JP2005322253A - 2次元画像からの対話型分解組み立て図 - Google Patents

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Abstract

【課題】 画像又は一連の画像から対話型の分解組み立て図を作成し、提示するためのフレームワークを提供する。
【解決手段】 このフレームワークは、画像を受け取り、その画像を処理して分解組み立て図にすることを容易にするオーサリングコンポーネントと、ユーザ対話に関連付けられた分解組み立て図の図中の情報を動的にフィルタリングすることを容易にするビューイングコンポーネントを含む。その結果得られる対話型の図は、レンダリングされた図の一部を展開又は折りたたむユーザ対話を容易にする、2.5次元のレイヤ方式の図である。
【選択図】 図1

Description

本発明は、ソフトウェアツールに関し、より詳細には、静止図(static diagram)を取り込み、それを対話型にする対話型のソフトウェアツールに関する。
対話性は、本や、テレビ、ラジオといった他のタイプの情報表示とコンピュータを区別するコンピュータの主要な機能の1つである。しかし、インターネットを介してコンピュータでビューイング(viewing)される情報の大半は、この対話性を生かしていない。
図は、機械の組み立て部品、建築環境、生物学的な組織など、多くの副パーツ(subparts)から構成される複雑な3次元オブジェクト(3次元物体)の構造を伝えるのに極めて有効である。そうしたオブジェクトの複合要素からなる構造を明瞭にするために、イラストレータは、普通、遮蔽(occlude)を減らすか、あるいはなくし、内側のパーツ(parts)を露出した分解組み立て図(exploded view)などの線図の手法を使用する。
しかし、分解組み立て図は、通例は、印刷出版するための静止図としてデザインされるので、しばしば、2つの大きな欠点がある。
空間的関係があいまいである。静止図は、パーツ間の空間的関係の固定されたセットしか示すことができない。複雑なオブジェクトの場合には、すべてのパーツがどのように組み合わさるのか、相互と作用するのか、相互を制約するのかが、静的な分解組み立て図からは明確でない場合がある。
見た目が雑然としている。静止図は、通例、見る者がそのオブジェクトに関して必要とすることが考えられるすべての情報を含むように設計される。その結果、そうした図はしばしば視覚的に雑然としており、図全体を入念に検討しないと、特定のパーツあるいはパーツのサブセットについての詳細な情報を引き出すことが難しい。
これに対し、コンピュータを通じてビューイングされる分解組み立て図は、見る者がパーツを対話式に操作し、それにより図に与えられた情報を動的にフィルタリングできるようにすることにより、これらの問題をともに緩和することができる。例えば、見る者は、自動車の図の車輪の組み立て部品だけを対話式に展開(expand)および折りたたみ(collapse)、その部品のパーツが互いにどのように作用するのかをよりよく理解することができる。これに対し、汎用的な静的な自動車の図は、すべての部品が分解された状態(exploded state)で示し、車輪の部品に的を絞ることが難しい。一般に、対話型の図は、静止図に比べて、はるかに明瞭であり、情報を含み、説得力がある。
また、従来のシステムは、ユーザが図のパーツを直接操作することができる対話型のイラストレーションを生成しない。
必要とされるのは、コンピュータの対話型の能力を静止図に適用して活用するツールである。
以下に、本発明のいくつかの態様の基本的な理解を提供するために本発明の簡略化した要約を述べる。この要約は、本発明の広範囲にわたる概要ではない。この要約は、本発明の主要/不可欠な要素を明らかにするものでも、本発明の範囲を詳述するものでもない。その唯一の目的は、その後に記載されるより詳細な説明の前置きとして、簡略化した形で本発明のいくつかの概念を提示することである。
ここに開示され、特許権が請求される本発明は、その一態様で、対話型の分解組み立て図を作成し、ビューイングするためのアーキテクチャを備え、この対話型の図では、見る者が、パーツを直接操作することができ、それにより分解組み立て図を展開および折りたたみ、個々のパーツを探すことにより、与えられた情報を動的に選別することができる。本発明は、通例は見た目が雑然とし、あるいは不明瞭である、静的な分解組み立て図を対話型にすることにより、従来技術の不備と不足を克服する。さらに、従来のシステムが完全に自動化されたあらかじめパッケージされた設計を提供し、それにより人間の設計者の必要性をなくすことを狙いとするのに対し、本発明は、人間の設計者が所望のイラストレーションを迅速に生成することを可能にする半自動的な高水準の対話型設計ツールを提供する。
このフレームワークは、ユーザが2次元画像を入力として使用して対話型の図を迅速に作成することができる、半自動的でスケッチベースのオーサリングツールのパッケージソフトと、ユーザが分解組み立て図を直接展開および折りたたみ、個々のパーツを探すことを可能にするビューイングシステム、の2つの主要コンポーネントを備える。
本発明の別の態様では、オーサリングコンポーネントとビューイングコンポーネントに関連付けられたデータに基づいて推論を行うことにより、諸機能を自動化する分類器(classifier)が提供される。
前述の目的およびそれに関連する目的を達成するために、本発明の特定の例示的態様は、以下の説明と添付図面との関連で説明される。ただし、それらの態様は、本発明の原理が用いられることのできる各種方式の数例に過ぎず、本発明は、そのような態様とその均等物をすべて包含するものとする。本発明の他の利点と、新規の特徴は、図面と併せて以下の本発明の詳細な説明を読むことにより明らかになろう。
次いで、図面を参照して本発明を説明する。すべての図面を通じて同様の要素は同様の参照符号を使用して参照される。以下の説明では、説明の目的で、本発明の完全な理解を提供するために多数の具体的な詳細を述べる。しかし、本発明はそれらの具体的な詳細なしで実施できることは明らかであろう。他の事例では、本発明の説明を容易にするために、よく知られる構造およびデバイスはブロック図の形態で示す。
本願で使用される用語「コンポーネント」および「システム」は、ハードウェア、ハードウェアとソフトウェアの組合せ、ソフトウェア、あるいは実行中のソフトウェアを問わず、コンピュータに関連するエンティティを指すものとする。例えば、コンポーネントは、これらに限定しないが、プロセッサで実行されるプロセス、プロセッサ、オブジェクト、実行ファイル、実行のスレッド、プログラム、および/又はコンピュータ等である。例示として、サーバで実行されるアプリケーションとサーバの両方がコンポーネントとなることができる。プロセスおよび/又は実行のスレッドには1つ又は複数のコンポーネントが存在することができ、また、コンポーネントは、1台のコンピュータに集中させても、かつ/又は2台以上のコンピュータに分散させてもよい。
本明細書で使用される用語「推論する」又は「推論」は、一般に、事象および/又はデータを介して捉えられた観測結果のセットから、システム、環境、および/又はユーザの状態を推理あるいは推測する過程を指す。推論を用いて、例えば、特定の状況あるいは動作を識別することができ、あるいは、複数の状態にわたる確率分布を生成することができる。推論は、確率的に行うことができ、すなわち、データと事象の考慮に基づいた当該の状態にわたる確率分布の計算とすることができる。推論は、事象および/又はデータのセットからより高いレベルの事象を組み立てるために用いられる手法も指すことができる。そのような推論の結果、観測された事象および/又は記憶された事象データのセットから新しい事象あるいは動作が構築され、事象は、時間的に近接していてもいなくとも、また事象とデータは、1つの事象およびデータの供給源から得ても、いくつかの供給源から得てもよい。
(2次元画像からの対話型の分解組み立て図)
ここに開示されるアーキテクチャは、複雑な機械組み立て部品の対話型の分解組み立て図を作成し、ビューイングするための新規のフレームワークである。3次元のモデルを入力として使う代わりに、2次元画像から動的なイラストレーションを構築し、レイヤ化された2.5次元の図表現を得る。この画像ベースの手法には、次のようないくつかの主要な利点がある。単に所望のスタイルのオブジェクトの各パーツのピクチャを見つけるか、作成することにより、任意のレンダリングスタイルを容易にサポートすることができる。一般には画像に比べて取得あるいは構築することがはるかに難しい3次元モデルの必要性をなくす。そして、最後に2次元画像を使用することにより、教科書、修理マニュアル、他の教材に一般に掲載される豊富な既存の静的な分解組み立て図を活用することができる。
主要な特徴の1つは、画像の層からなる対話型の図の2.5次元表現である。この形式の図の作成を助けるために、2.5次元のオーサリングツールのセットが提供される。レイヤベースの表現はコンピュータグラフィックでは新しいものではないが、2.5次元のオーサリングに対するこの従来の作業の大半は、主として、レイヤ化された動画を作成することに注力されていた。従来、ピクセルではなく、デジタル写真内のオブジェクト全体を選択、曲げる、あるいは削除するツールが提供されることができる。そうした汎用的なシステムと異なり、ここに開示されるアーキテクチャは、画像ベースの対話型の分解組み立て図の作成に伴う特定のオーサリングの問題に的を絞る。
次いで図1を参照すると、本発明によるシステム100が示される。システム100は、処理する1つ又は複数の2次元画像104を入力として受け取るオーサリングコンポーネント102を含む。2次元画像を対話型の分解組み立て図に変える際の課題の1つは、パーツがどのように相互と作用するかを指定することである。オーサリングコンポーネント102は、パーツが移動する際に正しく互いを遮蔽するようにパーツをレイヤ化し、またパーツが互いに対してどのように動くかを明確に示すパーツラベルとガイドライン(guide line)で図に注釈をつけるために、パーツが分解および折りたたまれる際のパーツの動きを制約することを助ける半自動的な一組のツールである。オーサリングコンポーネント102は、ユーザが、スケッチベースの単純な対話を介して説得力のある対話型の図を迅速に作成することを可能にする。
オーサリングコンポーネント102は、見る者が図に提示された情報に動的にフィルターをかけることを助ける対話型ビューイングコンポーネント106とインターフェースをとる。ビューイングコンポーネント106は、いくつかの有用な対話をサポートする。具体的には、ビューイングコンポーネント106は、ユーザが分解組み立て図を直接展開および折りたたみ、個々のパーツを検索することができる対話型の画像出力108を容易にする。これらの対話は、見る者が、パーツ同士の空間的関係とオブジェクトの全体的な構造を理解する助けとなる。
画像ベースのシステム100は、任意のレンダリングスタイルの直接的なサポートを可能にし、3次元モデルを構築する必要をなくし、すでに豊富に存在する複雑なオブジェクトの静止図を活用できるようにする。
次いで図2を参照すると、本発明によるレンダリングプロセスのフローチャートが示される。説明を簡潔にするために、例えばフローチャートの形態でここに示される1つ又は複数の方法論は、連続した動作として図示し、説明されるが、本発明は、動作の順序によって限定されず、一部の動作は、本発明により、ここに図示し、説明する順序とは異なる順序で、かつ/又は他の動作と同時に行うことができることは理解されたい。例えば、当業者には、方法論は、代わりに状態図など相互に関連する連続した状態又は事象として表されてもよいことが理解されよう。さらに、本発明による方法論を実施するために、図示されるすべての動作が必要であるとは限らない。
200で、システムへの入力として2次元画像が受け取られる。202で、ユーザが、画像のパーツ同士がどのように作用するのかを指定する。204で、展開および折りたたむ際のパーツの動きが制約される。206で、相互に対して移動する際に正しく遮蔽するようにパーツがレイヤ化される。208で、対話型の画像が出力される。そしてプロセスは「終了」のブロックに達する。
図3A〜3Cは、自動車のマスタシリンダのパーツ的な展開を示す対話型のバージョンを提供するように本発明によって処理された2次元画像を示す。図3Aは、本発明によるマスタシリンダの折りたたみ図300を示す。図3Bは、タンク(reservoir)303、タンクの蓋304、タンクの隔壁306が縦方向に並べて露出された、マスタシリンダのパーツ展開図302を示す。ユーザは、タンク303や隔壁306のような下にあるパーツを展開し、露出するには、蓋304を選択し、ドラッグするだけでよい。図3Cは、本発明によりマスタシリンダを水平方向にさらに展開した図308を示す。ここでは、ユーザは、末端310と押し棒312を選択又はつかみ(grab)、ドラッグして、それらに関連するダストブーツ314と固定器具316を展開し、露出することができる。その逆も当てはまり、ユーザは、押し棒312を選択し、蓋304の方向へドラッグして、図3Aおよび3Bの両方に示されるようにパーツを折りたたむことができる。ユーザは、端のパーツ310をつかむことに制約されず、間にあるパーツをつかみ、ドラッグして展開又は折りたたむことができることに留意されたい。例えば、ユーザは、ダストブーツ314をつかみ、それを蓋314の方へ水平方向にドラッグしてダストブーツ314を折りたたむことができ、一方、押し棒312は展開表示で露出されたままにすることができる。この逆も当てはまり、折りたたみモードでダストブーツ314をつかみ、蓋304と反対の方向に外側にドラッグすると、固定器具316とブーツ314が蓋304から別々に露出される。しかし、押し棒312は、ブーツ314と固定器具316の内側に折りたたまれたままである。代替の実施例では、ユーザが展開プロセスのために中間にあるパーツを中心点から離れる方向につかむと、同じ軸にあるすべてのパーツも自動的に展開する。さらに別の実施例では、ドラッグした点のとなりにあり、中心点から離れた最初のパーツだけが、他の展開したパーツとともに展開する。当業者には、ドラッグ点に関連するパーツの展開と折りたたみの他の変形例を実施できることが理解されよう。
次いで図4を参照すると、本発明による静的な2次元の展開図を対話型の図に変換するオーサリングプロセスのフローチャートが示される。画像ベースの対話型の図を作成する際にはいくつかのステップが伴う。400で、2次元の入力画像が入力で受け取られる。システムは、入力として、すべての構成要素が見える状態、すなわち完全に展開された状態のオブジェクトの1つの画像か、1つの要素につき1組の画像(a set of images)を受け付ける。402で、入力された図が複数のパーツに分割される。一実施例では、技術イラストレーションで一般的であるように、オブジェクトが正射投影を使用してレンダリングされると想定する。しかし、本発明により透視投影が処理されてパーツの展開と折りたたみを提供することもできる。必要な場合は、透視投影の画像を適宜ゆがめることができる。1つの画像が入力として使用される場合、静止図は、まず、描画されるオブジェクトの構成要素に対応するパーツに分割される。404で、それらのパーツがスタック(stack)に編成される。スタックは、そのオブジェクトが展開され、折りたたまれる際に、パーツが相対的にどのように動くかを定義する。406で、レイヤ化の準備としてパーツがフラグメント(fragment)に分解される。408で、パーツが相互を正しく遮蔽するように各パーツに奥行きの値を割り当てることにより、パーツとフラグメントがレイヤ化される。410で、ユーザが、ラベルやガイドラインなどの所望の注釈をパーツに加える。そしてプロセスは「終了」ブロックに達する。
先に指摘したように、本発明により処理された図は、パーツとスタックから構成される。各パーツは、対応する構成要素の画像と、そのパーツの境界となるシルエットを定義するアルファマスクを含む。オブジェクトの様々なパーツ間の相対的な奥行きの正しい感覚(impression)を実現するために、パーツには、それらがどのようにレイヤ化されるかを決定する奥行きの値も割り振られる。2つ以上のパーツが、例えば「ペインターのアルゴリズム」を使用して正しくレンダリングできないような形でインタロック(interlock)している場合には、各パーツに1つの奥行きの値を割り振るのでは不十分である。この問題を解決するために、パーツがフラグメントに分割される。各フラグメントに適切な奥行きの値を指定することにより、複雑な形で重なり合ったパーツ間に正しい遮蔽関係を実現することができる。
パーツを動的に展開および折りたたみできるようにするために、パーツは、パーツが相互との関係でどのように動いてよいかを定義するスタックに編成される。より正確には、スタックは、同じ分解軸(explosion axis)を共有するパーツの順序付けられた連続である。分解軸は、スタックパーツがそれに沿って動くことのできる線を指定するベクトルである。スタックの最初のパーツ(part)は、スタックのルートと称される。一実施例では、各パーツは、1つのスタックのみのルートでないメンバになることができる。しかし、同じパーツがいくつのスタックのルートとなってもよい。したがって、以下で図7A〜7Cに関して例示するように、スタックの集まりは、ツリーを形成する。
次いで図5を参照すると、本発明によりパーツを作成するフローチャートが示される。500で、システムの入力で静止図が受け取られる。ユーザが1つの静的なイラストレーションを複数のパーツに分割するのを助けるために、オーサリングシステムは、描画されるオブジェクトの個々の構成要素を容易に切り離せるようにするインテリジェントなカッティングツールを含む。ユーザは、単に入力画像をインターフェースにロードし、カッティングツールを使用して適当なパーツの境界線を上からスケッチする。したがって、502で、パーツの境界線を上からスケッチすることによってパーツが定義される。504で、スケッチされた境界線でパーツを切り離すことができる。場合によっては、入力された図の中でパーツ的に遮蔽されている構成要素に、埋めることが必要な穴がある場合がある。506で、必要に応じてそのような穴が埋められる。これは、従来のグラフィックパッケージを使用して手動で行われるか、あるいは自動的な穴埋め技術を介して行われることができる。そしてプロセスは「終了」ブロックに達する。
次いで図6を参照すると、本発明によるスタック化プロセスの一実施例のフローチャートが示される。パーツが作成されると、スケッチベースの対話を介してそのパーツがスタックに編成されることができる。600で、分解組み立て図の状態でパーツが受け取られる。新しいスタックを作成するには、ユーザは、602に示すように、自由形式(free-form)のストロークを描画することにより適当なパーツのセットを連結する。604で、ストロークで定義されたパーツの順序を保ちながら、それらの構成要素がスタックに編成される。606で、システムは、指定されたパーツが現在完全に分解された配置にあるものと仮定し、分解軸を推論する。分解軸を求めるには、システムは、スタックの最初の構成要素と最後の構成要素それぞれのバウンディングボックス(bounding box)の中心を直線で結ぶ。608で、システムは、そのレイアウトに一致する新しいスタックの初期位置、現在のオフセット、最大のオフセットを定義する。各パーツの初期位置は、デフォルトで、分解軸に沿った先行するパーツからの小さなオフセットに設定される。パーツは完全に分解されたレイアウトから開始するので、システムは、各パーツの最大のオフセットを、そのパーツの初期位置から現在の完全に分解された位置までの距離に設定する。
610で、新しいスタックが作成されると、ユーザは、いくつかの直接的な操作の動作を介して、スタックパラメータを手動で微調整することができる。例えば、分解軸を修正するには、ユーザは、スタックのルートに固定された線をドラッグし、そしてそのベクトルを所望の方向に調整する。スタックの軸は、この操作中に対話式に更新されるため、ユーザは、パーツがどのように並ぶかを容易に見ることができる。あるパーツの初期位置と最大オフセットを変更するには、ユーザは、直接操作モードに切り替え、そしてその構成要素を、適切な完全に折りたたまれた位置と完全に展開された位置にドラッグする。
図7A〜7Cに、図3A〜3Cのマスタシリンダシステム300の一部の組み立て部品に対して生成された各種のスタックのツリーとパラメータを示す。図7Aは、図3Aのマスタシリンダ300の筐体702であるルートパーツの中心点700に対する、タンクの蓋304の初期位置を示す。この初期位置は、完全に折りたたまれた状態における先行するパーツに対するパーツの位置を指定する。図7Bは、図3Bの展開されたマスタシリンダ302を使用した最大オフセットのスタックパラメータを示す。最大オフセットは、パーツが先行するパーツを基準として動くことができる最大の距離である。この場合、蓋304が展開されて、隔壁306からのその最大のオフセットMaxOCDを表し、隔壁306が展開されて筐体702からのその最大のオフセットMaxORDを表し、これらは両方とも対応するベクトルによって定義される分解軸704に沿っている。
図7Cに、展開されたマスタシリンダ706のスタック階層を示す。構成要素ごとに、スタックは、初期位置と、そのパーツの初期位置からの現在の変位量を把握する現在のオフセットと、パーツがスタック中で先行するパーツからどれだけ離れることが可能かを表す最大オフセットと、の3つのパラメータを格納する。これらのスタックパラメータを与えられると、各パーツの位置は、先行するパーツの位置のみに応じて決まる。
図には5つのスタックSTK1〜STK5を示し、矢印が、各スタックにおけるパーツの順序を表す。第1のスタックSTK1は、筐体702、すなわちルートパーツからタンクの蓋304まで定義される。第2のスタックSTK2は、筐体702から逆止め弁708まで定義される。第3のスタックSTK3は、筐体702から第2の逆止め弁710まで定義される。第4のスタックSTK4は、筐体702からセカンダリカップ712まで定義される。第5のスタックSTK5は、タンクの蓋304から押し棒312まで定義される。
図8A〜8Dに、本発明による自由形式のストロークを使用してパーツの順序と分解軸を定義する各種の態様を図示する。図8Aは、触媒コンバータのアセンブリの分解(breakout)800を示す。図8Bは、一番下のパーツ804から一番上のパーツ806に描画された自由形式のストロークを示す。この自由形式ストロークは、パーツのセットをスタックに編成するために描かれている。図8Cは、このシステムが、ストローク802を、一番下のパーツ804のバウンディングボックスの中心から一番上のパーツ806のバウンディングボックスの中心までの直線の分解軸808として処理することを表す。このストロークは、スタックにおけるパーツの順序と分解軸808を直接的に表す。図8Dは、ユーザが、必要な場合に分解軸808を対話式に調整できることを表す。ここでは、ユーザは、一番上のパーツ806の中心点が、一番下のパーツ804の中心の左に移動するように軸808を調整している。
次いで図9を参照すると、本発明によるレイヤ化の一プロセスのフローチャートが示される。すべてのスタックが作成されると、必要な場合はパーツが断片化され、次いでレイヤ化されてパーツ間の相対的な奥行きの正しい感覚を生成する。900で、スタックがすでに生成されている。902で、断片化(fragmentation)が行われ、インタロックしているパーツに奥行きの割り当てが行われる。次いで、外側のパーツが前部のフラグメントと後部のフラグメントに分割される。904で、閉じた境界線を上からスケッチして曲線Cを生成することにより、外側のパーツが細分される。906で、曲線Cの各ピクセルから、見る者から離れる方向にある軸に向かって光線が投射される。908で、曲線Cと2度交差するすべての光線が、遮蔽する曲線C0の遮蔽パーツに追加される。910で、システムは、分解軸に沿って曲線C0を押し出す(extrude)。912で、押し出された領域内のピクセルが前部のフラグメントに割り当てられる。すべての他のピクセルは、後部のフラグメントに割り当てられる。914で、対応する奥行きの値を設定することにより、外側の前部のフラグメントと外側の後部のフラグメントの間を通るように内側のパーツがレイヤ化される。そして、プロセスは終了ブロックに達する。
ユーザは、カッティングツールを用いて手動でパーツをフラグメントに分割し、そして、図の中の各パーツ又はフラグメントに奥行きの値を明示的に割り当てることができる。しかし、数個より多い構成要素を有するオブジェクトについては、この種の手動のレイヤ指定は、面倒な場合がある。オーサリングの負担を軽減するために、ここに開示されるアーキテクチャシステムは、インタロックするパーツの大きなクラスに使用することができる半自動的な断片化と奥行きの割り当てツールを提供する。
(半自動的な断片化)
次いで図10に、本発明による半自動的な断片化ツールの幾何学的表現を図示する。通例、2つのパーツがインタロックする場合には、1つの構成要素がもう一方の構成要素の中に概ね収まる。この場合、正しいレイヤ化は、通例は、外側のパーツを前部のフラグメントと後部のフラグメントに分割し、それらの間を通るように内側のパーツをレイヤ化することによって達成されることができる。外側のパーツを断片化するには、ユーザは、内側の要素を囲んでいる空洞あるいは開口部の閉じた境界線1000をカッティングツールを用いて上からスケッチ(oversketch)する。図10に示すように、空洞の3次元の境界線をBとする。ユーザが描く曲線Cは、画像面1002へのBの投影でもある。曲線Cを与えられて、システムは、その曲線Cの遮蔽パーツC0を計算し、この遮蔽パーツC0は、境界線B上の第1の点1004と、境界線B上の第2の点1006の間になるように定義される。この位置は、内側のパーツ1008が外側のパーツ1010の後ろを通る位置も定義する。システムは、次いで遮蔽曲線C0を使用して、内側のパーツを囲む構成要素を前部のフラグメントと後部のフラグメントの2つのフラグメントに分割する。
システムは、開口部を通って延びる3次元の点Pについて、pがBの後ろを通る、すなわち見る者から見えない場所を求めることにより、曲線C0を抽出する。パーツは各自のスタック内で動くように制約されるので、分解方向rに移動する際に開口部を通る点だけが考慮される。
ここで一時図11を参照すると、本発明により用いることができる制約が図示される。システムは、曲線C、ここでは曲線1100はそれ自体で交差せず、また、分解軸1104と平行な線1102は、2回以上は曲線Cと交差しないと仮定することができる。分解軸1104と平行な線1108は、交点I1、I2、I3、I4に示すように曲線1106と4回交差するので、曲線1106はこの制約を満たさない。
再度図10を参照すると、曲線Cの形状に対するこの制約を考慮し、接線の場合(tangent case)を無視すると、画像面1102へのrの投影は、点C1とC2で曲線Cと正確に2回交差する。見る者と反対方向にrの後にある最初の交点をC1とする。デフォルトで、pがC1でBの前を通り、C2でBの後ろを通ると仮定し、これは、pが、見る者から反対方向へ動く際にBで定義された開口部に入る通常の場合に対応する。この仮定に基づき、図10は、遮蔽曲線C0を計算する基本的なステップを図示する。ユーザは、分解軸のどちらの端が、見る者と反対方向を向くかを指定する。Cのすべてのピクセルから分解方向に光線を投射することにより、Bを通るすべての点からなる経路を考える。光線が再びCと交わる場合は、その2回目の交点に対応するピクセルが、遮蔽曲線C0に加えられる。曲線の処理が完了すると、曲線Bの各ピクセルから開始して、分解の方向にピクセルの線をラスタライズすることにより、遮蔽曲線C0が押し出される。遭遇するすべてのピクセルがそのパーツの前部のフラグメント1012に加えられ、すべての残りのピクセルが後部のフラグメント1014を構成する。画像の境界に達すると押し出しが停止する。
次いで図12を参照すると、図8Aの変速アセンブリの蓋1200の半自動的な断片化プロセスが示される。ユーザは、初めに、カッティングツールを使用して、曲線1202とも表記される曲線Cで境界線の空洞を上からスケッチして曲線1202を生成する。次いで、システムは、見る者と反対側を向いた分解軸の方向に、曲線Cの各ピクセル1206から光線1204を投射する。曲線Cと2度交差するすべての光線1206について、曲線Cの遮蔽パーツC0に2番目の交点1208が追加される。システムは、分解軸に沿って遮蔽曲線C0を押し出す。押し出された領域1210内にあるすべてのピクセルは、前部のフラグメント1212に分類され、残りのピクセルは、後部のフラグメント1214に分類される。この時点で、システムは、前部のフラグメント1212の奥行きの値と後部のフラグメント1214の奥行きの値の間になるようにタービン1216の奥行きの値を設定して、正しい遮蔽関係を生成することができる。異なる形状と方向を有する、他のパーツを囲む空洞のすべてのクラスに対して、この仮定で正しい断片化が生成されることに留意されたい。具体的には、この仮定は、Bが、分解方向に直交する面にあるように制約しない。
次いで図13を参照すると、非平面の開口部を有する空洞1300の例が示される。この状況では、すべての仮定が成立するので、システムは、正しい断片化を計算する。Bによって定義される開口部は、Bを非平面にしている切り欠き1302を有する。交点C1とC2のすべての対について、pが常にC1でBの前を通る限り、この断片化アルゴリズムは、正しい結果を得る。
デフォルトの断片化の仮定(assumptions)は、インタロックするパーツの大きなクラスに対して有効である。しかし、Bの方向が、pがC1の後ろから現れ、C2の前を通るような方向である場合、この断片化の仮定は成立しない。ユーザが介入しないと、システムは、不正確な断片化を計算する。この場面を上から見ると、BがC1でrの前にあることが明確に示されよう。しかし、正しい結果を得るには、ユーザは、断片化の計算を逆にするように手動でシステムに指示することができ、これは、単に、断片化アルゴリズムで分解方向を逆にすることによって行われることができる。
(半自動的な奥行きの割り当て)
次いで図14を参照すると、本発明による半自動的な奥行き割り当てツールの一実施例のフローチャートが示される。一般に、スタック中で隣接しないパーツ同士は、図15A〜Cのように重なり合う可能性がある。その結果、1回の操作では、ルートから外側に向かって奥行きの値を伝播することができない。そのため、奥行きの割り当てが制約充足問題となる。該当するすべてのパーツが断片化されると、ユーザは、システムがパーツのレイヤを推論するように要求することができる。1400で、システムは、完成したフラグメントを処理のために受け取る。すべてのパーツの対に対して、その対がインタロックするかどうかを判定するために、システムは、ヒューリスティック(heuristic)を用いる。1402で、分解方向に対する1つのパーツの断面が、別のパーツの空洞の開口部がある場合には、その開口部を定義する曲線の断面に収まるかどうかを調べる。1404で、システムは、パーツの断面に収まるかどうかを判定する。いくつかの制約プロセスが用いられて様々な収まり合いの状況に対応することができる。1406で、インタロックするパーツについて、内側のパーツが後部のフラグメントの前と前部のフラグメントの後ろにレイヤ化される制約が加えられる。1408で、そのインタロックの関係に矛盾がないかどうかが判定される。矛盾がない場合は、1404で、局所的な制約の伝播手法を使用して、不均衡の制約のシステムが解決される。次いでプロセスは終了ブロックに達する。しかし、関係に矛盾がある場合は、フローは1408から1412に進み、ユーザにその矛盾を通知する。
1404で断面に収まりがない場合、フローは1414に進んで、インタロックしない2つのパーツを検討する。インタロックしないパーツについては、それらパーツの奥行きの値が、それらパーツをスタックにする順序で考えたときに厳密に増すか、又は減ると仮定される。したがって、1つのスタックにあるインタロックしない2つのパーツには、この制約が加えられて、スタックの手前側の端にあるパーツが、もう一方のパーツの前に重ねられる。フローは次いで1408に進んで、上記の要領で再度矛盾がないかどうかの確認を行う。
先に指摘したように、ユーザは、断片化されたパーツからパーツのレイヤを推論することをシステムに要求することができる。このヒューリスティックは大半の場合に有効であるが、機能しない可能性のある状況がある。例えば、内側のパーツが、外側のパーツの中に収まらない膨らんだ端を含む場合は、このヒューリスティックが機能しない可能性がある。そのような状況に対処するために、ユーザは、手動で介入して、フローの1404から1416で述べたように、正しいインタロックの関係を指定することができる。例えば、ユーザは、他の構成要素を囲む構成要素の中に実際に収まるフラグメントに対して断面の仮定が成立するように膨らみのあるパーツを断片化することができる。フローは1416から1408に進んで、先に述べたように再度矛盾がないかどうかの確認を行う。
図15A〜Cは、スタック内で複数のパーツがインタロックする可能性があることを表す。図15Aは、分解軸に沿って展開されたインタロックする3つのパーツ1500、1502、1504を図示する。図15Bは、それらのインタロックするパーツの部分的な折りたたみを示す。図15Cは、マスタシリンダ300の筐体702の開口1506内のインタロックするパーツの完全な折りたたみを示す。この場合、半自動的な奥行きの割り当てアルゴリズムの仮定がすべて成立するので、このアルゴリズムは、すべてのパーツの奥行きを正しく推論する。すなわち、断面の仮定が成立し、スタック中のインタロックのないすべてのパーツを、視覚的な人工物(artifact)を生じずに、スタックの一番上の手前の端に近くなるように順番にレイヤ化することができることが当てはまり、また、外側のパーツとインタロックする内側パーツを、この場合も視覚的な人工物を生じずに、外側のパーツの前部のフラグメントと後部のフラグメントの間にレイヤ化することができることが当てはまる。
次いで図16を参照すると、1つ又は複数の仮定が違反される場合のオーサリングプロセスの一実施例のフローチャートが示される。このシステムは半自動的なツールの集まりとして編成されるので、ユーザが完全に自動的なプロセスか、完全に手動による対話のどちらかを選択することは強制しない。代わりに、このシステムは、オーサリングプロセスのどの段階でも手動によるガイダンスを流動的に受け入れることができる。1600で、システムは、オーサリングのフレームワークを受け取る。1602で、システムは、あらかじめ決められた仮定に従って諸事例を処理する。1604で、システムは、違反が発生しているかどうかを判定する。発生している場合は、1606で、システムは、手動のガイダンスをユーザに促す。例えば、システムが、断片化の仮定の1つが無効であるために適切なフラグメントを見つけることができない場合、ユーザは、パーツを前部要素と後部要素に手動で分割し、自動的な奥行きの割り当てツールを使用してレイヤ化を推論することができる。同様に、システムが、2つのパーツが収まり合うか否かを間違って推測した場合、ユーザは、まず、正しいインタロックの関係を明示的に指定し、そしてシステムの制約ソルバ(solver)を使用して奥行きの値を割り当てることができる。1608で、システムは、手動の処理を継続すべきかどうかを判定する。継続すべき場合、フローは1606に戻る。継続すべきでない場合、フローは1610に進んで自動的な処理に戻る。1612で、システムは、その事例について処理が完了したかどうかを判定する。完了していない場合、フローは1602に戻る。一方、その事例について処理が完了している場合、フローは終了ブロックに進む。違反が発生していない場合、フローは1604から1612に進んで処理が完了したかどうかを判定する。
次いで図17を参照すると、本発明による注釈付けの一実施例のフローチャートが示される。任意の最終ステップとして、ユーザは、個々のパーツにラベルで注釈をつけ、パーツが相互との関係でどのように動くかを明示的に示すガイドラインを追加することができる。1700で、ラベルを必要とする各パーツについて、ユーザは、適切なラベルのテキストを指定する。ラベルを配置すべき場所を指示するために、ユーザは、1702に示すように、通例はラベルをつけるパーツの上、又はその近くクリックしてアンカー点(anchor point)を設定し、次いでラベルを所望の位置までドラッグする。図が配置される時、システムは、1704に示すように、ラベルからそのアンカー点までのオフセットが一定に保たれ、ラベルが必ず対応するパーツとともに動くようにする。1706で、システムは、ラベルの中心からそのアンカー点まで線をレンダリングして、パーツとそのラベルとの関連付けを明確にする。1708で、ユーザが、2つのパーツを選択し、その2つのパーツを所望の方式でつなぐ線をドラッグすることにより、ガイドラインを作成する。この線の各端点は、それに対応するパーツにくっつくアンカー点として扱われる。その結果、ガイドラインは、パーツが移動するのに応じて適切に順応する。デフォルトで、ガイドラインは、点線としてレンダリングされる。プロセスは、次いで終了ブロックに達する。
次いで図18を参照すると、本発明によるレイアウトを表示する1つのプロセスのフローチャートが示される。動的な分解図を表示するために、人間のビューアー(viewer)が図から情報を引き出すことを助けるいくつかの有用な対話を支援するソフトウェアツールが提供される。局所伝播アルゴリズムが用いられて、図のパーツを配置する。1800で、このアルゴリズムは、スタックの階層を位相幾何学的な順序で横断することにより動作する。1802で、アルゴリズムは、その先行するパーツと現在のオフセットに基づいて、各パーツの位置を連続的に計算し、更新する。局所伝播では循環を扱うことができないが、上述のようにスタック階層はツリーを形成するので、これは問題とならない。すべてのパーツの位置が計算されると、システムは、1804に示すように、各パーツとそのフラグメントをそれぞれの指定された奥行きでレンダリングする。1806で、ユーザは、表示インターフェースでラベルとガイドラインのレンダリングも可能にして注釈を表示することができる。プロセスは次いで終了ブロックに達する。見た目が雑然としないように、システムは、アンカー点が他のパーツによって遮蔽されないラベルとガイドラインだけをレンダリングする。
次いで図19を参照すると、動画の展開と折りたたみの一プロセスのフローチャートが示される。ビューイングプログラムは、見る者がボタンをクリックすることにより図全体を展開又は折りたたむことを可能にする、単純ではあるが有用な対話を支援する。したがって、1900で、ユーザは、入力装置の制御に従ってこの機能を行う。所望の動画を生成するために、1902に示すように、システムは、ユーザがどの動画を選択するかに応じて、各パーツの現在のオフセットを滑らかに補間して、完全に展開された状態か、完全に折りたたまれた状態にする。プロセスは次いで終了ブロックに達する。
次いで図20を参照すると、本発明による直接的な操作のプロセスのフローチャートが示される。人間のビューアーが、オブジェクトのすべての構成要素を展開された形で見ることなく、特定のパーツの集合間の相互作用と空間的関係に注目できるように、ここに開示されるアーキテクチャは、ユーザが、制約された直接的な操作を介して図のパーツを選択的に展開および折りたたみができるようにする。2000で、ユーザは、操作する構成要素を選択する。構成要素を選択すると、ビューアーは、そのパーツをそのスタック内で外側又は内側にドラッグすることにより、その現在のオフセットを対話式に変更することができる。パーツは、ユーザがどこにドラッグしても分解軸に沿ってしか動くことができないので、この操作は制約がある。ユーザがこの対話を開始すると、システムは、まず、2002に示すように、選択されたパーツがつかまれた場所を記録する。2004で、ユーザがドラッグすると、システムは、分解軸への現在のポインタ位置の投影を計算する。2006で、システムは、つかまれた点がその投影点に向かって移動するように、選択されたパーツの現在のオフセットを設定する。2008で、システムは、ユーザが、ドラッグ機能を超過したかどうかを判定する。ユーザが、完全に折りたたみ又は展開された状態を超えてパーツをドラッグすると、システムは、先行するパーツの現在のオフセットを修正してその対話に対処することを試みる。2010に示すように、各前のパーツが、ルートに達するまで順番に検討される。各先行するパーツについて、2012で先行するパーツがそのドラッグ機能を超えていない限り、システムは、先行するパーツを移動してユーザによるドラッグを受け入れる。先行するパーツがそのドラッグ機能を超えており、選択されたパーツがつかまれた点が、ユーザのドラッグで指定された投影点にまだ達していない場合は、次の先行するパーツが検討される。したがって、先行するパーツは、その後にある、操作対象の構成要素に至るまでのすべてのパーツが完全に折りたたみされるか、又は展開される場合のみに移動される。プロセスは次いで終了ブロックに達する。このように、ユーザは、パーツの集合を1つずつ効果的にまとめる、又は引き離すことができる。過度のドラッグが検出されない場合、フローは2008から2014に進んで、それに応じてパーツを処理する。フローは次いで終了ブロックに達する。
次いで図21を参照すると、本発明によるパーツの検索のプロセスのフローチャートが示される。場合によっては、2100に示すように、見る者は、オブジェクトが完全に折りたたまれた状態の時に隠れて見えないパーツを見つけたい場合がある。図全体を展開し、当該の構成要素を目で見て探す代わりに、2102で、ここに開示されるアーキテクチャは、ユーザが、オブジェクトの全構成要素のリストから名前又はピクチャを探すことによりパーツを検索できるようにする。2104で、ビューイングソフトウェアは、オブジェクトを展開して、要求されるパーツと、スタック内でそのパーツのすぐ周りにあるパーツをその順序で明らかにして、適切な前後関係を提供する。プロセスは次いで終了ブロックに達する。
次いで図22を参照すると、本発明によるパーツの検索動作が示される。システムは、隠れた構成要素を見つけることを容易にする検索ウィンドウ2200を提供する。ここでは、ユーザは、隠れたパーツ、この場合はデバイス2204のスピーカ2202を見つけることを選択する。すべての構成要素のラベルを入力すると、システムは、そのラベルを、容易に提示され、検索することが可能なフォーマットで記憶する。ここで、ユーザは、検索フィールドに語「スピーカ」を入力し、検索ボタン2206を選択する。システムは、検索ウィンドウ2200の上部2208にスピーカのパーツをグラフィックで提示する。あるいは、ウィンドウ2200は、ユーザが、例えばアルファベット順に並べ替えることができるラベルのリスト2210をラベル「スピーカ」までスクロールし、そのラベルを選択することができる手段を提供する。それに応答して、システムは、デバイス2204を自動的に展開して、分解軸に沿った分解図2212を提供して、デバイスのパーツ間における隠れたスピーカ2202の相対的な位置を示す。
次いで図23を参照すると、本発明の一実施例による人工知能をさらに用いる図1のシステムが示される。本発明は、本発明の各種態様を実施するために、人工知能ベースの各種方式を用いることができる。例えば、パーツの奥行きの値を求めるプロセスは、自動的な分類器システムおよびプロセス2302を介して容易にすることができる。
分類器は、入力された属性ベクトルx=(x1,x2,x3,x4,xn)を、その入力があるクラスに属する信頼度に対応付ける、すなわちf(x)=信頼度(クラス)、機能である。このような分類では、確率的な分析、および/又は、例えば有意度やコストを分析の際に考慮する統計に基づく分析を用いて、ユーザが自動的に行われることを望む動作を予測又は推論(inference)することができる。
サポートベクトルマシン(SVM)は、用いることが可能な分類器の一例である。SVMは、可能な入力の空間で超曲面を見つけることによって機能し、この超曲面は、非トリガイベントからトリガ基準を分けることを試みる。直感的に、これは、トレーニングデータに近いが同じではないテストデータについて分類を正しくする。この他の有向および無向のモデル分類の手法には、例えばナイーブベイズ、ベイズネットワーク、決定木が含まれ、異なるパターンの独立性を提供する確率的分類モデルが用いられることができる。ここで使用される分類は、優先度のモデルを作り出すために利用される統計的な回帰も含む。
本願から容易に理解されるように、本発明は、例えば汎用的なトレーニングデータを介して明示的にトレーニングされた分類器と、例えばユーザの振る舞いの観察や外的な情報の受け取りなどを介して暗示的にトレーニングされた分類器の両方を用いることができる。例えば、SVMは、分類器の構築と機能選択のモジュール中で学習段階又はトレーニング段階を介して設定される。したがって、分類器が使用されて複数の機能を自動的に行うことができ、それらの機能には、これらに限定しないが、所定の基準又は学習プロセスに従って、パーツがどのようにスタックにされるか、どのパーツがスタックの一部であるか、どのパーツがどのように断片化されるか、パーツにどの注釈が関連付けられているか、パーツにどのような注釈が付けられるかを判定すること、構成要素を作成し、表示する際にユーザの嗜好を用い、更新すること、インタロックするパーツを処理することなどが含まれる。
一実施例では、本発明のアーキテクチャは、任意の分解経路に対応するように構成することができる。よりコンパクトな分解図レイアウトを実現するために、イラストレータは、時に、しばしばガイドラインで示される非線形の分解経路を使用してパーツを配置する。ここに開示される制約に基づくレイアウトフレームワークは、ユーザによって指定される任意の展開経路に支援を適用することを容易にする。
別の実施例では、動的な注釈が用いられることができる。動的な注釈の支援として、システムは、対話型の図の変化するレイアウトを考慮するために、そのメタ情報をどのように動的に扱うかを判断する。
本発明のアーキテクチャは、パーツの強調と強調解除を支援する。別の実施例では、描画されたオブジェクトの特定のパーツを強調および強調解除する、画像に基づくツールを図の作成者に提供することが有用である。このツールは、特定の画像の変形を行うことの知覚的な効果を考慮するインテリジェントフィルタに似る。強調の操作は、表示時に重要なパーツを強調表示するために使用されることができる。
別の実施例では、セマンティックなズームが支援される。極めて入り組んだオブジェクトの場合は、見る者が、対象物の特定のパーツに提示される情報の量を対話的に調整することができる複数レベルのディテールを導入することが有用である。
奥行きの手がかりが支援されることができる。2次元画像から作成された対話型の図は、時に、レイヤが重なり合った「平たい」外観になる場合がある。図を見る際に、例えば影をつけるなどの単純な奥行きの手がかりを自動的にレンダリングして、レイヤ間の空間的関係を明瞭にすることが可能である。
この説明の文脈では、「直接的な対話又は操作」とは、直接的なユーザコントロールを伴うユーザ対話を指す。普通、これには、ユーザが、例えばマウス、トラックボール、又は他の入力手段などの入力機構で、オブジェクト又はパーツをドラッグする、サイズを変更する、又は描画することが含まれる。一実施例では、システムは、ユーザがパーツをドラッグすることができる直接的な操作と、ユーザが、検索インターフェースおよび動画の展開/折りたたみにより、パーツ又はオブジェクトを操作する、露出する、又は隠す間接的なユーザ対話の両方を容易にする。
直接的なユーザ対話と間接的なユーザ対話は、例えばマウス、キーボード、サムパッドなどの一般的な入力装置に限られず、音声コントロールを用いてオブジェクトの展開、オブジェクトの折りたたみ、およびパーツ又はオブジェクトの検索を開始することもできることは理解されたい。音声コントロールを使用する際、ユーザは、ユーザコマンドに従ってシステムをトレーニングし、処理と実行を行うためにそのようなコマンドをマイクロフォンに入力する。
簡単に要約すると、分解組み立て図は、複雑なオブジェクトの内部構造を説明するために不可欠である。対話型のデジタル図は、対象物が提示される方式を見る者が動的に変更することにより、イラストレーションから特定の情報を抽出できるようにするために特に重要である。ここに開示されるアーキテクチャは、静的な画像を入力として使用して対話型の分解組み立て図を作成し、見るための新規のフレームワークを記載する。より具体的には、そのような図を作成する作業を容易にするオーサリングツールのセットが提供され、ユーザが、パーツ間の空間的関係とオブジェクトの全体構造をよりよく理解することを可能にするビューイングプログラムが提供される。
次いで図24を参照すると、ここに開示されるアーキテクチャを実行するように動作することが可能なコンピュータのブロック図が示される。本発明の各種態様についての追加的なコンテクストを提供するために、図24と以下の説明は、本発明の各種態様を実施することができる適切なコンピューティング環境2400の簡潔で概略的な説明を提供する。本発明について上記では1つ又は複数のコンピュータで実行することが可能なコンピュータ実行可能命令の一般的な文脈で説明したが、当業者は、本発明は、他のプログラムモジュールと組み合わせて、かつ/又はハードウェアとソフトウェアの組合せとして実施されることもできることを理解されよう。
一般に、プログラムモジュールには、特定のタスクを行うか、特定の抽象データ型を実施する、ルーチン、プログラム、コンポーネント、データ構造などが含まれる。さらに、当業者には、本発明の方法は、シングルプロセッサ又はマルチメディアプロセッサのコンピュータシステム、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、パーソナルコンピュータ、ハンドヘルドコンピューティングデバイス、マイクロプロセッサベースの、あるいは設定可能な家庭電化製品などを含む他のコンピュータシステム構成で実施されることができることを理解されよう。これらのデバイスはそれぞれ、1つ又は複数の関連付けられたデバイスに動作的に結合されることができる。
ここに例示される本発明の態様は、通信ネットワークを通じてつながれた遠隔の処理デバイスによって特定のタスクが行われる分散コンピューティング環境で実施されることもできる。分散コンピューティング環境では、プログラムモジュールは、ローカルおよびリモート両方のメモリ記憶装置に置くことができる。
コンピュータは、通例、各種のコンピュータ可読媒体を含む。コンピュータ可読媒体は、コンピュータによるアクセスが可能な任意の利用可能媒体でよく、揮発性および不揮発性、取り外し式および固定式の媒体を含む。限定ではなく例として、コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体と通信媒体を含むことができる。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、又は他のデータなどの情報を記憶するための方式又は技術として実施された、揮発性および不揮発性、取り外し式および固定式の媒体を含む。コンピュータ記憶媒体には、これらに限定しないが、RAM、ROM、EEPROM、フラッシュメモリ、又は他のメモリ技術、CD−ROM、デジタルビデオディスク(DVD)、又は他の光ディスクストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ、又は他の磁気記憶装置、又は、所望の情報を記憶するために使用することができ、コンピュータによるアクセスが可能な他の媒体が含まれる。
通信媒体は、通例、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、又は他のデータを、搬送波や他の移送機構などの変調データ信号として実施し、情報伝達媒体を含む。用語「変調データ信号」とは、信号中に情報を符号化するような方式で特性の1つ又は複数を設定又は変化させた信号を意味する。限定ではなく例として、通信媒体は、有線ネットワークや直接配線接続などの有線媒体と、音波、RF、赤外線、他の無線媒体などの無線媒体を含む。上記の媒体の組合せもコンピュータ可読媒体の範囲に含まれる。
図24を参照すると、コンピュータ2402を含む、本発明の各種態様を実施する例示的環境2400が示され、コンピュータ2402は、処理装置2404、システムメモリ2406、およびシステムバス2408を含む。システムバス2408は、これに限定しないがシステムメモリ2406を含むシステム構成要素を処理装置2404に結合する。処理装置2404は、市販される各種のプロセッサのいずれでもよい。デュアルマイクロプロセッサおよび他のマルチメディアプロセッサアーキテクチャも、処理装置2404として用いることができる。
システムバス2408は、メモリコントローラを有する、あるいは有さないメモリバス、ペリフェラルバス、ローカルバスに、市販される各種のアーキテクチャを使用してさらに相互接続することが可能な数種のバス構造のいずれでもよい。システムメモリ2406は、読み取り専用メモリ(ROM)2410とランダムアクセスメモリ(RAM)2412を含む。起動時などにコンピュータ2402内の要素間の情報転送を助ける基本ルーチンを含む基本入出力システム(BIOS)は、ROM、EPROM、EEPROMなどの不揮発性メモリ2410に記憶される。RAM2412は、データをキャッシュするスタティックRAMなどの高速RAMも含むことができる。
コンピュータ2402はさらに、図示されない適切なシャーシに入れて外部で使用するように構成することもできる例えばEIRE、SATAなどの内部ハードディスクドライブ(HDD)2414と、(例えば取り外し式のディスケット2418の読み書きを行う)磁気フロッピー(登録商標)ディスクドライブ(FDD)2416と、例えばCD−ROMディスク2422から読み出すか、DVDなどの他の高容量光学媒体の読み書きを行う光ディスクドライブ2420とを含む。ハードディスクドライブ2414、磁気ディスクドライブ2416、および光ディスクドライブ2420は、それぞれハードディスクドライブインターフェース2424、磁気ディスクドライブインターフェース2426、および光ドライブインターフェース2428でシステムバス2408に接続されることができる。外部ドライブ実装のためのインターフェース2424は、ユニバーサルシリアルバス(USB)およびIEEE1394インターフェース技術の少なくとも1つ又は両方を含む。
これらのドライブとそれに関連付けられたコンピュータ可読媒体は、データ、データ構造、コンピュータ実行可能命令などの不揮発性の記憶を提供する。コンピュータ2402のために、これらのドライブと媒体は、適切なデジタルフォーマットによるデータの記憶に対応する。上記のコンピュータ可読媒体の説明では、HDD、取り外し式磁気ディスケット、およびCDやDVDなどの取り外し式光学媒体を挙げるが、当業者には、ZIPドライブ、磁気カセット、フラッシュメモリカード、カートリッジなど、コンピュータ可読の他のタイプの媒体もこの例示的動作環境で使用されてよく、さらに、そのような媒体は、本発明の方法を行うコンピュータ実行可能命令を保持することができることを理解されよう。
上記のドライブとRAM2412には複数のプログラムモジュールが記憶されることができ、それには、オペレーティングシステム2430、1つ又は複数のアプリケーションプログラム2432、他のプログラムモジュール2434、プログラムデータ2436が含まれる。このオペレーティングシステム、アプリケーション、モジュール、および/又はデータのすべて又は一部は、RAM2412にキャッシュされることもできる。
本発明は、市販される各種のオペレーティングシステム又はオペレーティングシステムの組合せとともに実施されることができることは理解されよう。
ユーザは、キーボード2438、およびマウス2440などのポインティングデバイスなどの1つ又は複数の有線/無線の入力装置を通じてコンピュータ2402にコマンドと情報を入力することができる。図示されない他の入力装置は、マイクロフォン、IRリモートコントロール、ジョイスティック、ゲームパッド、スタイラスペン、タッチ画面などを含みうる。これらおよび他の入力装置は、多くの場合、システムバス2408に結合された入力装置インターフェース2442を通じて処理装置2404に接続されるが、パラレルポート、IEEE1394シリアルポート、ゲームポート、USBポート、IRインターフェースなどの他のインターフェースによって接続されることができる。
モニタ2444又は他のタイプの表示装置も、ビデオアダプタ2446などのインターフェースを介してシステムバス2408に接続される。モニタ2444に加えて、コンピュータは通例、スピーカやプリンタなどの図示されない他の周辺出力装置を含む。
コンピュータ2402は、リモートコンピュータ2448などの1つ又は複数のリモートコンピュータとの有線通信および/又は無線通信を介した論理接続を使用するネットワーク環境で動作することができる。リモートコンピュータ2448は、ワークステーション、サーバコンピュータ、ルータ、パーソナルコンピュータ、携帯型コンピュータ、マイクロプロセッサベースの娯楽機器、ピアデバイス、あるいは他の一般的なネットワークノードであり、図を簡潔にするために図にはメモリ記憶装置2450のみが示されるが、通例は、コンピュータ2402との関連で上述した要素の多く又はすべてを含む。図の論理接続は、ローカルエリアネットワーク(LAN)2452、および/又は例えばワイドエリアネットワーク(WAN)2454などの大規模なネットワークへの有線/無線の接続性を含む。このようなLANおよびWANのネットワーキング環境は、オフィスおよび企業で一般的であり、イントラネットなどの企業内コンピュータネットワークを容易にし、そうしたネットワークはすべて、インターネットなどの世界規模の通信ネットワークに接続することができる。
LANネットワーキング環境で使用される場合、コンピュータ2402は、有線および/又は無線通信ネットワークインターフェースあるいはアダプタ2456を通じてローカルネットワーク2452に接続される。アダプタ2456は、LAN2452との有線通信又は無線通信を容易にすることができ、LAN2452は、無線アダプタ2456と通信するために配置された無線アクセスポイントも含むことができる。WANネットワーキング環境で使用される場合、コンピュータ2402は、モデム2458を含むことができるか、LAN上の通信サーバに接続されるか、あるいは、インターネットを経由してWAN2454を通じて通信を確立する他の手段を有する。モデム2458は、内蔵型の装置であっても、外付け型の装置であっても、また有線装置であっても、無線装置であってもよく、シリアルポートインターフェース2442を介してシステムバス2408に接続される。ネットワーク環境では、コンピュータ2402との関連で図示されるプログラムモジュール、又はその一部は、遠隔のメモリ/記憶装置2450に記憶されることができる。図のネットワーク接続は典型的なものであり、コンピュータ間に通信リンクを確立する他の手段が使用されることができることは理解されよう。
コンピュータ2402は、例えばプリンタ、スキャナ、デスクトップコンピュータおよび/又は携帯型コンピュータ、携帯型データアシスタント、通信衛星、キオスクや売店や休憩所などの無線検出可能タグに関連付けられた機器又は場所、および電話などの、動作的に配置された無線デバイス又はエンティティと無線通信で通信するように動作することができる。これは、少なくともWi−FiおよびBluetooth(登録商標)の無線技術を含む。したがって、この通信は、従来のネットワークのようなあらかじめ定義された構造であるか、又は単に少なくとも2つのデバイス間のその場限りの通信とすることができる。
Wi−FiあるいはWireless Fidelityは、自宅のソファ、ホテル客室のベッド、使用中の会議室などから無線でインターネットに接続することを可能にする。Wi−Fiは、例えばコンピュータなどのデバイスが、基地局の範囲内であればいずれも場所でも屋内および屋外でデータを送受信することを可能にする携帯電話のような無線技術である。Wi−Fiネットワークは、IEEE802.11a、b、c等と称される無線技術を使用して、セキュリティが確保され、信頼性のある、高速の無線接続を提供する。Wi−Fiネットワークを使用して、コンピュータ同士を接続する、コンピュータをインターネット、および、IEEE802.3あるいはEthernet(登録商標)Ethernet(登録商標)を使用する有線ネットワークに接続することができる。Wi−Fiネットワークは、802.11bの場合は11Mbps、又は802.11aの場合は54Mbpsのデータレートで、あるいは両方の帯域を含むデュアルバンド製品とともに、免許の不要な2.4GHzおよび5GHzの無線帯域で動作し、そのため、このネットワークは、多くのオフィスで使用される基本的な10BaseT有線Ethernet(登録商標)Ethernet(登録商標)と同等の実際の性能を提供することができる。
次いで図25を参照すると、本発明による例示的コンピューティング環境2500の概略的なブロック図が示される。システム2500は、1つ又は複数のクライアント2502を含む。クライアント2502は、スレッド、プロセッサ、コンピューティングデバイスなどのハードウェアおよび/又はソフトウェアとすることができる。クライアント2502は、本発明を用いることにより、例えばクッキーおよび/又は関連付けられた状況情報を保持することができる。システム2500は、1つ又は複数のサーバ2504も含む。サーバ2504も、スレッド、プロセッサ、コンピューティングデバイスなどのハードウェアおよび/又はソフトウェアとすることができる。サーバ2504は、例えば、本発明を用いることにより変換を行うスレッドを保持することができる。クライアント2502とサーバ2504間で可能な通信の1つは、2つ以上のコンピュータプロセス間で送信されるように適合されたデータパケットの形態である。このデータパケットは、例えばクッキーおよび/又は関連付けられた状況情報を含むことができる。システム2500は、クライアント2502とサーバ2504間の通信を容易にするために用いられることができる、例えばインターネットのような世界規模の通信ネットワークである通信フレームワーク2506を含む。
通信は、光ファイバを含む有線技術および/又は無線技術を介して容易にされることができる。クライアント2502は、クッキーおよび/又は関連付けられた状況情報など、クライアント2502にとってローカルな情報を記憶するために用いられることができる1つ又は複数のクライアントデータストア2508に動作的に接続される。同様に、サーバ2504は、サーバ2504にとってローカルな情報を記憶するために用いられることができる1つ又は複数のサーバデータストア2510に動作上接続される。
上記の説明は、本発明の例を含む。言うまでもなく、本発明を説明する目的で構成要素あるいは方法論の着想しうるすべての組合せを記載することが不可能であるが、当業者は、本発明のさらなる組合せおよび置き換えが可能であることを認識されよう。そのため、本発明は、頭記の特許請求の範囲の主旨および範囲に該当するそのような改変、変更、および変形をすべて包含するものとする。さらに、詳細な説明あるいは特許請求の範囲で語「〜を含む」が使用される範囲において、この語は、語「〜を備える」が請求項中で接続語として使用される際の解釈と同様に包含的な意味とする。
本発明によるシステムの図である。 本発明によるレンダリングプロセスのフローチャートである。 本発明によるマスタシリンダの折りたたみ図である。 タンクの蓋とタンクの隔壁が縦方向に露出された、マスタシリンダのパーツ展開図である。 本発明によるマスタシリンダのさらなる展開図である。 静的な2次元の図の分解組み立て図を本発明による対話型の図に変換するオーサリングプロセスのフローチャートである。 本発明によりパーツを作成するフローチャートである。 本発明によるスタック作成プロセスの一実施例のフローチャートである。 図3Aのマスタシリンダの筐体であるルートパーツの中心点に対する、タンクの蓋の初期位置を表す図である。 図3Bの展開されたマスタシリンダを使用した最大オフセットスタックパラメータを表す図である。 展開されたマスタシリンダのスタック階層を表す図である。 自動変速機パーツの組み立て部品の分解を表す図である。 一番下のパーツから一番上のパーツ806まで描かれた自由形式のストロークの図である。 システムが、一番下のパーツのおよその中心から一番上のパーツのおよその中心までの直線の分解軸としてストロークを処理することを表す図である。 必要な場合はユーザが分解軸を対話式に調整できることを表す図である。 本発明によるレイヤ化の一プロセスのフローチャートである。 本発明による半自動的な断片化ツールの幾何学的表現を表す図である。 本発明による用いられることができる制約を説明する図である。 図8Aの変速機の組み立て部品の蓋についての半自動的な断片化プロセスを説明する図である。 非平面の開口部を有する空洞の例の図である。 本発明による半自動的な奥行き割り当てツールの一実施例のフローチャートである。 分解軸に沿って展開された3つのインタロックするパーツの図である。 インタロックするパーツの部分的な折りたたみの図である。 マスタシリンダの筐体の開口内のインタロックするパーツの完全な折りたたみを示す図である。 本発明により、重なり合う隣接しないパーツを処理する一実施例のフローチャートである。 1つ又は複数の仮定が違反されるオーサリングプロセスの一実施例のフローチャートである。 本発明による注釈付けの一実施例のフローチャートである。 本発明によるレイアウトを表示する一プロセスのフローチャートである。 動画による展開と折りたたみの一プロセスのフローチャートである。 本発明による直接的な操作のプロセスのフローチャートである。 本発明によるパーツの検索のプロセスのフローチャートである。 本発明による検索動作を説明する図である。 本発明によるさらに人工知能を用いる図1のシステムの図である。 ここに開示されるアーキテクチャを実行するように動作することが可能なコンピュータのブロック図である。
符号の説明
104 2次元画像
102 オーサリングコンポーネント
106 ビューイングコンポーネント
108 対話型の画像出力
104 2次元画像
102 オーサリングコンポーネント
106 ビューイングコンポーネント
108 対話型の画像出力
2302 分類器
2404 処理装置
2406 システムメモリ
2408 バス
2424 インターフェース
2426 インターフェース
2428 インターフェース
2414 内部HDD
2418 ディスプレイ
2420 CDドライブ
2422 ディスプレイ
2446 ビデオアダプタ
2442 入力装置インターフェース(有線/無線)
2458 モデム
2456 ネットワークアダプタ(有線/無線)
2430 オペレーティングシステム
2432 アプリケーション
2434 モジュール
2436 データ
2414 外部HDD
2444 モニタ
2438 キーボード
2440 マウス
2448 リモートコンピュータ
2450 メモリ/記憶装置
2502 クライアント
2508 クライアントデータストア
2506 通信フレームワーク
2504 サーバ
2510 サーバデータストア

Claims (42)

  1. 分解組み立て図の生成を容易にするシステムであって、
    画像又は一連の画像を受け取り、前記画像又は一連の画像を処理して、ユーザが対話するための前記分解組み立て図にすることを促すオーサリングコンポーネントを備えることを特徴とするシステム。
  2. 前記オーサリングコンポーネントは、前記画像又は一連の画像中のオブジェクトのパーツがどのように展開し、折りたたみ、相互を遮蔽するかを示す、前記分解組み立て図内のレイヤ化を与えることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  3. 前記オーサリングコンポーネントは、一部のユーザ介入が受け入れられるように半自動であることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  4. 前記オーサリングコンポーネントへの入力である前記画像又は一連の画像は、2次元であることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  5. 前記オーサリングコンポーネントは、前記画像又は一連の画像のオブジェクトを処理して、パーツ、スタック、およびフラグメントの少なくとも1つにすることを促すことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  6. 前記オーサリングコンポーネントは、前記分解組み立て図中の少なくとも1つのパーツに奥行きの値を割り当てることを促すことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  7. 前記オーサリングコンポーネントは、前記ユーザがパーツの各フラグメントに奥行きの値を割り当てられるようにすることにより、パーツをレイヤ化することを促すことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  8. 前記オーサリングコンポーネントは、スタックに複数のパーツを関連付けることを容易にし、スタックは、前記パーツが互いとの関係でどのように動くことを許されるかを定義することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  9. 前記スタックは、共通の分解軸を共有することを特徴とする請求項8に記載のシステム。
  10. 前記オーサリングコンポーネントは、スタックのツリーの生成を促すことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  11. 前記オーサリングコンポーネントは、スタックに複数のパーツを関連付けることを容易にし、スタックは、各構成パーツの初期位置パラメータ、現在のオフセットのパラメータ、および最大オフセットのパラメータを格納することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  12. 前記オーサリングコンポーネントは、スタックに複数のパーツを関連付けることを容易にし、前記複数のパーツの各パーツは、先行するパーツの位置に依存することを特徴とする請求項11に記載のシステム。
  13. 前記オーサリングコンポーネントは、関連するパーツを自由形式のストロークでつなぐことにより、スタックの作成を促すことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  14. 前記スタックは、前記自由形式のストロークに関連付けられた前記関連するパーツの順序を保つことを特徴とする請求項13に記載のシステム。
  15. ユーザが、前記画像又は一連の画像中のオブジェクトの個々のパーツの範囲を定めることを与えるカッティングツールをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  16. ラベルによるパーツの注釈付けと、2つのパーツ間のガイドラインの指定を与える注釈付けツールをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  17. 直接的なユーザ動作に応答して図中の情報を動的にフィルタリングするビューイングコンポーネントをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  18. 前記ビューイングコンポーネントは、
    前記ユーザが、マウス、キー方式の装置、および音声コントロールの少なくとも1つを含む入力装置で、前記分解組み立て図中のオブジェクト又はパーツをドラッグ、サイズ変更、又は描画できるようすることによる直接的なユーザ対話、および
    前記ユーザが、検索インターフェースおよび動画化された展開/折りたたみの少なくとも1つを介してオブジェクトを操作できるようにすることによる間接的なユーザ対話
    の少なくとも1つを促すことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  19. 分解組み立て図とのユーザ対話を促すシステムであって、前記ユーザ対話に応答して図中の情報を動的にフィルタリングするビューイングコンポーネントを備えることを特徴とするシステム。
  20. 前記ビューイングコンポーネントは、前記ユーザが前記分解組み立て図を直接展開および折りたたみできるようにすることによる前記直接的なユーザ対話と、前記ユーザが前記分解組み立て図の個々のパーツを検索できるようにすることによる間接的なユーザ対話を受け入れることを特徴とする請求項19に記載のシステム。
  21. 前記分解組み立て図は、直交図および透視図の少なくとも1つによる、入力された2次元画像又は一連の画像の2.5次元のレイヤ方式の表現であることを特徴とする請求項19に記載のシステム。
  22. 前記ビューイングコンポーネントは、入力装置信号に応答して、前記分解組み立て図の展開および折りたたみの少なくとも1つの動画を提示することを促すことを特徴とする請求項19に記載のシステム。
  23. 前記ビューイングコンポーネントは、アンカー点が他のパーツによって遮蔽されないラベルとガイドラインの提示を促すことを特徴とする請求項19に記載のシステム。
  24. 画像又は一連の画像から対話型の分解組み立て図を作成することを促すシステムであって、
    前記画像又は一連の画像を受け取り、前記画像又は一連の画像を処理して前記分解組み立て図にすることを促すオーサリングコンポーネントと、
    直接的なユーザ対話および間接的なユーザ対話の少なくとも1つに関連付けられた前記分解組み立て図の図中の情報を動的にフィルタリングすることを促すビューイングコンポーネントと
    を備えることを特徴とするシステム。
  25. 前記分解組み立て図は、前記画像又は一連の画像の2.5次元のレイヤ方式の表現であることを特徴とする請求項24に記載のシステム。
  26. 請求項24に記載のシステムを実施するコンピュータ実行可能命令が記憶されたことを特徴とするコンピュータ可読媒体。
  27. 請求項24に記載のシステムを用いることを特徴とするコンピュータ。
  28. 画像又は一連の画像から対話型の分解組み立て図を作成することを促すシステムであって、
    2次元画像又は一連の画像を受け取り、前記2次元画像又は一連の画像を処理して前記分解組み立て図にすることを促すオーサリングコンポーネント
    を備え、前記オーサリングコンポーネントは、
    ユーザが、前記2次元画像又は一連の画像のオブジェクトを手動で構成パーツに分けることを与えるカッティングツールと、
    前記ユーザが自由形式のストロークを使用して分解軸に沿って前記構成パーツを関連付けることを与えるスタック化コンポーネントと、
    前記各構成パーツに奥行きのパラメータを割り当てることを与えるレイヤ化コンポーネントと、
    任意のパーツへのラベルの追加と、任意の2つのパーツ間にガイドラインを指定することを与える注釈付けコンポーネントと、
    直接的なユーザ対話および間接的なユーザ対話に関連付けられた前記分解組み立て図の図中の情報を動的にフィルタリングすることを促すビューイングコンポーネントと
    をさらに備えることを特徴とするシステム。
  29. インタロックされたパーツを断片化することを促す断片化ツールをさらに備えることを特徴とする請求項28に記載のシステム。
  30. 前記構成パーツの1つに割り当てる前記奥行きのパラメータを自動的に推論することと、前記奥行きのパラメータを前記パーツに割り当てるように前記ユーザを促すことの少なくとも1つを行う奥行きツールをさらに備えることを特徴とする請求項28に記載のシステム。
  31. 前記オーサリングコンポーネントは、奥行きの値を自動的に計算し、1回の操作で、ルートパーツから外側に向かって前記奥行きの値を割り当てることを特徴とする請求項28に記載のシステム。
  32. 前記オーサリングコンポーネントは、制約伝播アルゴリズムを利用してパーツの前記奥行きパラメータを自動的に選択して、前記パーツが他のパーツに対して正しくレイヤ化されるようにすることを特徴とする請求項28に記載のシステム。
  33. ラベルによるパーツの注釈付けと、2つのパーツ間のガイドラインの指定を与える注釈付けツールをさらに備えることを特徴とする請求項28に記載のシステム。
  34. 前記オーサリングコンポーネントおよび前記ビューイングコンポーネントの少なくとも1つに関連付けられた1つ又は複数のデータに基づいて推論を行うことにより、機能を自動化する分類器をさらに備えることを特徴とする請求項28に記載のシステム。
  35. 画像又は一連の画像から対話型の分解組み立て図を生成する方法を行うコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ可読媒体であって、前記方法は、
    オブジェクトを含む前記画像又は一連の画像を受け取るステップと、
    前記オブジェクトをパーツに分割するステップと、
    前記パーツをスタックに編成するステップと、
    前記パーツの少なくとも1つをフラグメントにするステップと、
    各パーツをレイヤ化するステップと、
    前記画像を前記分解組み立て図として提示するステップと
    を備えることを特徴とするコンピュータ可読媒体。
  36. 前記編成の動作は、自由形式のストロークを用いて行われることを特徴とする請求項35に記載の方法。
  37. 入力装置信号で、前記分解組み立て図の展開および折りたたみの少なくとも1つを動画化する動作と、
    制約された直接的操作を介して前記分解組み立て図の一部を直接操作する動作と
    の少なくとも1つをさらに備えることを特徴とする請求項35に記載の方法。
  38. パーツの名前を検索エンジンに入力することにより、隠れたパーツを検索する動作と、
    前記スタックのパーツの1つを選択することにより、パーツからなるスタックの一部を直接操作する動作と、
    ラベルおよび2つのパーツ間のガイドラインの少なくとも1つでパーツに注釈をつける動作と
    の少なくとも1つをさらに備えることを特徴とする請求項35に記載の方法。
  39. 隠れたパーツの検索を開始するのに応答して、前記ビューイングコンポーネントで、前記隠れたパーツを自動的に露出する動作と、
    断片化の動作の際に違反を手動で解決する動作と、
    手動の対話と自動的な処理を提供する動作と
    の少なくとも1つをさらに備えることを特徴とする請求項35に記載の方法。
  40. スタック階層を移送幾何学的な順序で横断する動作と、
    先行するパーツと現在のオフセットに基づいて、各パーツの位置を連続的に計算し、更新する動作と
    の少なくとも1つをさらに備えることを特徴とする請求項35に記載の方法。
  41. アンカー点が他のパーツによって遮蔽されないラベルとガイドラインをレンダリングする動作をさらに備えることを特徴とする請求項35に記載の方法。
  42. 画像から分解組み立て図を作成することを促すシステムであって、
    オブジェクトを含む前記画像を受け取る手段と、
    前記オブジェクトをパーツに分割する手段と、
    前記パーツをスタックに編成する手段と、
    前記パーツの少なくとも1つをフラグメントにする手段と、
    各パーツをレイヤ化する手段と、
    各パーツにラベルをつける手段と、
    2つのパーツ間にガイドラインを追加する手段と、
    前記画像を、2.5次元の対話型のレイヤ方式の図の分解組み立て図として提示する手段と
    を備えることを特徴とするシステム。
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