生える子枝７２を見ると、その親枝７１との間の角度（Down angle）βは、ある程度の制限がある。この“制限”をユーザが描いた樹木のスケッチから計算し、３次元樹木を作るときにも、その角度以上は広がらないようにするのがこのアルゴリズムである。
そして以上のプロセスを全ての枝に行う。なお以上のプロセスを行うにあたって、枝は全て始点と終点を結ぶ１セグメントから成る線分として扱われる。これは単純化と効率化のためである。線分から成る２次元スケッチを３次元に広げた後、オリジナルの２次元スケッチの枝ストロークに、対応する線分をもとに図８で説明した奥行き情報を与える。
（実施例）
The algorithm of the present invention also limits the length of the branches. This is based on the rule of thumb that a certain branch is shorter than its parent branch. Here, the length was limited using the formula in the paper “Creation and Rendering of Realistic Trees. In Proceedings of ACM SIGGRAPH 95, 119-128” proposed in 1995 by Weber and Penn. This length restriction is also used by enlarging at a magnification of 1.2 as relaxation for expanding from two dimensions to three dimensions. In other words, the same applies to the length. If a 2D sketch is expanded to a 3D tree, the branches will always be long, but there will be some extent to that length. Calculate and use as constraints.
The algorithm of the present invention also limits the angle created by the parent branch and its child branches. First, for the two-dimensional sketch, the maximum value of the down angle formed by the parent branch and all its child branches is obtained. When the maximum value is multiplied by 1.2 and the value becomes three-dimensional, it is set as the maximum value of the angle created between the parent branch and the child branch. That is, as shown in FIG. 14, for example, when an actual tree is viewed, when the child branch 72 that grows from the parent branch 71 is viewed, the angle (Down angle) β with the parent branch 71 is limited to some extent. There is. It is this algorithm that calculates this “limit” from the sketch of the tree drawn by the user and prevents it from spreading beyond that angle when creating a three-dimensional tree.
The above process is performed on all branches. In performing the above process, all branches are treated as a line segment composed of one segment connecting the start point and the end point. This is for simplicity and efficiency. After the two-dimensional sketch composed of line segments is expanded to three dimensions, the depth information described in FIG. 8 is given to the branch strokes of the original two-dimensional sketch based on the corresponding line segments.
(Example)
図１５は本発明の３次元樹木形状生成装置によりモデリングした３次元樹木モデルの実際の図である。図１５（Ａ）は発明者がモデリングした３次元樹木モデルの図である、このモデリングでは（ａ）イチョウ、（ｂ）マツ、（ｃ）アメリカヌマミズキ、（ｄ）カエデ、（ｅ）オリエントブナ、（ｆ）モミ、（ｇ）カバ、（ｈ）マツ、（ｉ）サクラ、（ｊ）ヨーロッパハイマツ、（ｋ）イチョウ、（ｌ）エノキが生成され、各々の３次元樹木モデルは平均して１０分以内のモデリング時間であった。そして広葉樹モデルは主に２次元スケッチを３次元化し、枝と葉の伝播機能を使うことでモデリングできた。また、枝繁殖モードは針葉樹をモデリングする際に便利であることが分かった。
また本発明の３次元樹木形状生成装置の有用性を調べるために、ユーザテストを行った。被験者は７名、いずれも提案システムの操作に関しては初心者である。図１５（Ｂ）は被験者がデザインした３次元樹木モデルと、モデリングに要した時間である。ここに掲載した樹木モデルのいくつかは、独特ではあるが、自然の樹木と比べると不自然だと思われるものがある。しかし、このような樹木こそユーザの意図をより反映しており、既存の生成規則に基づく手法や、モデリングライブラリを用いる手法などではデザインすることが難しかったものであると言える。
FIG. 15 is an actual diagram of a three-dimensional tree model modeled by the three-dimensional tree shape generation apparatus of the present invention. FIG. 15A is a diagram of a three-dimensional tree model modeled by the inventor. In this modeling, (a) ginkgo, (b) pine, (c) American dogwood, (d) maple, (e) Orient beech , (F) fir, (g) hippo, (h) pine, (i) cherry, (j) European pine, (k) ginkgo, (l) enoki, each three-dimensional tree model on average The modeling time was within 10 minutes. The broad-leaved tree model can be modeled mainly by making 2D sketches 3D and using branch and leaf propagation functions. The branch breeding mode was also found to be useful when modeling conifers.
In order to examine the usefulness of the three-dimensional tree shape generation apparatus of the present invention, a user test was conducted. Seven test subjects, both of whom are beginners regarding the operation of the proposed system. FIG. 15B shows a three-dimensional tree model designed by the subject and the time required for modeling. Some of the tree models listed here are unique, but some seem to be unnatural compared to natural trees. However, such trees reflect the user's intention more and can be said to be difficult to design using methods based on existing generation rules or methods using modeling libraries.
１ ＰＣ、２ ２次元モデル作成部、３ ３次元モデル生成部、４ ３次元モデル編集部、５ 枝編集部、６ マウス、７ ペンタブレット、８ キーボード９ モニタ、１００ ３次元樹木形状生成装置
1 PC, 2 2D model creation unit, 3 3D model generation unit, 4 3D model editing unit, 5 branch editing unit, 6 mouse, 7 pen tablet, 8 keyboard 9 monitor, 100 3D tree shape generation device
Claims (12)
樹木形状を有した２次元モデルを作成する２次元モデル作成手段と、該２次元モデル作成手段により作成された樹木形状２次元モデルに基づいて樹木形状を有した３次元モデルを生成する３次元モデル生成手段と、該３次元モデル生成手段により生成された樹木形状３次元モデルに含まれる枝の切断、削除、又は追加を行う枝編集手段と、前記樹木形状３次元モデルを編集する３次元モデル編集手段と、データ入力手段と、前記３次元モデル生成手段の生成結果を出力する生成画像出力手段と、を備えたことを特徴とする３次元樹木形状生成装置。 A three-dimensional tree shape generation device for generating a three-dimensional tree shape model,
Two-dimensional model creating means for creating a two-dimensional model having a tree shape, and a three-dimensional model for generating a three-dimensional model having a tree shape based on the two-dimensional tree shape model created by the two-dimensional model creating means Generating means, branch editing means for cutting, deleting or adding branches included in the tree shape three-dimensional model generated by the three-dimensional model generating means, and three-dimensional model editing for editing the tree shape three-dimensional model A three-dimensional tree shape generation apparatus comprising: means; data input means; and generated image output means for outputting a generation result of the three-dimensional model generation means.
A recording medium in which the three-dimensional tree shape generation program according to claim 11 is recorded in a computer-readable format.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004107691A JP4318580B2 (en) | 2004-03-31 | 2004-03-31 | 3D tree shape generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004107691A JP4318580B2 (en) | 2004-03-31 | 2004-03-31 | 3D tree shape generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005293259A true JP2005293259A (en) | 2005-10-20 |
| JP4318580B2 JP4318580B2 (en) | 2009-08-26 |
Family
ID=35326117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004107691A Expired - Fee Related JP4318580B2 (en) | 2004-03-31 | 2004-03-31 | 3D tree shape generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4318580B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103279992A (en) * | 2013-05-20 | 2013-09-04 | 北京农业信息技术研究中心 | Three-dimensional interactive fruit tree virtual trimming method and system |
| CN104392484A (en) * | 2014-11-13 | 2015-03-04 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | Three-dimensional tree modeling method and device thereof |
| JP2016524221A (en) * | 2013-05-14 | 2016-08-12 | クアルコム，インコーポレイテッド | Augmented reality (AR) capture and play |
| CN114467533A (en) * | 2022-01-20 | 2022-05-13 | 深圳坤元生态科技有限公司 | Experimental method for influence of crown trimming amount on wind load bearing capacity of tree |
-
2004
- 2004-03-31 JP JP2004107691A patent/JP4318580B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016524221A (en) * | 2013-05-14 | 2016-08-12 | クアルコム，インコーポレイテッド | Augmented reality (AR) capture and play |
| US10509533B2 (en) | 2013-05-14 | 2019-12-17 | Qualcomm Incorporated | Systems and methods of generating augmented reality (AR) objects |
| US11112934B2 (en) | 2013-05-14 | 2021-09-07 | Qualcomm Incorporated | Systems and methods of generating augmented reality (AR) objects |
| US11880541B2 (en) | 2013-05-14 | 2024-01-23 | Qualcomm Incorporated | Systems and methods of generating augmented reality (AR) objects |
| CN103279992A (en) * | 2013-05-20 | 2013-09-04 | 北京农业信息技术研究中心 | Three-dimensional interactive fruit tree virtual trimming method and system |
| CN103279992B (en) * | 2013-05-20 | 2015-09-30 | 北京农业信息技术研究中心 | Three-dimensional interactive fruit tree virtual pruning method and system |
| CN104392484A (en) * | 2014-11-13 | 2015-03-04 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | Three-dimensional tree modeling method and device thereof |
| CN104392484B (en) * | 2014-11-13 | 2017-12-12 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | A kind of Three-dimension Tree modeling method and device |
| CN114467533A (en) * | 2022-01-20 | 2022-05-13 | 深圳坤元生态科技有限公司 | Experimental method for influence of crown trimming amount on wind load bearing capacity of tree |
| CN114467533B (en) * | 2022-01-20 | 2023-04-07 | 深圳坤元生态科技有限公司 | Experimental method for influence of crown trimming amount on wind load bearing capacity of tree |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4318580B2 (en) | 2009-08-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mitra et al. | Shadow art | |
| Tai et al. | Prototype modeling from sketched silhouettes based on convolution surfaces | |
| JP4664402B2 (en) | Adaptive sample distance field generation method and apparatus | |
| JP4810561B2 (en) | Graphics model conversion apparatus and graphics model processing program for causing computer to function as graphics model conversion apparatus | |
| CA2772530C (en) | Hair meshes | |
| JP4220714B2 (en) | Computer-implemented method for editing graphics objects using computer-implemented tools | |
| US20020130864A1 (en) | System and method for sculpting digital models | |
| JP4140688B2 (en) | A computer-implemented method for editing the surface of a graphics object using a computer-implemented tool | |
| Sherstyuk | Interactive shape design with convolution surfaces | |
| Krs et al. | Skippy: Single view 3D curve interactive modeling | |
| Zhu et al. | High-quality tree structures modelling using local convolution surface approximation | |
| JP4318580B2 (en) | 3D tree shape generator | |
| JP2016099648A (en) | Data reduction device for three-dimensional object molding | |
| JP5920858B1 (en) | Program, information processing apparatus, depth definition method, and recording medium | |
| Pakdel et al. | Incremental subdivision for triangle meshes | |
| JP4815521B2 (en) | Image processing apparatus, image processing method, and program | |
| JP2015158778A (en) | Solid molding data optimization device | |
| Wan et al. | Evolving mazes from images | |
| JP2006202066A (en) | Apparatus for creating model of curve or curved surface using three-dimensional computer graphics and its system | |
| US11783516B2 (en) | Method for controlling digital feather generations through a user interface in a computer modeling system | |
| Jung et al. | GeoMaTree: Geometric and Mathematical model based digital tree authoring system | |
| Liu et al. | DeepTreeSketch: Neural Graph Prediction for Faithful 3D Tree Modeling from Sketches | |
| Chasioti | BARC0141: Built Environment Dissertation | |
| CN117876574A (en) | Model generation method and device, storage medium and electronic device | |
| WO2023023404A1 (en) | Method for controlling digital object generations through a user interface in a computer modeling system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061116 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090217 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090416 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090519 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090526 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120605 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |