JP2007048084A - Two-dimensional image generation method and generation device based on three-dimensional virtual object with surface attached with fiber sheet - Google Patents

Two-dimensional image generation method and generation device based on three-dimensional virtual object with surface attached with fiber sheet Download PDF

Info

Publication number
JP2007048084A
JP2007048084A JP2005232402A JP2005232402A JP2007048084A JP 2007048084 A JP2007048084 A JP 2007048084A JP 2005232402 A JP2005232402 A JP 2005232402A JP 2005232402 A JP2005232402 A JP 2005232402A JP 2007048084 A JP2007048084 A JP 2007048084A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
curvature
sample point
fiber sheet
angle
virtual object
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
Application number
JP2005232402A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4667161B2 (en
Inventor
Naoki Kawai
直樹 河合
Kazuo Matsufuji
和夫 松藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dai Nippon Printing Co Ltd filed Critical Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority to JP2005232402A priority Critical patent/JP4667161B2/en
Publication of JP2007048084A publication Critical patent/JP2007048084A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4667161B2 publication Critical patent/JP4667161B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Image Generation (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To generate a two-dimensional image sufficiently expressed with a texture of fiber attached on a surface by rendering. <P>SOLUTION: A real fiber sheet is previously attached on a real object having various curvatures, reflection light obtained from the surface is measured, and a curvature-dependent reflection characteristic considering influence exercised on reflection light intensity by the curvature is found. A light source G is defined, the rendering in a mapping state of a virtual fiber sheet 60 on a virtual object 50 is performed, and a projection image 55 when performing observation from a viewpoint E is obtained on a projection plane M. At that time, when calculating the intensity of the reflection light V heading for the viewpoint E from a sample point Q, a curvature of the object surface in the sample point Q is found, and calculation considering the curvature-dependent reflection characteristic corresponding to the curvature is performed. When performing measurement finding the curvature-dependent reflection characteristic, a factor of a direction can be considered by changing the attachment direction of the fiber sheet. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体を、所定方向から観察したときの二次元画像を作成する技術に関し、特に、コンピュータを利用したレンダリング処理の技術に関する。   The present invention relates to a technique for creating a two-dimensional image when a three-dimensional virtual object with a fiber sheet attached to the surface is observed from a predetermined direction, and more particularly to a technique for rendering processing using a computer.

コンピュータの性能向上により、産業界の様々な分野でCG画像が利用されるようになってきている。たとえば、建築物、家具、自動車などの設計段階では、通常、多くのCG画像が利用されている。また、コンピュータを利用した製品のプレゼンテーションや映画などの種々の映像表現においても、物品の様々なCG画像が不可欠である。更に、最近では、商品カタログなどにも、実際の商品写真の代わりに、CG画像が利用される例も少なくない。一般に、CADを用いた設計段階を経て製品化された商品の場合、設計に用いたCADデータを流用してCG画像を作成することができるため、商品カタログに掲載するCG画像も比較的容易に作成することが可能になる。   Due to the improvement in computer performance, CG images are used in various fields of industry. For example, in the design stage of buildings, furniture, automobiles, etc., many CG images are usually used. Also, various CG images of articles are indispensable for various video expressions such as product presentations and movies using computers. Furthermore, recently, CG images are often used instead of actual product photos in product catalogs and the like. In general, in the case of a product that has been commercialized through a design stage using CAD, it is possible to create a CG image by using the CAD data used in the design, so it is relatively easy to place a CG image in the product catalog. It becomes possible to create.

建築物、家具、自動車の内装部品などのCADデータは、仮想物体の三次元データであるのに対して、提示用のCG画像は、通常、二次元画像として用意される。したがって、CADデータを利用してCG画像を作成する際には、コンピュータ内に仮想物体の三次元データを取り込み、照明条件、視点位置、投影平面を設定した上で、三次元の仮想物体の二次元投影像を投影平面上に得るためのレンダリング処理が行われる。この処理は、基本的には、照明条件で定められた光源からの照明光が仮想物体の各部で反射して視点位置へ向かう現象をコンピュータ上でシミュレートするものであり、視点位置へ向かう反射光の強度を演算する処理ということができる。仮想物体の表面に、何らかの絵柄をもったシート状素材が張り付けられる場合には、当該シート状素材の絵柄をテクスチャデータとして用意し、仮想物体の表面にこの絵柄をマッピングした上で、反射率の演算が行われることになる。たとえば、下記の特許文献1には、二次元テクスチャを三次元物体の表面にマッピングした上で、レンダリング処理を施し、二次元画像を生成する手法が開示されている。
特開2005−63041号公報
CAD data such as buildings, furniture, and automobile interior parts is three-dimensional data of a virtual object, whereas a CG image for presentation is usually prepared as a two-dimensional image. Therefore, when creating a CG image using CAD data, the 3D data of the virtual object is taken into the computer, the illumination condition, the viewpoint position, and the projection plane are set, and then the 2D of the 3D virtual object is set. A rendering process for obtaining a dimensional projection image on the projection plane is performed. This process basically simulates the phenomenon in which the illumination light from the light source determined by the illumination conditions is reflected at each part of the virtual object and travels to the viewpoint position on the computer. It can be said that the light intensity is calculated. When a sheet material with some pattern is pasted on the surface of the virtual object, prepare the pattern of the sheet material as texture data, map this pattern on the surface of the virtual object, and then reflect the reflectance. An operation is performed. For example, Patent Document 1 below discloses a technique of mapping a two-dimensional texture onto the surface of a three-dimensional object and then performing a rendering process to generate a two-dimensional image.
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-63041

椅子やソファなどの家具、自動車の内装、バッグや靴などの物品には、表面に布などの繊維質材料からなるシート(以下、繊維シートと呼ぶ)を張り付けたものが少なくない。このように、表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体を、所定の照明条件の下で、所定の視点位置から観察したときに得られる二次元画像を生成する場合、通常は、繊維シート表面を表現するためのテクスチャのデータを用意し、このテクスチャを三次元仮想物体にマッピングした上でレンダリング処理を行うことになる。   Many articles such as furniture such as chairs and sofas, interiors of automobiles, bags and shoes have a sheet (hereinafter referred to as a fiber sheet) made of a fibrous material such as cloth attached thereto. Thus, when generating a two-dimensional image obtained when a three-dimensional virtual object with a fiber sheet attached to the surface is observed from a predetermined viewpoint position under a predetermined illumination condition, the surface of the fiber sheet is usually used. The texture data for expressing is prepared, and the rendering process is performed after mapping the texture to the three-dimensional virtual object.

しかしながら、従来の一般的なテクスチャマッピングの手法を用いた場合、実際の繊維シートのもつ素材の特徴を十分に表現することができないという問題がある。特に、デニム、玉虫織り、タオル、ビロードなどのパイル地といった繊維シートの質感は、非常に繊細であり、従来のレンダリング方法では、二次元画像上にその質感を十分に表現することができない。   However, when the conventional general texture mapping method is used, there is a problem that the characteristics of the material of the actual fiber sheet cannot be expressed sufficiently. In particular, the texture of fiber sheets such as denim, iridescent weave, towels, and velvet piles is very delicate, and conventional rendering methods cannot sufficiently express the texture on a two-dimensional image.

そこで本発明は、仮想物体の三次元データに基づいて、この仮想物体の表面に繊維シートを張り付けた状態を示す二次元データを生成する際に、繊維の質感が十分に表現された二次元画像を生成することができる二次元画像生成方法および生成装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a two-dimensional image in which the texture of the fiber is sufficiently expressed when generating two-dimensional data indicating a state in which a fiber sheet is attached to the surface of the virtual object based on the three-dimensional data of the virtual object. It is an object of the present invention to provide a two-dimensional image generation method and a generation apparatus capable of generating the image.

(1) 本発明の第1の態様は、物体の三次元データに基づいて、当該物体の表面に繊維シートを張り付け、これを所定の視点から観察したときに得られる投影画像を示す二次元データを生成する、表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法において、
実在の繊維シートを所定の曲率を有する実在の物体上に張り付け、所定の条件で照明を行い、繊維シート表面から得られる反射光を所定方向から観察する測定を、複数通りの曲率についてそれぞれ行うことにより、曲率が反射光強度に及ぼす影響を含んだ曲率依存反射特性を求める曲率依存反射特性測定段階と、
コンピュータが、仮想物体の立体形状を示す三次元データを入力するデータ入力段階と、
コンピュータが、照明条件、視点位置、投影平面を設定する投影条件設定段階と、
コンピュータが、仮想物体の表面上に定義された所定のサンプル点の位置について、仮想物体表面の曲率を求める曲率演算段階と、
コンピュータが、繊維シートを仮想物体の表面に張り付けた場合に、サンプル点から視点位置に向かう反射光の強度を、当該サンプル点位置における曲率に対応する曲率依存反射特性を考慮して求める反射光強度演算段階と、
コンピュータが、サンプル点からの反射光と投影平面との交点位置に、反射光の強度に応じた画素値をもつ画素を定義する画素定義段階と、
コンピュータが、多数のサンプル点について定義された多数の画素の集合により、仮想物体の投影画像を示す二次元投影データを生成する投影データ生成段階と、
を行うようにしたものである。
(1) The first aspect of the present invention is a two-dimensional data indicating a projection image obtained when a fiber sheet is attached to the surface of the object based on the three-dimensional data of the object and observed from a predetermined viewpoint. In a two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object with a fiber sheet attached to the surface,
Pasting an actual fiber sheet on an actual object having a predetermined curvature, illuminating under a predetermined condition, and observing reflected light obtained from the fiber sheet surface from a predetermined direction for each of a plurality of curvatures The curvature-dependent reflection characteristic measurement stage for obtaining the curvature-dependent reflection characteristic including the influence of the curvature on the reflected light intensity,
A data input stage in which a computer inputs three-dimensional data indicating a three-dimensional shape of a virtual object;
A projection condition setting stage in which a computer sets illumination conditions, a viewpoint position, and a projection plane;
A curvature calculating step for calculating a curvature of the surface of the virtual object for a position of a predetermined sample point defined on the surface of the virtual object;
When a computer sticks a fiber sheet to the surface of a virtual object, the intensity of reflected light from the sample point to the viewpoint position is calculated in consideration of the curvature-dependent reflection characteristics corresponding to the curvature at the sample point position. A computation stage;
A pixel defining stage in which a computer defines a pixel having a pixel value corresponding to the intensity of the reflected light at the intersection of the reflected light from the sample point and the projection plane;
A projection data generation stage in which a computer generates two-dimensional projection data representing a projection image of a virtual object by a set of a large number of pixels defined for a large number of sample points;
Is to do.

(2) 本発明の第2の態様は、上述した第1の態様に係る表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法において、
曲率依存反射特性測定段階では、実在の繊維シートを実在の物体上に張り付ける際に、実在の繊維シート上に基準方向線を定義し、この基準方向線が実在の物体上でそれぞれ異なる方向を向くように複数通りの向きで張り付けるようにし、向きのファクターをもった曲率を定義し、曲率依存反射特性を、向きのファクターをもった個々の曲率ごとにそれぞれ求め、
データ入力段階では、仮想物体に対する繊維シートの張り付け向きに関する情報を併せて入力し、
曲率演算段階では、向きのファクターをもった曲率を求め、
反射光強度演算段階では、向きのファクターをもった曲率に対応する曲率依存反射特性を考慮して反射光強度を求めるようにしたものである。
(2) A second aspect of the present invention is a two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to the surface according to the first aspect described above.
In the curvature-dependent reflection characteristic measurement stage, when an actual fiber sheet is pasted on an actual object, a reference direction line is defined on the actual fiber sheet, and the reference direction line has different directions on the actual object. To be oriented in multiple orientations, define the curvature with the orientation factor, find the curvature-dependent reflection characteristics for each curvature with the orientation factor,
In the data input stage, input information on the direction of the fiber sheet attached to the virtual object.
In the curvature calculation stage, find the curvature with a factor of direction,
In the reflected light intensity calculation stage, the reflected light intensity is obtained in consideration of the curvature-dependent reflection characteristics corresponding to the curvature having the orientation factor.

(3) 本発明の第3の態様は、上述した第2の態様に係る表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法において、
曲率依存反射特性測定段階では、実在の物体の円柱側面に実在の繊維シートを所定の向きに張り付け、円柱の半径の逆数を用いて曲率σを定義し、円柱の中心軸を半径方向に投影することにより円柱側面上に得られる投影線と繊維シートの基準方向線とのなす角ξを当該曲率σについての曲率角度と定義し、個々の曲率σおよび個々の曲率角度ξの各組み合わせに対応する曲率依存反射特性をそれぞれ求め、
データ入力段階では、仮想物体上に張り付けられる繊維シートの基準方向線の向きに関する情報を入力し、
曲率演算段階では、所定のサンプル点の位置について、基準方向線の向きに関する情報を参照することにより、曲率σおよびこの曲率σに応じた湾曲方向と基準方向線とのずれを示す曲率角度ξを求め、
反射光強度演算段階では、曲率σおよび曲率角度ξの組み合わせに対応する曲率依存反射特性を考慮して反射光強度を求めるようにしたものである。
(3) A third aspect of the present invention is a two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to the surface according to the second aspect described above.
At the curvature-dependent reflection characteristic measurement stage, an actual fiber sheet is attached to the side of a cylinder of an actual object in a predetermined direction, the curvature σ is defined using the inverse of the radius of the cylinder, and the center axis of the cylinder is projected in the radial direction. The angle ξ formed by the projection line obtained on the cylindrical side surface and the reference direction line of the fiber sheet is defined as the curvature angle for the curvature σ, and corresponds to each combination of the individual curvature σ and the individual curvature angle ξ. Find the curvature-dependent reflection characteristics,
In the data input stage, information on the direction of the reference direction line of the fiber sheet attached on the virtual object is input,
In the curvature calculation stage, the curvature angle ξ indicating the deviation between the curvature direction and the reference direction line according to the curvature σ and the curvature direction σ is obtained by referring to the information on the direction of the reference direction line for the position of the predetermined sample point. Seeking
In the reflected light intensity calculation stage, the reflected light intensity is obtained in consideration of the curvature-dependent reflection characteristics corresponding to the combination of the curvature σ and the curvature angle ξ.

(4) 本発明の第4の態様は、上述した第3の態様に係る表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法において、
曲率依存反射特性測定段階では、uv二次元座標系上に定義された絵柄データT(u,v)で示される絵柄をもった実在の繊維シートを用いた測定を行うようにし、座標値u,vの値に応じた曲率依存反射特性を求め、
反射光強度演算段階では、サンプル点における入射照明光の強度をIiとしたときに、反射光強度Iを、座標値u,vおよび曲率パラメータσ,ξの関数として与えられる反射係数kを用いて、
I=k・Ii
なる式で求めるようにしたものである。
(4) A fourth aspect of the present invention is a two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to the surface according to the third aspect described above.
In the curvature dependent reflection characteristic measurement stage, measurement is performed using an actual fiber sheet having a pattern indicated by the pattern data T (u, v) defined on the uv two-dimensional coordinate system, and the coordinate value u, Obtain curvature-dependent reflection characteristics according to the value of v,
In the reflected light intensity calculation stage, assuming that the intensity of the incident illumination light at the sample point is Ii, the reflected light intensity I is used by using the reflection coefficient k given as a function of the coordinate values u and v and the curvature parameters σ and ξ. ,
I = k · Ii
It is obtained by the following formula.

(5) 本発明の第5の態様は、上述した第3の態様に係る表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法において、
反射光強度演算段階では、サンプル点における入射照明光の強度をIi、仮想物体表面上のサンプル点位置に立てた法線nと入射照明光とのなす角をα、拡散反射係数をkdとしたときに、反射光強度Iを、
I=kd・Ii・cos α
なる式で求め、拡散反射係数kdを、曲率パラメータσ,ξを考慮して決定するようにしたものである。
(5) A fifth aspect of the present invention is a two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to the surface according to the third aspect described above.
In the reflected light intensity calculation stage, the intensity of the incident illumination light at the sample point is Ii, the angle between the normal n standing at the sample point position on the virtual object surface and the incident illumination light is α, and the diffuse reflection coefficient is kd. Sometimes the reflected light intensity I is
I = kd ・ Ii ・ cos α
The diffuse reflection coefficient kd is determined in consideration of the curvature parameters σ and ξ.

(6) 本発明の第6の態様は、上述した第5の態様に係る表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法において、
曲率依存反射特性測定段階では、uv二次元座標系上に定義された絵柄データT(u,v)で示される絵柄をもった実在の繊維シートを用いた測定を行うようにし、座標値u,vの値に応じた曲率依存反射特性を求め、
反射光強度演算段階では、拡散反射係数kdを、座標値u,vおよび曲率パラメータσ,ξを考慮して決定するようにしたものである。
(6) A sixth aspect of the present invention is a two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to the surface according to the fifth aspect described above.
In the curvature dependent reflection characteristic measurement stage, measurement is performed using an actual fiber sheet having a pattern indicated by the pattern data T (u, v) defined on the uv two-dimensional coordinate system, and the coordinate value u, Obtain curvature-dependent reflection characteristics according to the value of v,
In the reflected light intensity calculation stage, the diffuse reflection coefficient kd is determined in consideration of the coordinate values u and v and the curvature parameters σ and ξ.

(7) 本発明の第7の態様は、上述した第3の態様に係る表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法において、
反射光強度演算段階では、サンプル点における入射照明光の強度をIi、仮想物体表面上のサンプル点位置に立てた法線nと入射照明光とのなす角をα、この角度αに依存した反射係数をk(α)、鏡面反射の鋭さを示すパラメータをβ、サンプル点における鏡面反射光の射出方向と視点方向とのなす角をγとしたときに、反射光強度Iを、
I=k(α)・Ii・cos βγ
なる式で求め、係数k(α)およびβを、曲率パラメータσ,ξを考慮して決定するようにしたものである。
(7) A seventh aspect of the present invention is a two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to the surface according to the third aspect described above.
In the reflected light intensity calculation stage, the intensity of the incident illumination light at the sample point is Ii, the angle between the normal n standing at the sample point position on the virtual object surface and the incident illumination light is α, and the reflection depends on this angle α. When the coefficient is k (α), the parameter indicating the sharpness of specular reflection is β, and the angle formed by the emission direction of the specular reflection light at the sample point and the viewpoint direction is γ, the reflected light intensity I is
I = k (α) · Ii · cos β γ
The coefficients k (α) and β are determined in consideration of the curvature parameters σ and ξ.

(8) 本発明の第8の態様は、上述した第7の態様に係る表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法において、
角度αに依存した反射係数をk(α)の代わりに、角度αに依存しない係数ksを用い、反射光強度Iを、
I=ks・Ii・cos βγ
なる式で求め、係数ksおよびβを、曲率パラメータσ,ξを考慮して決定するようにしたものである。
(8) According to an eighth aspect of the present invention, in the two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to the surface according to the seventh aspect described above,
Instead of k (α), the reflection coefficient depending on the angle α is changed to a coefficient ks that does not depend on the angle α, and the reflected light intensity I is
I = ks · Ii · cos β γ
The coefficients ks and β are determined in consideration of the curvature parameters σ and ξ.

(9) 本発明の第9の態様は、上述した第3の態様に係る表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法において、
反射光強度演算段階では、サンプル点における入射照明光の強度をIi、仮想物体表面上のサンプル点位置に立てた法線nと入射照明光とのなす角をθL、法線nに直交する直交平面上への入射照明光の投影像と直交平面上のサンプル点を通る基準線とのなす角度をφL、法線nと反射光とのなす角度をθV、直交平面上への反射光の投影像と基準線とのなす角度をφVとしたときに、反射光強度Iを、θL,φL,θV,φVおよび曲率パラメータσ,ξの関数として与えられる反射係数kbを用いて、
I=kb・Ii
なる式で求めるようにしたものである。
(9) A ninth aspect of the present invention is a two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to the surface according to the third aspect described above.
In the reflected light intensity calculation stage, the intensity of the incident illumination light at the sample point is Ii, the angle formed by the normal line n set at the sample point position on the virtual object surface and the incident illumination light is θL, and orthogonal to the normal line n The angle between the projected image of the incident illumination light on the plane and the reference line passing through the sample point on the orthogonal plane is φL, the angle between the normal n and the reflected light is θV, and the reflected light is projected on the orthogonal plane When the angle formed by the image and the reference line is φV, the reflected light intensity I is expressed using θL, φL, θV, φV and the reflection coefficient kb given as a function of the curvature parameters σ, ξ,
I = kb · Ii
It is obtained by the following formula.

(10) 本発明の第10の態様は、上述した第3の態様に係る表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法において、
曲率依存反射特性測定段階では、uv二次元座標系上に定義された絵柄データT(u,v)で示される絵柄をもった実在の繊維シートを用いた測定を行うようにし、座標値u,vの値に応じた曲率依存反射特性を求め、
反射光強度演算段階では、サンプル点における入射照明光の強度をIi、仮想物体表面上のサンプル点位置に立てた法線nと入射照明光とのなす角をθL、法線nに直交する直交平面上への入射照明光の投影像と直交平面上のサンプル点を通る基準線とのなす角度をφL、法線nと反射光とのなす角度をθV、直交平面上への反射光の投影像と基準線とのなす角度をφVとしたときに、反射光強度Iを、θL,φL,θV,φV,座標値u,vおよび曲率パラメータσ,ξの関数として与えられる反射係数kbを用いて、
I=kb・Ii
なる式で求めるようにしたものである。
(10) A tenth aspect of the present invention is a two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to the surface according to the third aspect described above.
In the curvature dependent reflection characteristic measurement stage, measurement is performed using an actual fiber sheet having a pattern indicated by the pattern data T (u, v) defined on the uv two-dimensional coordinate system, and the coordinate value u, Obtain curvature-dependent reflection characteristics according to the value of v,
In the reflected light intensity calculation stage, the intensity of the incident illumination light at the sample point is Ii, the angle formed by the normal line n set at the sample point position on the virtual object surface and the incident illumination light is θL, and orthogonal to the normal line n The angle between the projected image of the incident illumination light on the plane and the reference line passing through the sample point on the orthogonal plane is φL, the angle between the normal n and the reflected light is θV, and the reflected light is projected on the orthogonal plane When the angle between the image and the reference line is φV, the reflected light intensity I is used as a reflection coefficient kb given as a function of θL, φL, θV, φV, coordinate values u, v, and curvature parameters σ, ξ. And
I = kb · Ii
It is obtained by the following formula.

(11) 本発明の第11の態様は、上述した第9または第10の態様に係る表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法において、
曲率依存反射特性測定段階では、照明条件および観察方向を変化させることにより、角度θL,φLで定義される入射照明光の向きおよび角度θV,φVで定義される反射光の向きを複数通りに変えた測定を行い、曲率依存反射特性を、角度θL,φL,θV,φVの組み合わせごとにそれぞれ求めるようにし、
反射光強度演算段階では、演算対象となるサンプル点についての入射照明光の向きを示す角度θL,φLおよび反射光の向きを示す角度θV,φVの組み合わせに対応した曲率依存反射特性を用いた演算を行うようにしたものである。
(11) An eleventh aspect of the present invention is a two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to the surface according to the ninth or tenth aspect described above.
At the curvature-dependent reflection characteristic measurement stage, by changing the illumination conditions and the observation direction, the direction of the incident illumination light defined by the angles θL and φL and the direction of the reflected light defined by the angles θV and φV are changed in a plurality of ways. The curvature-dependent reflection characteristics are obtained for each combination of angles θL, φL, θV, and φV,
In the reflected light intensity calculation stage, calculation using curvature-dependent reflection characteristics corresponding to the combinations of the angles θL and φL indicating the direction of the incident illumination light and the angles θV and φV indicating the direction of the reflected light at the sample point to be calculated. Is to do.

(12) 本発明の第12の態様は、上述した第1〜第11の態様に係る表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法において、
投影条件設定段階で、複数の光源を有する照明条件を設定し、
反射光強度演算段階で、1つのサンプル点から視点位置に向かう反射光の強度を、複数の光源のそれぞれからの入射照明光に基づいて発生する各反射光強度の総和として求めるようにしたものである。
(12) A twelfth aspect of the present invention is a two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to the surface according to the first to eleventh aspects described above.
In the projection condition setting stage, set illumination conditions with multiple light sources,
In the reflected light intensity calculation stage, the intensity of reflected light from one sample point toward the viewpoint position is obtained as the sum of the reflected light intensities generated based on the incident illumination light from each of a plurality of light sources. is there.

(13) 本発明の第13の態様は、上述した第1〜第12の態様に係る表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法において、
データ入力段階では、仮想物体の立体形状を多角形の集合体として入力し、
曲率演算段階で、特定のサンプル点Qについての曲率を求める際に、当該特定のサンプル点を含むJ個の辺を有する着目多角形について、当該着目多角形とこれに隣接する複数J個の隣接多角形との間の仮想物体の内側についての形成角ω1〜ωJをそれぞれ求め、第j番目の隣接多角形との間の境界を形成する第j番目の辺に関する曲率として、第j番目の形成角ωjが180°に近くなればなるほど小さくなり、かつ、着目多角形および第j番目の隣接多角形の大きさが大きくなればなるほど小さくなるような絶対値をもち、第j番目の形成角ωjと180°との大小関係に応じた符号を有する曲率σjを定義し、第1番目の辺〜第J番目の辺についてそれぞれ曲率σ1〜σJを定義し、特定のサンプル点と第j番目の辺との距離が短ければ短いほど、第j番目の曲率σjの影響が大きくなるように、J個の曲率σ1〜σJを合成することにより、サンプル点Qについての曲率σQを求めるようにしたものである。
(13) A thirteenth aspect of the present invention is a two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to the surface according to the first to twelfth aspects described above.
In the data input stage, the solid shape of the virtual object is input as a collection of polygons,
When obtaining the curvature for a specific sample point Q in the curvature calculation stage, for the target polygon having J sides including the specific sample point, the target polygon and a plurality of J adjacent to the target polygon are adjacent to the target polygon. The formation angles ω1 to ωJ about the inside of the virtual object between the polygon and the polygon are obtained, respectively, and the jth formation is used as the curvature with respect to the jth side forming the boundary with the jth adjacent polygon. The j-th forming angle ωj has an absolute value that decreases as the angle ωj approaches 180 ° and decreases as the size of the target polygon and the j-th adjacent polygon increases. And a curvature σj having a sign corresponding to the magnitude relationship between and 180 °, and the curvatures σ1 to σJ are defined for the first side to the Jth side, respectively, and a specific sample point and the jth side Short if the distance to is short More, so that the influence of the j-th curvature σj increases, by synthesizing the J curvature Shiguma1~shigumaJ, is obtained so as to obtain a curvature σQ for sample point Q.

(14) 本発明の第14の態様は、上述した第13の態様に係る表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法において、
曲率依存反射特性測定段階では、実在の繊維シートを実在の物体上に張り付ける際に、実在の繊維シート上に基準方向線を定義し、この基準方向線が実在の物体上でそれぞれ異なる方向を向くように複数通りの向きで張り付けるようにし、向きのファクターをもった曲率を定義し、曲率依存反射特性を、向きのファクターをもった個々の曲率ごとにそれぞれ求め、
データ入力段階では、基準方向線に関する情報を併せて入力し、
曲率演算段階では、基準方向線と着目多角形の第1番目の辺〜第J番目の辺のそれぞれとのなす角ξ1〜ξJを、各辺についての曲率角度としてそれぞれ求め、サンプル点Qと第j番目の辺との距離が短ければ短いほど、第j番目の曲率角度ξjの影響が大きくなるように、J個の曲率角度ξ1〜ξJを合成することにより、サンプル点Qについての曲率角度ξQを求め、
反射光強度演算段階では、曲率角度ξQで示される向きのファクターをもった曲率に対応する曲率依存反射特性を考慮して反射光強度を求めるようにしたものである。
(14) A fourteenth aspect of the present invention is a two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to the surface according to the thirteenth aspect described above.
In the curvature-dependent reflection characteristic measurement stage, when an actual fiber sheet is pasted on an actual object, a reference direction line is defined on the actual fiber sheet, and the reference direction line has different directions on the actual object. To be oriented in multiple orientations, define the curvature with the orientation factor, find the curvature-dependent reflection characteristics for each curvature with the orientation factor,
At the data input stage, input information on the reference direction line together,
In the curvature calculation stage, angles ξ1 to ξJ formed by the reference direction line and each of the first side to the Jth side of the target polygon are obtained as curvature angles for each side, and the sample point Q and The curvature angle ξQ for the sample point Q is synthesized by combining the J curvature angles ξ1 to ξJ so that the influence of the jth curvature angle ξj increases as the distance to the jth side becomes shorter. Seeking
In the reflected light intensity calculation stage, the reflected light intensity is obtained in consideration of the curvature-dependent reflection characteristics corresponding to the curvature having the factor of the direction indicated by the curvature angle ξQ.

(15) 本発明の第15の態様は、上述した第1〜第12の態様に係る表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法において、
データ入力段階では、仮想物体の立体形状を三角形の集合体として入力し、
曲率演算段階で、特定のサンプル点Qについての曲率を求める際に、当該特定のサンプル点を含む着目三角形Tqについて、当該着目三角形Tqと、辺A,B,Cを境界としてこれに隣接する3個の隣接三角形Ta,Tb,Tcとの間の仮想物体の内側についての形成角ωa,ωb,ωcをそれぞれ求め、辺Aに関する曲率として、形成角ωaが180°に近くなればなるほど小さくなり、かつ、着目三角形Tqおよび隣接三角形Taの大きさが大きくなればなるほど小さくなるような絶対値をもち、形成角ωaと180°との大小関係に応じた符号を有する曲率σaを定義し、辺Bに関する曲率として、形成角ωbが180°に近くなればなるほど小さくなり、かつ、着目三角形Tqおよび隣接三角形Tbの大きさが大きくなればなるほど小さくなるような絶対値をもち、形成角ωbと180°との大小関係に応じた符号を有する曲率σbを定義し、辺Cに関する曲率として、形成角ωcが180°に近くなればなるほど小さくなり、かつ、着目三角形Tqおよび隣接三角形Tcの大きさが大きくなればなるほど小さくなるような絶対値をもち、形成角ωcと180°との大小関係に応じた符号を有する曲率σcを定義し、サンプル点Qと辺Aとの距離が短ければ短いほど曲率σaの影響が大きくなり、サンプル点Qと辺Bとの距離が短ければ短いほど曲率σbの影響が大きくなり、サンプル点Qと辺Cとの距離が短ければ短いほど曲率σcの影響が大きくなるように、曲率σa,σb,σcを合成することにより、サンプル点Qについての曲率σQを求めるようにしたものである。
(15) A fifteenth aspect of the present invention is a two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to the surface according to the first to twelfth aspects described above.
In the data input stage, the three-dimensional shape of the virtual object is input as a collection of triangles,
When calculating the curvature for a specific sample point Q in the curvature calculation stage, the target triangle Tq including the specific sample point is adjacent to the target triangle Tq and sides A, B, and C as boundaries. The formation angles ωa, ωb, and ωc about the inside of the virtual object between the adjacent triangles Ta, Tb, and Tc are respectively obtained, and the curvature with respect to the side A becomes smaller as the formation angle ωa approaches 180 °, In addition, a curvature σa having an absolute value that decreases as the size of the target triangle Tq and the adjacent triangle Ta increases, and having a sign corresponding to the magnitude relationship between the formation angle ωa and 180 °, is defined as side B As for the curvature, the smaller the formation angle ωb is closer to 180 °, the smaller the curvature is, and the smaller the size of the target triangle Tq and the adjacent triangle Tb is. And the curvature σb having a sign corresponding to the magnitude relationship between the forming angle ωb and 180 ° is defined, and the curvature with respect to the side C becomes smaller as the forming angle ωc approaches 180 °, And defining a curvature σc having an absolute value that decreases as the size of the target triangle Tq and the adjacent triangle Tc increases, and having a sign corresponding to the magnitude relationship between the formation angle ωc and 180 °, The shorter the distance between Q and side A, the greater the effect of curvature σa, and the shorter the distance between sample point Q and side B, the greater the effect of curvature σb. The curvature σQ for the sample point Q is obtained by combining the curvatures σa, σb, and σc so that the influence of the curvature σc increases as the distance becomes shorter.

(16) 本発明の第16の態様は、上述した第15の態様に係る表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法において、
辺Aに関する曲率を定義する際に、着目三角形Tqの辺Aに対する対角から辺Aに下ろした垂線の長さhqaと、隣接三角形Taの辺Aに対する対角から辺Aに下ろした垂線の長さhaと、を求め、平面上に、「長さhqaをもった線分」と「長さhaをもった線分」とを、それぞれの一端が接続点Jaで接続され、かつ、接続点Jaにおける両線分のなす角が形成角ωaとなるように配置し、「長さhqaをもった線分」の垂直二等分線と「長さhaをもった線分」の垂直二等分線との交点Oaと接続点Jaとの距離Raの逆数を、辺Aに関する曲率σaの絶対値と定義し、
辺Bに関する曲率を定義する際に、着目三角形Tqの辺Bに対する対角から辺Bに下ろした垂線の長さhqbと、隣接三角形Tbの辺Bに対する対角から辺Bに下ろした垂線の長さhbと、を求め、平面上に、「長さhqbをもった線分」と「長さhbをもった線分」とを、それぞれの一端が接続点Jbで接続され、かつ、接続点Jbにおける両線分のなす角が形成角ωbとなるように配置し、「長さhqbをもった線分」の垂直二等分線と「長さhbをもった線分」の垂直二等分線との交点Obと接続点Jbとの距離Rbの逆数を、辺Bに関する曲率σbの絶対値と定義し、
辺Cに関する曲率を定義する際に、着目三角形Tqの辺Cに対する対角から辺Cに下ろした垂線の長さhqcと、隣接三角形Tcの辺Cに対する対角から辺Cに下ろした垂線の長さhcと、を求め、平面上に、「長さhqcをもった線分」と「長さhcをもった線分」とを、それぞれの一端が接続点Jcで接続され、かつ、接続点Jcにおける両線分のなす角が形成角ωcとなるように配置し、「長さhqcをもった線分」の垂直二等分線と「長さhcをもった線分」の垂直二等分線との交点Ocと接続点Jcとの距離Rcの逆数を、辺Cに関する曲率σcの絶対値と定義するようにしたものである。
(16) A sixteenth aspect of the present invention is a two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to the surface according to the fifteenth aspect described above.
When defining the curvature with respect to the side A, the length hqa of the perpendicular line from the diagonal to the side A of the triangle Tq of interest to the side A and the length of the perpendicular line from the diagonal to the side A of the adjacent triangle Ta to the side A And a line segment having a length hqa and a line segment having a length ha are connected to each other at a connection point Ja, and a connection point is obtained. The angle between both line segments in Ja is arranged to be the formation angle ωa, and the vertical bisector of “line segment with length hqa” and the vertical bisector of “line segment with length ha” The reciprocal of the distance Ra between the intersection Oa and the connection point Ja with the dividing line is defined as the absolute value of the curvature σa with respect to the side A,
When defining the curvature with respect to the side B, the length hqb of the perpendicular line from the diagonal of the triangle Tq to the side B to the side B and the length of the perpendicular line from the diagonal to the side B of the adjacent triangle Tb to the side B Hb, and “on a plane, a line segment having a length hqb” and “a line segment having a length hb” are connected to each other at a connection point Jb. Arranged so that the angle formed by both line segments in Jb is the forming angle ωb, the vertical bisector of “line segment having length hqb” and the vertical bisector of “line segment having length hb” The reciprocal of the distance Rb between the intersection Ob with the segment and the connection point Jb is defined as the absolute value of the curvature σb with respect to the side B,
When defining the curvature with respect to the side C, the length hqc of the perpendicular line from the diagonal to the side C of the triangle Tq of interest to the side C and the length of the perpendicular line from the diagonal to the side C of the adjacent triangle Tc to the side C The length hc is obtained, and one end of each of the “line segment having the length hqc” and the “line segment having the length hc” is connected at the connection point Jc on the plane, and the connection point Arranged so that the angle formed by both line segments in Jc is the formation angle ωc, the vertical bisector of “line segment having length hqc” and the vertical bisector of “line segment having length hc” The reciprocal of the distance Rc between the intersection Oc with the segment and the connection point Jc is defined as the absolute value of the curvature σc with respect to the side C.

(17) 本発明の第17の態様は、上述した第15または第16の態様に係る表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法において、
サンプル点Qについての曲率σQを求める際に、着目三角形Tqの辺Aに対する対角とサンプル点Qとの距離をLa、着目三角形Tqの辺Bに対する対角とサンプル点Qとの距離をLb、着目三角形Tqの辺Cに対する対角とサンプル点Qとの距離をLcとしたときに、
σQ=(La・σa+Lb・σb+Lc・σc)/(La+Lb+Lc)
なる演算を行うようにしたものである。
(17) A seventeenth aspect of the present invention is a two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to the surface according to the fifteenth or sixteenth aspect described above.
When obtaining the curvature σQ for the sample point Q, the distance between the diagonal of the target triangle Tq with respect to the side A and the sample point Q is La, the distance between the diagonal of the target triangle Tq with respect to the side B and the sample point Q is Lb, When the distance between the diagonal to the side C of the triangle of interest Tq and the sample point Q is Lc,
σQ = (La · σa + Lb · σb + Lc · σc) / (La + Lb + Lc)
The operation is performed as follows.

(18) 本発明の第18の態様は、上述した第15または第16の態様に係る表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法において、
サンプル点Qについての曲率σQを求める際に、サンプル点Qから辺Aに下ろした垂線と、サンプル点Qから辺Bに下ろした垂線と、サンプル点Qから辺Cに下ろした垂線と、によって、着目三角形Tqを3つの領域に分割し、辺Aに対する対角を含む領域の面積をUa、辺Bに対する対角を含む領域の面積をUb、辺Cに対する対角を含む領域の面積をUcとしたときに、
σQ=(Ua・σa+Ub・σb+Uc・σc)/(Ua+Ub+Uc)
なる演算を行うようにしたものである。
(18) An eighteenth aspect of the present invention is a two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to the surface according to the fifteenth or sixteenth aspect described above.
In determining the curvature σQ for the sample point Q, a perpendicular line from the sample point Q to the side A, a perpendicular line from the sample point Q to the side B, and a perpendicular line from the sample point Q to the side C, The target triangle Tq is divided into three regions, the area of the region including the diagonal to the side A is Ua, the area of the region including the diagonal to the side B is Ub, and the area of the region including the diagonal to the side C is Uc. When
σQ = (Ua · σa + Ub · σb + Uc · σc) / (Ua + Ub + Uc)
The operation is performed as follows.

(19) 本発明の第19の態様は、上述した第15〜第18の態様に係る表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法において、
曲率依存反射特性測定段階では、実在の繊維シートを実在の物体上に張り付ける際に、実在の繊維シート上に基準方向線を定義し、この基準方向線が実在の物体上でそれぞれ異なる方向を向くように複数通りの向きで張り付けるようにし、向きのファクターをもった曲率を定義し、曲率依存反射特性を、向きのファクターをもった個々の曲率ごとにそれぞれ求め、
データ入力段階では、基準方向線に関する情報を併せて入力し、
曲率演算段階では、基準方向線と着目三角形の辺A,辺B,辺Cのそれぞれとのなす角ξa,ξb,ξcを、各辺についての曲率角度としてそれぞれ求め、サンプル点Qと辺Aとの距離が短ければ短いほど曲率角度ξaの影響が大きくなり、サンプル点Qと辺Bとの距離が短ければ短いほど曲率角度ξbの影響が大きくなり、サンプル点Qと辺Cとの距離が短ければ短いほど曲率角度ξcの影響が大きくなるように、曲率角度ξa,ξb,ξcを合成することにより、サンプル点Qについての曲率角度ξQを求め、
反射光強度演算段階で、サンプル点Qについての反射光強度を求める際に、曲率角度ξQなる向きのファクターをもった曲率σQを用いて、対応する曲率依存反射特性を決定するようにしたものである。
(19) A nineteenth aspect of the present invention is a two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to the surface according to the fifteenth to eighteenth aspects described above.
In the curvature-dependent reflection characteristic measurement stage, when an actual fiber sheet is pasted on an actual object, a reference direction line is defined on the actual fiber sheet, and the reference direction line has different directions on the actual object. To be oriented in multiple orientations, define the curvature with the orientation factor, find the curvature-dependent reflection characteristics for each curvature with the orientation factor,
At the data input stage, input information on the reference direction line together,
In the curvature calculation stage, angles ξa, ξb, and ξc formed by the reference direction line and each of the sides A, B, and C of the target triangle are respectively obtained as the curvature angles for the respective sides, and the sample point Q, side A, and The shorter the distance, the greater the influence of the curvature angle ξa, and the shorter the distance between the sample point Q and the side B, the greater the influence of the curvature angle ξb, and the shorter the distance between the sample point Q and the side C. The curvature angle ξQ for the sample point Q is obtained by synthesizing the curvature angles ξa, ξb, and ξc so that the influence of the curvature angle ξc becomes larger as the length becomes shorter.
When calculating the reflected light intensity for the sample point Q in the reflected light intensity calculation stage, the corresponding curvature-dependent reflection characteristic is determined using the curvature σQ having a factor in the direction of the curvature angle ξQ. is there.

(20) 本発明の第20の態様は、上述した第19の態様に係る表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法において、
サンプル点Qについての曲率角度ξQを求める際に、着目三角形Tqの辺Aに対する対角とサンプル点Qとの距離をLa、着目三角形Tqの辺Bに対する対角とサンプル点Qとの距離をLb、着目三角形Tqの辺Cに対する対角とサンプル点Qとの距離をLcとしたときに、
ξQ=(La・ξa+Lb・ξb+Lc・ξc)/(La+Lb+Lc)
なる演算を行うようにしたものである。
(20) A twentieth aspect of the present invention is a two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to the surface according to the nineteenth aspect described above.
When obtaining the curvature angle ξQ for the sample point Q, the distance between the diagonal of the target triangle Tq with respect to the side A and the sample point Q is La, and the distance between the diagonal of the target triangle Tq with respect to the side B and the sample point Q is Lb. When the distance between the diagonal to the side C of the triangle Tq of interest and the sample point Q is Lc,
ξQ = (La · ξa + Lb · ξb + Lc · ξc) / (La + Lb + Lc)
The operation is performed as follows.

(21) 本発明の第21の態様は、上述した第19の態様に係る表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法において、
サンプル点Qについての曲率角度ξQを求める際に、サンプル点Qから辺Aに下ろした垂線と、サンプル点Qから辺Bに下ろした垂線と、サンプル点Qから辺Cに下ろした垂線と、によって、着目三角形Tqを3つの領域に分割し、辺Aに対する対角を含む領域の面積をUa、辺Bに対する対角を含む領域の面積をUb、辺Cに対する対角を含む領域の面積をUcとしたときに、
σQ=(Ua・ξa+Ub・ξb+Uc・ξc)/(Ua+Ub+Uc)
なる演算を行うようにしたものである。
(21) According to a twenty-first aspect of the present invention, in the two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to the surface according to the nineteenth aspect described above,
When determining the curvature angle ξQ for the sample point Q, a perpendicular line from the sample point Q to the side A, a perpendicular line from the sample point Q to the side B, and a perpendicular line from the sample point Q to the side C The target triangle Tq is divided into three regions, the area of the region including the diagonal to the side A is Ua, the area of the region including the diagonal to the side B is Ub, and the area of the region including the diagonal to the side C is Uc And when
σQ = (Ua · ξa + Ub · ξb + Uc · ξc) / (Ua + Ub + Uc)
The operation is performed as follows.

(22) 本発明の第22の態様は、上述した第1〜第12の態様に係る表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法において、
データ入力段階では、仮想物体の立体形状を、数式およびこの数式に用いられているパラメータの値によって表現されるパラメトリック曲面として入力し、
曲率演算段階で、特定のサンプル点Qについての曲率を、数式およびパラメータの値を用いた演算により求めるようにしたものである。
(22) A twenty-second aspect of the present invention is a two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to the surface according to the first to twelfth aspects described above.
In the data input stage, the three-dimensional shape of the virtual object is input as a parametric surface represented by a mathematical formula and the parameter value used in the mathematical formula,
In the curvature calculation stage, the curvature for a specific sample point Q is obtained by calculation using mathematical formulas and parameter values.

(23) 本発明の第23の態様は、上述した第1〜第22の態様に係る表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法における曲率依存反射特性測定段階以外の各段階をコンピュータに実行させるために、コンピュータプログラムを用意するようにしたものである。   (23) A twenty-third aspect of the present invention is a method other than the curvature-dependent reflection characteristic measurement step in the two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object having a fiber sheet attached to the surface according to the first to twenty-second aspects described above. A computer program is prepared for causing a computer to execute each stage.

(24) 本発明の第24の態様は、物体の三次元データに基づいて、当該物体の表面に繊維シートを張り付け、これを所定の視点から観察したときに得られる投影画像を示す二次元データを生成する、表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成装置を、
外部から与えられる種々のデータを入力するデータ入力部と、
データ入力部から入力された、仮想物体の立体形状を示す三次元データを格納する三次元データ格納部と、
データ入力部から入力された、繊維シートについての「曲率が反射光強度に及ぼす影響」を含んだ曲率依存反射特性を格納する曲率依存反射特性格納部と、
データ入力部から入力されたデータに基づき、照明条件、視点位置、投影平面を設定する投影条件設定部と、
三次元データに基づいて、仮想物体の表面上に定義された所定のサンプル点の位置について、仮想物体表面の曲率を求める曲率演算部と、
繊維シートを仮想物体の表面に張り付けた場合に、サンプル点から視点位置に向かう反射光の強度を、三次元データ、照明条件、視点位置、当該サンプル点位置における曲率に対応する曲率依存反射特性を考慮して求める反射光強度演算部と、
サンプル点からの反射光と投影平面との交点位置に、反射光の強度に応じた画素値をもつ画素を定義する画素定義部と、
多数のサンプル点について定義された多数の画素の集合を、仮想物体の投影画像を示す二次元投影データとして格納する投影データ格納部と、
によって構成するようにしたものである。
(24) According to a twenty-fourth aspect of the present invention, two-dimensional data indicating a projection image obtained when a fiber sheet is attached to the surface of the object based on the three-dimensional data of the object and observed from a predetermined viewpoint A two-dimensional image generation device based on a three-dimensional virtual object with a fiber sheet attached to the surface,
A data input unit for inputting various data given from the outside;
A three-dimensional data storage unit that stores three-dimensional data that is input from the data input unit and indicates the three-dimensional shape of the virtual object;
A curvature-dependent reflection characteristic storage unit that stores a curvature-dependent reflection characteristic that includes “the influence of the curvature on the reflected light intensity” input from the data input unit;
A projection condition setting unit for setting illumination conditions, a viewpoint position, and a projection plane based on data input from the data input unit;
A curvature calculator that calculates the curvature of the surface of the virtual object with respect to the position of the predetermined sample point defined on the surface of the virtual object based on the three-dimensional data;
When a fiber sheet is attached to the surface of a virtual object, the intensity of the reflected light from the sample point to the viewpoint position is expressed by three-dimensional data, illumination conditions, the viewpoint position, and a curvature-dependent reflection characteristic corresponding to the curvature at the sample point position. A reflected light intensity calculation unit to be determined in consideration;
A pixel definition unit that defines a pixel having a pixel value corresponding to the intensity of the reflected light at the intersection of the reflected light from the sample point and the projection plane;
A projection data storage unit that stores a set of a large number of pixels defined for a large number of sample points as two-dimensional projection data indicating a projection image of a virtual object;
It is made up by.

(25) 本発明の第25の態様は、上述した第24の態様に係る表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成装置において、
データ入力部に、繊維シートを仮想物体に張り付けたときに、繊維シート上に定義された基準方向線の向きに関する情報を入力する機能をもたせ、
曲率依存反射特性格納部に、曲率と、この曲率に応じた湾曲方向と基準方向線とのずれを示す曲率角度と、についての種々の組み合わせにそれぞれ対応する曲率依存反射特性を格納する機能をもたせ、
曲率演算部に、サンプル点位置における曲率とともに曲率角度を求める機能をもたせ、
反射光強度演算部に、サンプル点位置における曲率および曲率角度に対応する曲率依存反射特性を考慮して、反射光強度を求める機能をもたせるようにしたものである。
(25) A twenty-fifth aspect of the present invention is a two-dimensional image generation device based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to the surface according to the twenty-fourth aspect described above.
When the fiber sheet is attached to the virtual object, the data input unit has a function of inputting information on the direction of the reference direction line defined on the fiber sheet,
The curvature-dependent reflection characteristic storage unit has a function of storing curvature-dependent reflection characteristics corresponding to various combinations of the curvature and the curvature angle indicating the deviation between the bending direction corresponding to the curvature and the reference direction line. ,
The curvature calculator has a function to calculate the curvature angle along with the curvature at the sample point position.
The reflected light intensity calculation unit is provided with a function for obtaining the reflected light intensity in consideration of the curvature dependent reflection characteristics corresponding to the curvature and the curvature angle at the sample point position.

本発明に係る二次元画像生成方法および生成装置によれば、繊維シートを張り付けた仮想物体の各部からの反射光強度を演算する際に、当該各部の曲率を考慮した演算を行うようにしたため、繊維の質感が十分に表現された二次元画像を生成することが可能になる。   According to the two-dimensional image generation method and generation device according to the present invention, when calculating the reflected light intensity from each part of the virtual object pasted with the fiber sheet, the calculation considering the curvature of each part is performed. It is possible to generate a two-dimensional image in which the texture of the fiber is sufficiently expressed.

以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。   Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiments.

<<< §1.本発明の基本概念 >>>
本発明は、コンピュータを用いたレンダリング処理に係るものであり、特に、表面に繊維シート(布などの繊維質材料からなるシート)を張り付けた三次元仮想物体についてのレンダリング処理に係るものである。ここでは、本発明に係るレンダリング処理の基本概念を説明する。
<<< §1. Basic concept of the present invention >>
The present invention relates to a rendering process using a computer, and particularly relates to a rendering process for a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet (a sheet made of a fibrous material such as cloth) is attached to the surface. Here, the basic concept of rendering processing according to the present invention will be described.

まず、図1(a) に示すような三次元仮想物体10を、所定の視点位置から観察した場合に得られる二次元画像を生成する処理を考えよう。この仮想物体10は、直方体状の立体であり、実際には全6面を有しているが、得られた二次元画像上には、図示のとおり上面11、前面12,側面13の3面のみが現れている。レンダリング処理は、仮想物体10の三次元データに基づいて、図示のような二次元画像を生成する処理であり、仮想物体10の三次元データをコンピュータに入力し、照明条件(光源の種類や位置)、視点位置、投影平面を設定した上で、光源からの照明光が、仮想物体10の表面各部から反射して視点位置方向へ向かう光学現象をシミュレートする処理ということができる。所定の投影平面上において、仮想物体10の表面各部からの反射光強度分布を演算することにより、この投影平面上に二次元画像を得ることができる。   First, let us consider a process of generating a two-dimensional image obtained when a three-dimensional virtual object 10 as shown in FIG. 1A is observed from a predetermined viewpoint position. The virtual object 10 is a rectangular parallelepiped solid and actually has all six surfaces. However, on the obtained two-dimensional image, three surfaces of an upper surface 11, a front surface 12, and a side surface 13 as illustrated. Only appears. The rendering process is a process of generating a two-dimensional image as shown in the figure based on the three-dimensional data of the virtual object 10, and the three-dimensional data of the virtual object 10 is input to the computer, and the illumination condition (the type and position of the light source) ), A process of simulating an optical phenomenon in which the illumination light from the light source is reflected from each part of the surface of the virtual object 10 toward the viewpoint position after setting the viewpoint position and the projection plane. By calculating the reflected light intensity distribution from each part of the surface of the virtual object 10 on a predetermined projection plane, a two-dimensional image can be obtained on the projection plane.

一方、図1(b) に示す仮想物体20は、図1(a) に示す仮想物体10の表面に、繊維シートを張り付けたものである。図示のとおり、得られた二次元画像上には、上面21、前面22,側面23の3面が現れているが、いずれも繊維シートを張り付けた面となっている。このように、三次元仮想物体の表面に、何らかの二次元シートを張り付けた状態を示すレンダリング処理は、通常、テクスチャマッピングの手法を利用して行われる。すなわち、二次元シートの絵柄情報を二次元テクスチャデータ(二次元の反射特性分布を示すデータ)として用意しておき、仮想物体の表面に、このテクスチャデータを張り付けた状態で、各部の反射率を演算する処理が行われる。テクスチャデータとして、繊維1本1本の濃淡が表現された絵柄データを用意しておけば、得られる二次元画像上にも、繊維の質感が表現されることになる。   On the other hand, the virtual object 20 shown in FIG. 1B is obtained by attaching a fiber sheet to the surface of the virtual object 10 shown in FIG. As shown in the figure, on the obtained two-dimensional image, three surfaces of an upper surface 21, a front surface 22, and a side surface 23 appear, and all are surfaces to which a fiber sheet is attached. As described above, rendering processing that indicates a state in which a two-dimensional sheet is pasted on the surface of a three-dimensional virtual object is usually performed using a texture mapping technique. In other words, the pattern information of the two-dimensional sheet is prepared as two-dimensional texture data (data indicating the two-dimensional reflection characteristic distribution), and the reflectance of each part is set with this texture data attached to the surface of the virtual object. Processing to calculate is performed. If pattern data representing the density of each fiber is prepared as texture data, the texture of the fiber is also expressed on the obtained two-dimensional image.

しかしながら、前述したとおり、従来の一般的なテクスチャマッピングの手法を用いた場合、実際の繊維シートのもつ素材の特徴を十分に表現することが困難である。このため、CGにより生成された二次元画像は、実物の写真画像に比べると、繊維の質感が不自然に見え、リアルな臨場感に乏しい結果となる。   However, as described above, when the conventional general texture mapping method is used, it is difficult to sufficiently express the characteristics of the material of the actual fiber sheet. For this reason, the two-dimensional image generated by CG looks unnatural in the texture of the fiber compared to a real photographic image, resulting in poor realism.

そこで、本願発明者は、繊維シートを張り付けた物体の二次元画像をCGで生成した場合に、十分な繊維質表現を行うことができない原因をいろいろな方法で探求してみた。その結果、ソファなどの家具や自動車のシートなどについては、特に、繊維質表現の不自然さが顕著になる傾向があることがわかった。更に技術的な検証・考察を重ねることにより、次の2つの事実に気がついた。   Therefore, the inventor of the present application has searched for the cause of the inability to perform sufficient fiber expression when a two-dimensional image of an object with a fiber sheet attached thereto is generated by CG. As a result, it was found that the unnaturalness of fiber expression tends to be particularly noticeable for furniture such as sofas and automobile seats. Through further technical verification and consideration, I noticed the following two facts.

第1の事実は、繊維シートを仮想物体の平面に張り付けた場合より、曲面に張り付けた場合の方が、不自然さがより顕著であるという点である。たとえば、図1(a) に示すような平面のみからなる仮想物体10よりも、図2(a) に示すような曲面を含む仮想物体30の方が、不自然さが顕著になる。仮想物体30には、上面31と側面32とが現れているが、このうちの上面31は曲面を構成している。ここで、図2(b) に示すように、表面に繊維シートを張り付けた仮想物体40を用意して、従来の一般的な方法でレンダリング処理を行った場合、平面からなる側面42の繊維質表現よりも、曲面からなる上面41の繊維質表現の方が不自然に見える傾向にあることが判明した。   The first fact is that unnaturalness is more conspicuous when the fiber sheet is attached to a curved surface than when the fiber sheet is attached to the plane of the virtual object. For example, the virtual object 30 including a curved surface as shown in FIG. 2 (a) is more unnatural than the virtual object 10 consisting only of a plane as shown in FIG. 1 (a). An upper surface 31 and a side surface 32 appear on the virtual object 30, and the upper surface 31 of these has a curved surface. Here, as shown in FIG. 2 (b), when a virtual object 40 with a fiber sheet attached to the surface is prepared and rendering processing is performed by a conventional general method, the fiber on the side surface 42 formed of a plane is obtained. It was found that the fiber representation of the upper surface 41 made of a curved surface tends to look unnatural rather than the representation.

第2の事実は、繊維質表現が不自然になるのは、特に、デニム、玉虫織り、タオル、ビロードなどのパイル地といった繊維シートを張り付けた場合に顕著であるという点である。これらの生地に共通するのは、表面が植毛構造をなしていたり、視野に投影される縦糸と横糸との面積比が固定されていなかったりして、生地を曲げると、表面の構造に変化が生じるという点である。   The second fact is that the fiber expression becomes unnatural particularly when a fiber sheet such as a pile fabric such as denim, iridescent weave, towel or velvet is attached. Common to these fabrics is that the surface has a flocked structure, or the area ratio between the warp and weft projected onto the field of view is not fixed. It occurs.

たとえば、図2(b) に示す例の場合、生地を側面42(平面)に張り付けた場合を基準の状態とすると、生地を上面41(曲面)に張り付けた場合は、生地は凸状に湾曲することになる。このため、表面に多数の植毛構造をもった生地の場合、1本1本の毛の先端部の間隔がより広がることになる。たとえば、タオル地の場合、ベースとなる素材に対して、多数のパイルが植毛された構造を有しているが、生地を凸状に湾曲させると、個々のパイルの先端部の間隔が広がり、ベースとなる素材が観察される面積が増加することになる。逆に、生地を凹状に湾曲させると、個々のパイルの先端部の間隔が狭まり、ベースとなる素材が観察される面積は減少する。その結果、生地を張り付ける面の曲率によって、生地の観察態様が変化することになる。   For example, in the example shown in FIG. 2 (b), when the fabric is attached to the side surface 42 (plane) as a reference state, when the fabric is attached to the upper surface 41 (curved surface), the fabric is curved in a convex shape. Will do. For this reason, in the case of a fabric having a large number of flocking structures on the surface, the distance between the tips of each hair is further increased. For example, towel fabric has a structure in which a large number of piles are planted on the base material, but if the fabric is curved in a convex shape, the distance between the tips of the individual piles increases, and the base The area where the material becomes is increased. Conversely, when the dough is curved in a concave shape, the distance between the tips of the individual piles is narrowed, and the area where the base material is observed is reduced. As a result, the observation mode of the fabric changes depending on the curvature of the surface on which the fabric is pasted.

また、玉虫織りの場合は、視野に投影される縦糸と横糸との面積比が、生地の観察態様に大きな影響を与えることになるが、生地を凹状に湾曲させた場合と、凸状に湾曲させた場合とでは、視野に投影される縦糸と横糸との面積比が変化することになる。この場合、生地の観察態様は、湾曲させる方向にも依存して変化する。あるいはフェルト地などでは、凸状に湾曲させることによって、鏡面反射成分が増加する現象もみられる。これは、生地の湾曲によって生じる張力によって、繊維の向きが一方向に揃うためと考えられる。同様の現象は、フェルトのみならず、様々な繊維シートで生じていると思われる。   In the case of iridescent weave, the area ratio between the warp and weft projected onto the field of view will have a large effect on the observation mode of the fabric. In this case, the area ratio between the warp and the weft projected on the field of view changes. In this case, the observation mode of the cloth changes depending on the bending direction. Or in felt ground, the phenomenon that the specular reflection component increases by bending in a convex shape is also seen. This is considered because the direction of the fibers is aligned in one direction by the tension generated by the curvature of the fabric. The same phenomenon seems to occur not only in felt but also in various fiber sheets.

このような2つの事実から、繊維シートを張り付けた仮想物体の二次元画像において、繊維の質感に不自然さが生じる要因の1つは、曲面に張り付けた繊維シートの表面構造の変化にある、と考えることができる。そこで、本願発明者は、二次元画像をCGで作成する場合に、繊維シートの表面構造の変化を考慮したレンダリング処理を行うことにより、不自然さを払拭することができるのではないかと考えたのである。そのためには、レンダリング処理において、仮想物体表面における反射特性を定量的に評価する際に、当該仮想物体表面の曲率を考慮するようにすればよい。以下、この概念をより詳細に説明する。   From these two facts, in the two-dimensional image of the virtual object pasted with the fiber sheet, one of the factors causing unnaturalness in the texture of the fiber is the change in the surface structure of the fiber sheet pasted on the curved surface. Can be considered. Therefore, the inventor of the present application thought that when creating a two-dimensional image with CG, unnaturalness could be eliminated by performing a rendering process in consideration of changes in the surface structure of the fiber sheet. It is. For this purpose, in the rendering process, the curvature of the virtual object surface may be taken into account when quantitatively evaluating the reflection characteristics on the virtual object surface. Hereinafter, this concept will be described in more detail.

図3は、一般的なレンダリング処理の原理を示す斜視図である。この例は、仮想物体50を、視点Eから観察したときに、投影平面M上に投影画像55を求めるシェーディングモデルを示すものである。このとき、仮想繊維シート60を仮想物体50の表面に張り付けた状態の投影像を求めるようにする。このようなレンダリング処理を行うために、まず、仮想物体50を示す三次元データが用意される。たとえば、図示の例では、XYZ三次元座標系上に定義された多数のポリゴン(多角形)の集合として、仮想物体50が表現されており、仮想物体50の表面の各部は、それぞれポリゴンによって構成されている。   FIG. 3 is a perspective view showing the principle of general rendering processing. This example shows a shading model for obtaining a projection image 55 on the projection plane M when the virtual object 50 is observed from the viewpoint E. At this time, a projection image with the virtual fiber sheet 60 attached to the surface of the virtual object 50 is obtained. In order to perform such rendering processing, first, three-dimensional data indicating the virtual object 50 is prepared. For example, in the illustrated example, the virtual object 50 is represented as a set of a large number of polygons (polygons) defined on an XYZ three-dimensional coordinate system, and each part of the surface of the virtual object 50 is configured by a polygon. Has been.

一方、仮想繊維シート60は、二次元のテクスチャデータとして用意される。図示の例では、uv二次元座標系上に定義された画像データとして、仮想繊維シート60の繊維の濃淡およびハート型の絵柄が表現されている。この絵柄データは、結局、仮想繊維シート60の反射特性の分布を示す反射特性データということができる。レンダリング処理を行う際には、このuv座標系上に定義された絵柄データを、XYZ座標系上に定義された仮想物体の表面にマッピングし、仮想物体表面の各部の反射特性を決定することになる。   On the other hand, the virtual fiber sheet 60 is prepared as two-dimensional texture data. In the illustrated example, the light and shade of the fiber of the virtual fiber sheet 60 and a heart-shaped picture are expressed as image data defined on the uv two-dimensional coordinate system. After all, this pattern data can be referred to as reflection characteristic data indicating the distribution of reflection characteristics of the virtual fiber sheet 60. When rendering processing is performed, the pattern data defined on the uv coordinate system is mapped to the surface of the virtual object defined on the XYZ coordinate system, and the reflection characteristics of each part of the virtual object surface are determined. Become.

レンダリング処理にあたっては、この他、照明条件、視点位置、投影平面を設定する必要がある。照明条件としては、光源の種類(たとえば、形状、大きさ、波長特性など)や位置などを設定する。図示の例の場合、光源G、視点E、投影平面Mが図示の位置に設定されている。また、投影平面M上には、xy二次元座標系が定義されており、投影画像55(レンダリング処理の目的物として得られる二次元画像)は、このxy座標系上の画像データとして得られることになる。   In the rendering process, it is necessary to set the illumination conditions, the viewpoint position, and the projection plane. As illumination conditions, the type (for example, shape, size, wavelength characteristics, etc.) and position of the light source are set. In the case of the illustrated example, the light source G, the viewpoint E, and the projection plane M are set at the illustrated positions. In addition, an xy two-dimensional coordinate system is defined on the projection plane M, and the projection image 55 (two-dimensional image obtained as an object of rendering processing) is obtained as image data on the xy coordinate system. become.

いま、図示のとおり、仮想物体50上にサンプル点Qを定義し、このサンプル点Qから視点Eに向かう反射光Vを考える。この反射光Vは、光源Gからの照明光Lが、サンプル点Qで反射することにより得られる光であり、視点Eの位置で観察される光である。もっとも、ここでいう「反射」とは、「鏡面反射」のみでなく、「拡散反射」も含めた広い概念であり、サンプル点Qに様々な角度で入射する照明光がそれぞれ反射光として視点Eに向かうことになる。したがって、図示の反射光Vは、様々な角度から入射した照明光から得られる反射光の集まりというべきものになる。   Now, as illustrated, a sample point Q is defined on the virtual object 50, and the reflected light V traveling from the sample point Q toward the viewpoint E is considered. The reflected light V is light obtained by reflecting the illumination light L from the light source G at the sample point Q, and is light that is observed at the position of the viewpoint E. However, “reflection” here is a broad concept that includes not only “specular reflection” but also “diffuse reflection”, and illumination light incident on the sample point Q at various angles is reflected as viewpoint E. Will head to. Accordingly, the reflected light V shown in the figure is a collection of reflected light obtained from illumination light incident from various angles.

1つのサンプル点Qから視点Eに向かう反射光Vと投影平面Mとの交点位置に、当該反射光Vの強度に応じた画素値をもつ画素Pを定義するようにし、仮想物体50の表面上の多数のサンプル点から視点Eに向かう各反射光について、同様に、投影平面M上に画素を定義すれば、多数のサンプル点について定義された多数の画素の集合により、仮想物体50の投影画像が投影平面M上に得られることになる。実用上は、予め投影平面M上に所望の解像度で画素配列を定義しておき、視点Eと個々の画素Pの代表点(たとえば、中心位置)とを結ぶ線を仮想物体50上へと伸ばし、仮想物体表面との交点位置にサンプル点Qを定義し、上述した手法により、個々の画素Pの画素値を演算すれば、必要な解像度をもった二次元データを得ることができる。   On the surface of the virtual object 50, a pixel P having a pixel value corresponding to the intensity of the reflected light V is defined at the intersection of the reflected light V from the sample point Q toward the viewpoint E and the projection plane M. Similarly, if pixels are defined on the projection plane M with respect to each reflected light directed from the large number of sample points to the viewpoint E, the projection image of the virtual object 50 is obtained by the collection of the large number of pixels defined for the large number of sample points. Is obtained on the projection plane M. In practice, a pixel array is defined in advance on the projection plane M at a desired resolution, and a line connecting the viewpoint E and the representative point (for example, the center position) of each pixel P is extended onto the virtual object 50. If the sample point Q is defined at the intersection position with the virtual object surface and the pixel value of each pixel P is calculated by the above-described method, two-dimensional data having the necessary resolution can be obtained.

このように、投影平面M上の画素Pの画素値を求めるためには、サンプル点Qから画素Pを通って視点Eに向かう反射光Vの強度を求める必要があるが、このような反射光Vの強度は、基本的に、サンプル点Qに入射する照明光Lの強度と、サンプル点Qにおける光の反射率(鏡面反射率や拡散反射率)とを考慮した演算によって求めることができる。もちろん、このとき、サンプル点Qを含むポリゴンの向きを考慮に入れた演算が行われ、サンプル点Qにマッピングされたテクスチャデータ(uv座標系上に定義された繊維シート60の画像データ)も考慮に入れた演算が行われる。したがって、仮想物体50の表面が曲面であれば、当該曲面に応じた陰影をもった投影画像55が得られることになり、仮想繊維シート60の反射特性データ(テクスチャデータ)が、図示のように、1本1本の繊維の濃淡とハート型の絵柄の情報をもっていれば、投影画像55上にも、この繊維の濃淡およびハート型の絵柄が表現されることになる(図3では、この絵柄の図示は省略)。   As described above, in order to obtain the pixel value of the pixel P on the projection plane M, it is necessary to obtain the intensity of the reflected light V from the sample point Q through the pixel P toward the viewpoint E. The intensity of V can be basically obtained by calculation in consideration of the intensity of the illumination light L incident on the sample point Q and the light reflectance (specular reflectance or diffuse reflectance) at the sample point Q. Of course, at this time, an operation taking into account the orientation of the polygon including the sample point Q is performed, and texture data mapped to the sample point Q (image data of the fiber sheet 60 defined on the uv coordinate system) is also taken into consideration. The operation entered in is performed. Therefore, if the surface of the virtual object 50 is a curved surface, a projection image 55 having a shadow corresponding to the curved surface is obtained, and the reflection characteristic data (texture data) of the virtual fiber sheet 60 is as illustrated. If there is information on the density and heart-shaped pattern of each fiber, the density and heart-shaped pattern of this fiber will be expressed on the projected image 55 (in FIG. 3, this pattern is shown). Is omitted).

しかしながら、従来のテクスチャマッピングの手法では、テクスチャデータを三次元仮想物体の表面にマッピングする場合、単に、二次元データを幾何学的にマッピングするだけなので、生地を曲げると、表面の構造に変化が生じるような繊維シートを、曲面にマッピングした場合に、十分な質感表現を行うことができない。本発明の基本概念は、このレンダリング処理の際に、更に、サンプル点Qにおける仮想物体50の曲率を考慮に入れて反射光の強度演算を行うようにする、という点にある。   However, in the conventional texture mapping method, when mapping texture data onto the surface of a three-dimensional virtual object, the two-dimensional data is simply mapped geometrically. When such a fiber sheet is mapped onto a curved surface, sufficient texture expression cannot be performed. The basic concept of the present invention is that, in the rendering process, the intensity calculation of the reflected light is further performed in consideration of the curvature of the virtual object 50 at the sample point Q.

この基本概念を、図4を参照しながら、もう少し詳しく説明しよう。図4は、繊維シートと物体表面の曲率との関係を示す斜視図である。ここでは、まず、図4(a) に示すように、半径r1の円柱からなる実在の物体51が、その中心軸Hを水平方向に向けて配置されている状態において、縦糸および横糸によって編まれた繊維とハート型の絵柄の情報をもった実在の繊維シート61を、円柱側面に沿って張り付けた場合を考えよう。このとき、繊維シート61の縦方向に、図示のとおり基準方向線Wを定義する。この基準方向線Wは、繊維シート61の縦糸の方向を示すことになる。この繊維シート61を図示の向きのまま、円柱状の物体51の周囲に巻き付けたとすると、基準方向線Wは、円柱の円周方向を向くことになる。ここで、便宜上、円柱の中心軸Hを半径方向に投影することにより円柱側面上に得られる投影線H′と張り付けられた繊維シート61の基準方向線Wとのなす角を曲率角度ξと呼ぶことにすれば、図4(a) の例の場合、曲率角度ξ=90°になる。   This basic concept will be explained in more detail with reference to FIG. FIG. 4 is a perspective view showing the relationship between the fiber sheet and the curvature of the object surface. Here, first, as shown in FIG. 4 (a), an actual object 51 made of a cylinder having a radius r1 is knitted by warp and weft while the central axis H is arranged in the horizontal direction. Let us consider a case where an actual fiber sheet 61 having information on a fiber and a heart-shaped pattern is pasted along the side surface of a cylinder. At this time, a reference direction line W is defined in the longitudinal direction of the fiber sheet 61 as illustrated. The reference direction line W indicates the direction of the warp yarn of the fiber sheet 61. If the fiber sheet 61 is wound around the cylindrical object 51 in the illustrated direction, the reference direction line W is directed to the circumferential direction of the cylinder. Here, for the sake of convenience, the angle formed between the projection line H ′ obtained on the side surface of the cylinder by projecting the central axis H of the cylinder in the radial direction and the reference direction line W of the attached fiber sheet 61 is referred to as a curvature angle ξ. In the case of FIG. 4A, the curvature angle ξ = 90 °.

図4(b) は、やはり曲率角度ξ=90°となるように、繊維シート61を円柱状の物体52に張り付けたものであるが、物体52の半径はr2であり(r2<r1)、物体51よりも若干細い円柱となっている。ここでは、各円柱側面の曲率σを、その半径の逆数と定義してみる。すると、繊維シート61は、図4(a) の例では、曲率σ=1/r1の曲面に張り付けられていることになり、図4(b) の例では、曲率σ=1/r2の曲面に張り付けられていることになる。一方、図4(c) は、半径r1の円柱状物体51を用いている点は図4(a) と同じであるが、円柱の中心軸Hを垂直方向に向けて配置した状態で、繊維シート61を張り付けているため、投影線H′と基準方向線Wとは同一方向を向くことになるので、両者のなす角として定義される曲率角度はξ=0°となる。   FIG. 4B shows the fiber sheet 61 attached to the cylindrical object 52 so that the curvature angle ξ = 90 °, and the radius of the object 52 is r2 (r2 <r1). The cylinder is slightly thinner than the object 51. Here, the curvature σ of each cylindrical side is defined as the reciprocal of its radius. Then, in the example of FIG. 4 (a), the fiber sheet 61 is attached to a curved surface with a curvature σ = 1 / r1, and in the example of FIG. 4 (b), a curved surface with a curvature σ = 1 / r2. It will be attached to. On the other hand, FIG. 4 (c) is the same as FIG. 4 (a) in that a cylindrical object 51 having a radius r1 is used, but with the center axis H of the cylinder oriented in the vertical direction, Since the sheet 61 is pasted, the projection line H ′ and the reference direction line W face the same direction, so the curvature angle defined as the angle formed by both is ξ = 0 °.

結局、図4(a) 〜(c) は、いずれも同一の繊維シート61を張り付けた例であるが、図4(a) の場合、曲率σ=1/r1,曲率角度90°、図4(b) の場合、曲率σ=1/r2,曲率角度90°、図4(c) の場合、曲率σ=1/r1,曲率角度0°ということになる。この3通りの場合を、コンピュータ上でシミュレートするために、従来の方法でレンダリング処理を行うことを考えよう。この場合、もちろん、各円柱側面は、XYZ三次元座標系上での曲面として取り扱われ、光源からの照明光の照射角度や反射光の方向などを求める演算において、この曲面の情報が反映されることになる。また、繊維シート61のテクスチャデータがマッピングされるため、繊維シートの縦糸や横糸およびハート型の絵柄の情報を考慮した演算が行われる。しかしながら、繊維シート61が同一である以上、図4(a) 〜(c) のいずれの場合も、同一のテクスチャデータを用いた演算が行われる。このような従来の手法は、同一の繊維シート61を張り付ける限り、張り付け対象となる面がどのような面であっても、そのテクスチャの情報に変わりはない、という前提に立っている。   4A to 4C are examples in which the same fiber sheet 61 is attached, but in the case of FIG. 4A, the curvature σ = 1 / r1, the curvature angle 90 °, FIG. In the case of (b), the curvature σ = 1 / r2, the curvature angle 90 °, and in the case of FIG. 4C, the curvature σ = 1 / r1, the curvature angle 0 °. In order to simulate these three cases on a computer, let us consider performing a rendering process by a conventional method. In this case, of course, each cylindrical side surface is treated as a curved surface on the XYZ three-dimensional coordinate system, and information on the curved surface is reflected in the calculation for obtaining the irradiation angle of illumination light from the light source, the direction of reflected light, and the like. It will be. In addition, since the texture data of the fiber sheet 61 is mapped, an operation is performed in consideration of information on the warp and weft of the fiber sheet and the heart-shaped picture. However, as long as the fiber sheet 61 is the same, the calculation using the same texture data is performed in any of the cases of FIGS. 4 (a) to 4 (c). Such a conventional method is based on the premise that as long as the same fiber sheet 61 is pasted, the texture information does not change regardless of the surface to be pasted.

しかしながら、実際には、繊維シート61を曲面上に張り付けると、多かれ少なかれ、その表面構造に変化が生じ、テクスチャの情報が変化することになる。たとえば、繊維シート61が縦糸と横糸からなる織物であった場合、図4(a) に示すように、曲率角度ξ=90°となるように張り付けると、横糸と横糸との間から露出する縦糸の面積は増加する。図4(b) に示すように、曲率がより大きな曲面(半径がより小さな円柱側面)に張り付けた場合、縦糸の露出割合は更に大きくなる。一方、図4(c) に示すように、曲率角度ξ=0°になると、縦糸と縦糸との間から露出する横糸の面積が増加するようになる。もちろん、曲率角度ξは、30°,45°,60°といった任意の角度をとることができ、縦糸と縦糸との間から露出する横糸の面積や、横糸と横糸との間から露出する縦糸の面積は、これらの角度に依存して変わってくる。   However, in reality, when the fiber sheet 61 is pasted on the curved surface, the surface structure changes more or less, and the texture information changes. For example, when the fiber sheet 61 is a woven fabric composed of warp and weft, as shown in FIG. 4A, when the fiber sheet 61 is pasted so as to have a curvature angle ξ = 90 °, it is exposed from between the weft and the weft. The warp area increases. As shown in FIG. 4 (b), when it is attached to a curved surface having a larger curvature (a cylindrical side surface having a smaller radius), the warp yarn exposure ratio is further increased. On the other hand, as shown in FIG. 4 (c), when the curvature angle ξ = 0 °, the area of the weft exposed between the warp and the warp increases. Of course, the curvature angle ξ can take any angle such as 30 °, 45 °, 60 °, and the area of the weft exposed between the warp and the warp or the warp exposed between the weft and the weft. The area varies depending on these angles.

結局、繊維シート61のテクスチャ情報は、張り付け対象となる面の曲率と、曲率角度に応じて変化することになる。もちろん、このような繊維の表面構造の変化は、通常、ハート型の模様を星型に変えるといった劇的な変化をもたらすものではなく、わずかな色合いの変化などをもたらす程度であることが多いが、CG画像の微妙な自然の風合いを左右する要因になることは確かである。現実的には、既に列挙したとおり、デニム、玉虫織り、タオル、ビロードなどのパイル地といった繊維シートを張り付けた物体のCG画像を作成する場合に、特に顕著な要因として現れてくる。   After all, the texture information of the fiber sheet 61 changes according to the curvature of the surface to be pasted and the curvature angle. Of course, such a change in the surface structure of the fiber usually does not bring about a dramatic change such as changing the heart-shaped pattern into a star shape, but often a slight change in hue. This is certainly a factor that affects the subtle natural texture of CG images. In reality, as already enumerated, it appears as a particularly prominent factor when creating a CG image of an object to which a fiber sheet such as denim, iridescent weave, towel or velvet pile is attached.

したがって、自然の風合いまで忠実に再現したCG画像を作成するには、張り付け対象となる面の曲率および曲率角度に応じて変化するテクスチャ情報を考慮した取り扱いを行えばよい。もちろん、理論的には、繊維シートのテクスチャ情報として、単なる二次元画像データではなく、1本1本の繊維の三次元構造までも厳密に定義したデータを用意し、繊維シートを三次元的に取り扱う処理を行えば、実物の繊維の質感を忠実に再現したCG画像が得られる。しかしながら、そのような処理は非常に複雑な演算を必要とするため、現実的には好ましくない。   Therefore, in order to create a CG image that faithfully reproduces the natural texture, it is only necessary to handle in consideration of texture information that changes according to the curvature and curvature angle of the surface to be pasted. Of course, theoretically, as the texture information of the fiber sheet, not only simple two-dimensional image data but also data that strictly defines the three-dimensional structure of each fiber is prepared. When the handling process is performed, a CG image faithfully reproducing the texture of the actual fiber can be obtained. However, such a process requires a very complicated calculation and is not preferable in practice.

そこで本発明では、予め実在の繊維シートを所定の曲率を有する実在の物体上に張り付け、所定の条件で照明を行い、繊維シート表面から得られる反射光を所定方向から観察する測定を、複数通りの曲率についてそれぞれ行うことにより、曲率が反射光強度に及ぼす影響を含んだ曲率依存反射特性を求めておき、コンピュータ上でレンダリング処理を行う際に、この曲率依存反射特性を考慮した反射光強度演算を行うようにしている。   Therefore, in the present invention, a plurality of measurements are performed in which a real fiber sheet is pasted on a real object having a predetermined curvature, illuminated under a predetermined condition, and reflected light obtained from the fiber sheet surface is observed from a predetermined direction. The curvature-dependent reflection characteristics including the influence of the curvature on the reflected light intensity are obtained by performing each of the curvatures, and the reflected light intensity calculation is performed in consideration of the curvature-dependent reflection characteristics when performing rendering processing on a computer. Like to do.

たとえば、実在の繊維シート61を、図4(a) に示すように、半径r1の実在の円柱状物体51に張り付けたものと、図4(b) に示すように、半径r2の実在の円柱状物体52に張り付けたものとを、同一の照明環境で同一方向から実際に観察し、得られる画像を比べると、両画像は当然相違する。両画像の相違の要因には、物体51,52の立体形状の違い(空間的な占有位置の違い)による影響と、繊維シート61の張り付け面の曲率に基づく影響とが含まれている。そこで、様々な半径をもった円柱状物体を用いた観察を行えば、曲率σ(半径の逆数)が反射光強度に及ぼす影響を含んだ曲率依存反射特性を定量的に実測することができるので、コンピュータ上でのレンダリング処理では、この実測した曲率依存反射特性を考慮した反射光強度演算を行うようにすればよい。その具体的手法に関しては後述する。   For example, as shown in FIG. 4 (a), a real fiber sheet 61 is attached to a real cylindrical object 51 with a radius r1, and as shown in FIG. 4 (b), a real circle with a radius r2 is attached. Observing the object attached to the columnar object 52 from the same direction in the same illumination environment and comparing the obtained images, the two images are naturally different. Factors for the difference between the two images include an effect due to a difference in the three-dimensional shape of the objects 51 and 52 (a difference in spatial occupation position) and an effect based on the curvature of the attachment surface of the fiber sheet 61. Therefore, if you use a cylindrical object with various radii, you can quantitatively measure the curvature-dependent reflection characteristics including the effect of the curvature σ (the reciprocal of the radius) on the reflected light intensity. In the rendering processing on the computer, the reflected light intensity calculation may be performed in consideration of the actually measured curvature-dependent reflection characteristics. The specific method will be described later.

<<< §2.本発明に係る二次元画像生成方法の基本手順 >>>
続いて、本発明に係る二次元画像生成方法の基本手順を、図5の流れ図を参照しながら説明する。ここでは、便宜上、自動車のカタログに掲載する車内の内装写真を、CGを用いて作成する場合を例にとって説明を行う。
<<< §2. Basic procedure of two-dimensional image generation method according to the present invention >>
Next, the basic procedure of the two-dimensional image generation method according to the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. Here, for the sake of convenience, description will be given by taking as an example a case where an interior photo of a vehicle to be published in a car catalog is created using CG.

この場合、必要になるものは、内装部品の三次元データと、内装に実際に用いられる繊維シートの実物である。たとえば、ウレタンからなる座席本体の表面に、デニム地からなる繊維シートを張り付けて、車内の座席を構成する場合に、当該座席の画像をCGで作成する場合を考える。この場合、ウレタンからなる座席本体は、通常、CADを利用して設計されるので、この座席本体の三次元データはCADデータから流用することが可能である。一方、デニム地の実物は、ある程度の面積をもったサンプルが用意できれば十分である。   In this case, what is needed is the three-dimensional data of the interior parts and the actual fiber sheet actually used for the interior. For example, in the case where a fiber sheet made of denim is attached to the surface of a seat body made of urethane to form a seat in a vehicle, a case where an image of the seat is created by CG is considered. In this case, since the seat body made of urethane is normally designed using CAD, the three-dimensional data of the seat body can be used from CAD data. On the other hand, it is sufficient for the actual denim fabric to have a sample with a certain area.

図5に示す手順は、ステップS1の実測段階と、ステップS2〜S9のコンピュータによる処理段階とによって構成される。前段の実測段階は、繊維シートとして提供されたデニム地の実物を用いて、当該繊維シートについての固有の曲率依存反射特性を実測する段階であり、後段のコンピュータによる処理段階は、座席本体の三次元データを用いたレンダリング処理を行う段階である。   The procedure shown in FIG. 5 includes an actual measurement stage in step S1 and a computer processing stage in steps S2 to S9. The first measurement stage is a stage in which the inherent curvature-dependent reflection characteristics of the fiber sheet are measured using the actual denim fabric provided as the fiber sheet, and the subsequent computer processing stage is the third order of the seat body. This is a stage where rendering processing using original data is performed.

本発明において、繊維シートの「曲率依存反射特性」とは、当該繊維シートを物体の曲面に張り付けたときに、当該曲面の曲率が反射光強度に及ぼす影響を含んだ反射特性であり、ステップS1の実測段階において測定される反射特性である。図4を参照して説明したとおり、曲率依存反射特性は、物体の曲面の曲率σの関数になるだけでなく、この曲率σに応じた湾曲方向(円柱モデルの場合は円周方向)と繊維シートの基準方向Wとのずれを示す曲率角度ξの関数にもなる。ここでは、この曲率σと曲率角度ξとを曲率パラメータと呼ぶことにする。   In the present invention, the “curvature-dependent reflection characteristic” of the fiber sheet is a reflection characteristic that includes the influence of the curvature of the curved surface on the reflected light intensity when the fiber sheet is attached to the curved surface of the object. Is a reflection characteristic measured in the actual measurement stage. As described with reference to FIG. 4, the curvature-dependent reflection characteristic is not only a function of the curvature σ of the curved surface of the object, but also the bending direction (circumferential direction in the case of a cylindrical model) and the fiber corresponding to the curvature σ. It is also a function of the curvature angle ξ indicating the deviation from the reference direction W of the sheet. Here, the curvature σ and the curvature angle ξ are referred to as a curvature parameter.

ここに示す実施例の場合、曲率σを、円柱の半径の逆数と定義している。これは、繊維シートを円柱側面に張り付けることを前提とした便宜上の定義であるが、もちろん、実際に繊維シートを張り付ける対象となる曲面は、必ずしも円柱側面でなくてもかまわない。一方、曲率角度ξは、繊維シートの基準方向と曲率に応じた湾曲方向との向きの関係(90°−ξ=ずれ角)を示す変数というべきものであり、本実施形態の場合、前述したとおり、円柱の中心軸Hを半径方向に投影することにより円柱側面上に得られる投影線H′と繊維シートの基準方向線Wとのなす角として定義される。曲率角度ξ=90°の場合は、図4(a) ,(b) に示すように、繊維シートの基準方向線Wが円柱の円周方向を向くように張り付けが行われていることを示し、湾曲方向と基準方向とのずれ角が0°である場合に対応する。一方、曲率角度ξ=0°の場合は、図4(c) に示すように、繊維シートの基準方向線Wが円柱の中心線Hと平行な方向を向くように張り付けが行われていることを示し、湾曲方向と基準方向とのずれ角が90°である場合に対応する。   In the embodiment shown here, the curvature σ is defined as the reciprocal of the radius of the cylinder. This is a definition for convenience on the premise that the fiber sheet is attached to the side surface of the cylinder, but of course, the curved surface to which the fiber sheet is actually attached may not necessarily be the side surface of the cylinder. On the other hand, the curvature angle ξ should be a variable indicating the relationship between the reference direction of the fiber sheet and the bending direction according to the curvature (90 ° −ξ = deviation angle). As described above, it is defined as an angle formed by the projection line H ′ obtained on the side surface of the cylinder by projecting the central axis H of the cylinder in the radial direction and the reference direction line W of the fiber sheet. In the case of the curvature angle ξ = 90 °, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), it is shown that the fiber sheet reference line W is oriented so as to face the circumferential direction of the cylinder. This corresponds to the case where the deviation angle between the bending direction and the reference direction is 0 °. On the other hand, when the curvature angle ξ = 0 °, as shown in FIG. 4 (c), the fiber sheet is attached so that the reference direction line W faces a direction parallel to the center line H of the cylinder. This corresponds to the case where the deviation angle between the bending direction and the reference direction is 90 °.

図5に示すステップS1では、用意された実在のデニム地(繊維シート)を用いて、当該デニム地に固有の曲率依存反射特性を測定する処理が行われる。図6は、このような測定方法の具体的な一例を示す図である。この例では、まず、図6(a) に示すように、四角柱からなる物体71の側面に、デニム地の繊維シート61を張り付け、所定位置に配置した光源Gからの照明光Lを照射し、測定領域F1から視点Eに向けて反射してくる反射光Vの強度を測定している。同様の測定を、図6(b) に示すように、半径r1の円柱からなる物体72の側面に繊維シート61を張り付けた場合、図6(c) に示すように、半径r2の円柱からなる物体73の側面に繊維シート61を張り付けた場合についても繰り返し実行する。図6(b) の場合は、測定領域F2からの反射光Vが測定対象となり、図6(c) の場合は、測定領域F3からの反射光Vが測定対象となる。   In step S <b> 1 shown in FIG. 5, a process for measuring curvature-dependent reflection characteristics specific to the denim fabric is performed using the prepared real denim fabric (fiber sheet). FIG. 6 is a diagram showing a specific example of such a measurement method. In this example, first, as shown in FIG. 6 (a), a denim fiber sheet 61 is attached to the side surface of an object 71 made of a quadrangular prism, and illumination light L from a light source G arranged at a predetermined position is irradiated. The intensity of the reflected light V reflected from the measurement region F1 toward the viewpoint E is measured. In the same measurement, as shown in FIG. 6 (b), when the fiber sheet 61 is attached to the side surface of the object 72 made of a cylinder having a radius r1, as shown in FIG. 6C, the fiber sheet 61 is made of a cylinder having a radius r2. It repeats also about the case where the fiber sheet 61 is stuck on the side surface of the object 73. FIG. In the case of FIG. 6B, the reflected light V from the measurement region F2 is the measurement target, and in the case of FIG. 6C, the reflected light V from the measurement region F3 is the measurement target.

いずれの場合も、光源Gや視点Eの位置は全く同じである。また、測定領域F1〜F3は、図の縦方向の寸法は微小で、いずれも紙面に垂直な方向に細長いスリット状の同一面積をもった領域であり、各領域の法線ベクトルは、いずれも同一方向(紙面左方向)であるものとする。このような条件で3通りの測定を行うと、光源G,視点E,測定領域F1〜F3がほぼ同一であり、また、張り付けた繊維シート61も同一であるので、測定結果に差が生じたとすれば、それは測定領域F1〜F3の曲率の差に起因したものと考えることができる。前述のように、円柱の半径の逆数に相当する値を曲率σと定義すると、図6(a) に示す四角柱からなる物体71の表面は平面であるため、半径無限大の円柱と考えることができ、曲率σ=0になる。これに対して、図6(b) に示す半径r1の円柱からなる物体72の表面の曲率はσ=1/r1となり、図6(c) に示す半径r2の円柱からなる物体73の表面の曲率はσ=1/r2となる(繊維シート61の厚みdを考慮した場合は、それぞれ1/(r1+d),1/(r2+d)になる)。   In any case, the positions of the light source G and the viewpoint E are exactly the same. In addition, the measurement areas F1 to F3 have a minute size in the vertical direction in the figure, and are all areas having the same slit-like area in a direction perpendicular to the paper surface. The normal vectors of the respective areas are all It is assumed that they are in the same direction (left direction on the page). When three kinds of measurements are performed under such conditions, the light source G, the viewpoint E, and the measurement areas F1 to F3 are almost the same, and the pasted fiber sheet 61 is also the same. If so, it can be considered that it is caused by the difference in curvature between the measurement regions F1 to F3. As described above, if the value corresponding to the reciprocal of the radius of the cylinder is defined as the curvature σ, the surface of the object 71 made of a quadrangular column shown in FIG. And the curvature σ = 0. On the other hand, the curvature of the surface of the object 72 made of a cylinder with a radius r1 shown in FIG. 6B is σ = 1 / r1, and the surface of the object 73 made of a cylinder with a radius r2 shown in FIG. The curvature is σ = 1 / r2 (in consideration of the thickness d of the fiber sheet 61, 1 / (r1 + d) and 1 / (r2 + d), respectively).

ここで、たとえば、図6(a) に示す測定系において実測された反射光Vの強度を基準値「1」としたときに、図6(b) に示す測定系において実測された反射光Vの強度が「0.9」であり、図6(c) に示す測定系において実測された反射光Vの強度が「0.8」であったとすれば、全く同一のデニム地を用いて、曲率パラメータ以外は全く同一の条件で測定しているにもかかわらず、それぞれ異なる反射特性が求まったことになる。こうして求まった反射特性は、曲率依存反射特性と言うことができる。   Here, for example, when the intensity of the reflected light V actually measured in the measurement system shown in FIG. 6A is set to the reference value “1”, the reflected light V actually measured in the measurement system shown in FIG. If the intensity of the reflected light V actually measured in the measurement system shown in FIG. 6C is “0.8”, the same denim fabric is used. Although the measurement was performed under exactly the same conditions except for the curvature parameter, different reflection characteristics were obtained. The reflection characteristic thus obtained can be said to be a curvature-dependent reflection characteristic.

図6には、半径r1,r2の2種類の円柱に張り付けた場合の測定例を示してあるが、実際には、半径値が少しずつ異なる多種類の円柱に張り付けた場合の実測を行い、離散的ではあるが、より広範囲の曲率について、それぞれ曲率依存反射特性を求めるようにすればよい。また、前述したとおり、曲率依存反射特性は、曲率σだけでなく、曲率角度ξにも依存したものとなる。したがって、実際には、同一半径の円柱に対して、デニム地(繊維シート)の張り付け向きを少しずつ変えた測定を行い、曲率σと曲率角度ξとの関数として、曲率依存反射特性を実測しておくようにする。そのためには、予め、デニム地に基準方向線W(たとえば、縦糸の方向)を定義しておき、この基準方向線Wが様々な方向を向くように複数通りの向きで張り付けを行い、そのそれぞれについて曲率依存反射特性を実測すればよい。そうすれば、曲率依存反射特性を向きのファクターをもった個々の曲率ごとに求めることができる。   FIG. 6 shows an example of measurement when pasted on two types of cylinders with radii r1 and r2, but actually, actual measurements were performed when pasted on multiple types of cylinders with slightly different radius values. Although it is discrete, the curvature-dependent reflection characteristics may be obtained for a wider range of curvature. As described above, the curvature-dependent reflection characteristic depends not only on the curvature σ but also on the curvature angle ξ. Therefore, in practice, we measured the curvature-dependent reflection characteristics as a function of the curvature σ and the curvature angle ξ by measuring the direction of the denim fabric (fiber sheet) a little at a time on a cylinder with the same radius. To keep. For that purpose, a reference direction line W (for example, the direction of the warp yarn) is defined in advance on the denim fabric, and pasted in a plurality of directions so that the reference direction line W faces various directions. What is necessary is just to actually measure the curvature-dependent reflection characteristic. Then, curvature-dependent reflection characteristics can be obtained for each curvature having a direction factor.

図7は、平面(σ=0)を含めた8通りの曲率σと、0°〜90°まで10°おきに定めた10通りの曲率角度ξとの組み合わせとして、合計80通りの曲率依存反射特性を実測したテーブルの一例(テーブル内の具体的な数値は図示省略)を示す図である。曲率σの単位としては、たとえば、「1/cm」を用いることができる。この場合、半径100cmの円柱側面の曲率は、σ=1/100ということになる。なお、光の各波長成分ごとに曲率依存反射特性が異なるような場合には、たとえば、三原色RGBの各波長成分ごとに、それぞれ別個の曲率依存反射特性を測定し、色成分Rに関する曲率依存反射特性、色成分Gに関する曲率依存反射特性、色成分Bに関する曲率依存反射特性をそれぞれ別個のテーブルとして求めればよい。   FIG. 7 shows a total of 80 curvature-dependent reflections as a combination of 8 curvatures σ including a plane (σ = 0) and 10 curvature angles ξ determined every 10 ° from 0 ° to 90 °. It is a figure which shows an example (The specific numerical value in a table is abbreviate | omitting illustration) which measured the characteristic. As a unit of the curvature σ, for example, “1 / cm” can be used. In this case, the curvature of the side surface of the cylinder having a radius of 100 cm is σ = 1/100. In the case where the curvature-dependent reflection characteristics are different for each wavelength component of light, for example, separate curvature-dependent reflection characteristics are measured for each wavelength component of the three primary colors RGB, and the curvature-dependent reflection for the color component R is measured. The characteristic, the curvature-dependent reflection characteristic related to the color component G, and the curvature-dependent reflection characteristic related to the color component B may be obtained as separate tables.

もちろん、こうして求めた曲率依存反射特性は、当該デニム地に固有の値であり、当該デニム地を張り付けた仮想物体についてのレンダリング処理にのみ利用することができる。なお、曲率依存反射特性は、必ずしも図7に示すようなテーブルの形式で求める必要はない。たとえば、何らかの関数によって近似可能な測定結果が得られた場合であれば、変数σおよび変数ξを引数として含む関数によって、曲率依存反射特性を定義することも可能である。なお、図7に示すテーブルにおいて、各欄に単一の反射特性値が得られるのは、測定対象となった繊維シートが絵柄を有していない無地の生地であり、どの位置についても同一の反射特性値が得られ、しかもその反射特性値は、入射照明光の方向や反射光の方向にも依存しない、という単純なモデルを想定した場合である。より複雑なモデルの場合、反射特性値は曲率パラメータσ,ξのみでは一義的に決定されず、繊維シート上に定義された二次元座標の座標値u,v、入射照明光の方向を示すパラメータθL,φL、反射光の方向を示すパラメータθV,φVなどのパラメータも考慮して決定されることになる。これについては§3で詳述する。   Of course, the curvature-dependent reflection characteristic obtained in this way is a value unique to the denim fabric, and can be used only for the rendering process for a virtual object to which the denim fabric is attached. The curvature-dependent reflection characteristic does not necessarily have to be obtained in the form of a table as shown in FIG. For example, if a measurement result that can be approximated by some function is obtained, the curvature-dependent reflection characteristic can be defined by a function including the variable σ and the variable ξ as arguments. In the table shown in FIG. 7, the single reflection characteristic value is obtained in each column is a plain fabric having no pattern on the fiber sheet to be measured, and the same at any position. This is a case where a simple model is assumed in which a reflection characteristic value is obtained and the reflection characteristic value does not depend on the direction of incident illumination light or the direction of reflected light. In the case of a more complicated model, the reflection characteristic value is not uniquely determined only by the curvature parameters σ and ξ, but the two-dimensional coordinate values u and v defined on the fiber sheet, and the parameter indicating the direction of the incident illumination light It is determined in consideration of parameters such as θL and φL and parameters θV and φV indicating the direction of reflected light. This will be described in detail in §3.

このように、図5のステップS1の処理は、実在の繊維シートを所定の曲率を有する実在の物体上に張り付け、所定の条件で照明を行い、繊維シート表面から得られる反射光を所定方向から観察する測定を、複数通りの曲率についてそれぞれ行うことにより、曲率が反射光強度に及ぼす影響を含んだ曲率依存反射特性を求める処理ということができる。   As described above, in the process of step S1 in FIG. 5, the actual fiber sheet is pasted on an actual object having a predetermined curvature, illuminated under a predetermined condition, and reflected light obtained from the fiber sheet surface from a predetermined direction. It can be said that the measurement to be observed is performed for each of a plurality of curvatures, thereby obtaining a curvature-dependent reflection characteristic including the influence of the curvature on the reflected light intensity.

続くステップS2では、仮想物体の立体形状を示す三次元データを、コンピュータに入力する処理が行われる。具体的には、仮想物体の三次元データはXYZ三次元座標系上に入力される。ここで述べる実施例の場合、車両の座席本体の三次元データが仮想物体の立体形状を示すデータとして入力されることになる。前述したとおり、座席本体の三次元データは、設計に用いたCADデータを流用することにより、比較的容易に作成することができる。   In subsequent step S2, a process of inputting the three-dimensional data indicating the three-dimensional shape of the virtual object to the computer is performed. Specifically, the three-dimensional data of the virtual object is input on the XYZ three-dimensional coordinate system. In the embodiment described here, the three-dimensional data of the seat body of the vehicle is input as data indicating the three-dimensional shape of the virtual object. As described above, the three-dimensional data of the seat body can be created relatively easily by using the CAD data used in the design.

通常、このような三次元データは、ポリゴンの集合体を示すデータもしくはパラメトリック曲面(関数式とパラメータ値で示される曲面)の集合体を示すデータによって構成される。また、このステップS2のデータ入力段階では、仮想物体に対する繊維シートの張り付け向きに関する情報を併せて入力するようにする。すなわち、座席本体にデニム地を張り付けるときに、座席本体の各面のどの方向に、デニム地の基準方向線Wを向けて張り付けるか、という情報を入力しておくようにする。   Usually, such three-dimensional data is constituted by data indicating a collection of polygons or data indicating a collection of parametric curved surfaces (curved surfaces represented by function expressions and parameter values). Further, in the data input stage of step S2, information related to the direction in which the fiber sheet is attached to the virtual object is also input. That is, when the denim fabric is pasted on the seat body, information on which direction of each surface of the seat body is pasted with the reference direction line W of the denim fabric is input.

次に、ステップS3において、レンダリングを行うための投影条件の設定を行う。ここで言う投影条件とは、図3に示すように、仮想物体50の投影画像55を投影平面M上に得るための条件であり、照明条件、視点位置、投影平面という3要素からなる。ここで、照明条件としては、XYZ三次元座標系上において、光源の形状、大きさ、波長特性、位置が設定される。同様に、視点Eの位置および投影平面Mの位置もXYZ三次元座標系上に設定される。なお、図3に示すとおり、投影平面M上には、投影画像55を得るためのxy二次元座標系が定義される。   Next, in step S3, a projection condition for rendering is set. The projection condition referred to here is a condition for obtaining the projection image 55 of the virtual object 50 on the projection plane M, as shown in FIG. 3, and is composed of three elements: an illumination condition, a viewpoint position, and a projection plane. Here, as illumination conditions, the shape, size, wavelength characteristics, and position of the light source are set on the XYZ three-dimensional coordinate system. Similarly, the position of the viewpoint E and the position of the projection plane M are also set on the XYZ three-dimensional coordinate system. As shown in FIG. 3, an xy two-dimensional coordinate system for obtaining the projection image 55 is defined on the projection plane M.

以上でレンダリング処理の準備は完了である。続くステップS4〜S8の処理は、実際のレンダリング処理を行う手順であり、投影平面M上のxy二次元座標系上に定義された1画素ごとに、それぞれ画素値を定義する処理を繰り返し実行することになる。まず、ステップS4において、仮想物体50の表面上に1つのサンプル点Qを定義する。具体的には、予め投影平面M上に所望の解像度で画素配列を定義しておき、視点Eと1つの画素Pの代表点(たとえば、中心位置)とを結ぶ線を仮想物体50上へと伸ばし、仮想物体表面との交点位置にサンプル点Qを定義すればよい。   The rendering process is now complete. The subsequent steps S4 to S8 are procedures for performing an actual rendering process, and each pixel value defined on the xy two-dimensional coordinate system on the projection plane M is repeatedly executed. It will be. First, in step S4, one sample point Q is defined on the surface of the virtual object 50. Specifically, a pixel array is defined in advance on the projection plane M with a desired resolution, and a line connecting the viewpoint E and a representative point (for example, the center position) of one pixel P is placed on the virtual object 50. The sample point Q may be defined at the intersection position with the virtual object surface.

続いて、ステップS5では、このサンプル点Qの位置について、仮想物体50の表面の曲率σを求める演算が行われる。仮想物体50が、ポリゴンの集合体からなる三次元データとして入力された場合であっても、パラメトリック曲面の集合体からなる三次元データとして入力された場合であっても、任意のサンプル点Qの近傍における物体表面の形状は定義されているので、その位置における曲率σを演算で求めることが可能である。ただ、ここで述べる実施例の場合、ステップS1の実測段階では、円柱状の実在物体に繊維シートを張り付けた測定を行ったため、曲率σを円柱の半径の逆数として定義することができたが、ステップS5における曲率演算の対象となる仮想物体50は、任意の曲面形状をもった車両の座席本体であるから、円柱における曲率の定義をそのまま利用することはできない。したがって、このステップS5を実行する上では、任意曲面上の任意の点における曲率の定義方法を予め定めておく必要がある。その具体的な方法については、§4で詳述する。   Subsequently, in step S5, a calculation for obtaining the curvature σ of the surface of the virtual object 50 is performed for the position of the sample point Q. Even if the virtual object 50 is input as three-dimensional data consisting of a collection of polygons or as three-dimensional data consisting of a collection of parametric curved surfaces, an arbitrary sample point Q Since the shape of the object surface in the vicinity is defined, the curvature σ at that position can be obtained by calculation. However, in the case of the embodiment described here, in the actual measurement stage of step S1, since the measurement was performed by attaching a fiber sheet to a cylindrical real object, the curvature σ could be defined as the reciprocal of the radius of the cylinder. Since the virtual object 50 to be subjected to curvature calculation in step S5 is a seat body of a vehicle having an arbitrary curved surface shape, the definition of curvature in a cylinder cannot be used as it is. Therefore, in order to execute this step S5, it is necessary to previously define a curvature definition method at an arbitrary point on an arbitrary curved surface. The specific method will be described in detail in §4.

また、このステップS5では、曲率σを向きのファクターとともに求めるようにする。ここで、向きのファクターとは、予め定められた向きに繊維シートを張り付けたときに、繊維シートの基準方向線Wに対する曲率σに応じた湾曲方向を示すものであり、円柱の半径を用いて曲率σを定義した場合、前述したような曲率角度ξとして定義される量である。たとえば、図4(a) に示す円柱状の物体51の円柱側面上の任意の点については、曲率σ=1/r1、曲率角度ξ=90°なる値が定義されるが、図4(c) に示す円柱状の物体51の円柱側面上の任意の点については、曲率σ=1/r1、曲率角度ξ=0°なる値が定義されることになり、曲率σは同じでも、曲率角度ξは異なる。これは、繊維シート61の張り付ける向きが異なるためである。前述したとおり、ステップS2では、仮想物体に対する繊維シートの張り付け向きに関する情報(デニム地の基準方向線Wの向きを示す情報)が入力されるので、この情報を利用すれば、任意のサンプル点Qの位置において、曲率σとともに、曲率角度ξを演算することが可能である。もっとも、仮想物体50に対しては、円柱における曲率の定義をそのまま利用することはできないので、円柱における曲率角度の定義もそのまま利用することはできず、ステップS5を実行する上では、任意曲面上の任意の点における曲率角度の定義方法も予め定めておく必要がある。その具体的な方法についても、後の§4で述べることにする。   In step S5, the curvature σ is obtained together with the direction factor. Here, the orientation factor indicates a bending direction according to the curvature σ with respect to the reference direction line W of the fiber sheet when the fiber sheet is pasted in a predetermined direction, and the radius of the cylinder is used. When the curvature σ is defined, it is an amount defined as the curvature angle ξ as described above. For example, for an arbitrary point on the cylindrical side surface of the cylindrical object 51 shown in FIG. 4 (a), values of curvature σ = 1 / r1 and curvature angle ξ = 90 ° are defined, but FIG. As for an arbitrary point on the cylindrical side surface of the cylindrical object 51 shown in FIG. 2, the values of curvature σ = 1 / r1 and curvature angle ξ = 0 ° are defined. ξ is different. This is because the attaching direction of the fiber sheet 61 is different. As described above, in step S2, information related to the direction in which the fiber sheet is attached to the virtual object (information indicating the direction of the reference direction line W of the denim fabric) is input. If this information is used, an arbitrary sample point Q is used. It is possible to calculate the curvature angle ξ together with the curvature σ at the position. However, since the definition of the curvature in the cylinder cannot be used as it is for the virtual object 50, the definition of the curvature angle in the cylinder cannot be used as it is. It is also necessary to determine in advance a method for defining the curvature angle at an arbitrary point. The specific method will be described later in §4.

こうして、定義したサンプル点Qについて、曲率パラメータとして曲率σと曲率角度ξとが求まったら、続いて、ステップS6において、当該サンプル点Qからの反射光強度演算を行う。すなわち、ステップS3で設定した投影条件により、図3に示すようなシェーディングモデルが定義できるので、このモデルにおいて、サンプル点Qから視点Eに向かう反射光Vの強度を求める演算を行うことになる。具体的なシェーディングモデルのいくつかについては、§3で述べることにするが、本発明の特徴は、この反射光強度演算を、ステップS1で実測した曲率依存反射特性を用いて行うという点にある。   Thus, when the curvature σ and the curvature angle ξ are obtained as the curvature parameters for the defined sample point Q, the reflected light intensity calculation from the sample point Q is subsequently performed in step S6. That is, since the shading model as shown in FIG. 3 can be defined by the projection condition set in step S3, the calculation for obtaining the intensity of the reflected light V from the sample point Q toward the viewpoint E is performed in this model. Some specific shading models will be described in §3. The feature of the present invention is that this reflected light intensity calculation is performed using the curvature-dependent reflection characteristics measured in step S1. .

従来の一般的なレンダリングの手法を図3に示すモデルに適用した場合、サンプル点Qから視点Eに向かう反射光Vの強度に影響を与える因子は、照明光Lの強度、サンプル点Qの近傍における物体表面の傾き、繊維シート60を張り付けたときのサンプル点Qの位置にマッピングされる反射特性といった因子になるが、本発明の場合、この反射特性が、サンプル点Qの位置における曲率σおよび曲率角度ξに依存した特性になる。   When the conventional general rendering technique is applied to the model shown in FIG. 3, factors that affect the intensity of the reflected light V from the sample point Q toward the viewpoint E are the intensity of the illumination light L and the vicinity of the sample point Q. In the present invention, this reflection characteristic depends on the curvature σ at the position of the sample point Q and the reflection characteristic mapped to the position of the sample point Q when the fiber sheet 60 is attached. The characteristic depends on the curvature angle ξ.

たとえば、ステップS1の実測段階により、図7に示すような曲率依存反射特性がテーブルとして求められていたとすれば、ステップS6の反射光強度演算では、サンプル点Qの位置についての曲率パラメータσ,ξを用いてこのテーブルを引くことにより得られた特定の曲率依存反射特性を用いた演算が実行されることになる。具体的には、たとえば、ステップS5において、特定のサンプル点Qについて、曲率σ=1/50、曲率角度ξ=30°という具体的な値が求まったとすれば、図7のテーブルにおいて、曲率σ=1/50、曲率角度ξ=30°の欄に記載された曲率依存反射特性を求め、この曲率依存反射特性を用いて反射光強度演算を行えばよい。   For example, if the curvature-dependent reflection characteristics as shown in FIG. 7 are obtained as a table in the actual measurement stage in step S1, the curvature parameters σ, ξ for the position of the sample point Q are calculated in the reflected light intensity calculation in step S6. A calculation using a specific curvature-dependent reflection characteristic obtained by subtracting this table using is performed. Specifically, for example, if specific values such as curvature σ = 1/50 and curvature angle ξ = 30 ° are obtained for a specific sample point Q in step S5, the curvature σ in the table of FIG. = 1/50, curvature angle ξ = 30 ° The curvature-dependent reflection characteristic described in the column is obtained, and the reflected light intensity calculation is performed using this curvature-dependent reflection characteristic.

なお、図7に示すテーブルにおいて、曲率σおよび曲率角度ξの値は離散値として与えられているので、ステップS5で演算された曲率σおよび曲率角度ξが、これら離散値の中間的な値をとる場合には、必要に応じて曲率依存反射特性に対する補間演算を行うようにするのが好ましい。   In the table shown in FIG. 7, since the values of the curvature σ and the curvature angle ξ are given as discrete values, the curvature σ and the curvature angle ξ calculated in step S5 are intermediate values of these discrete values. In this case, it is preferable to perform an interpolation operation for the curvature-dependent reflection characteristic as necessary.

こうして、1つのサンプル点Qから視点Eに向かう反射光Vの強度を求める演算が完了したら、ステップS7において、1つの画素の定義が行われる。すなわち、このサンプル点Qからの反射光Vと投影平面Mとの交点位置に、当該反射光Vの強度に応じた画素値をもつ画素Pが定義される。カラー画像を取り扱う場合、前述したとおり、図7に示すような曲率依存反射特性のテーブルが三原色RGBのそれぞれについて別個に用意されているので、ステップS6における反射光Vの強度演算も各色成分ごとに行うことができる。したがって、ステップS7では、三原色RGBのそれぞれについて所定の画素値をもった画素を定義することができる。   Thus, when the calculation for obtaining the intensity of the reflected light V from one sample point Q toward the viewpoint E is completed, one pixel is defined in step S7. That is, a pixel P having a pixel value corresponding to the intensity of the reflected light V is defined at the intersection of the reflected light V from the sample point Q and the projection plane M. When a color image is handled, as described above, the curvature-dependent reflection characteristic table as shown in FIG. 7 is prepared for each of the three primary colors RGB, so that the intensity calculation of the reflected light V in step S6 is also performed for each color component. It can be carried out. Therefore, in step S7, a pixel having a predetermined pixel value can be defined for each of the three primary colors RGB.

こうして、ステップS4〜S7の手順を経ることにより、投影平面M上の1つの画素Pの画素値が定義できる。そこで、ステップS8から再びステップS4へと戻る処理を、必要な全画素が定義されるまで繰り返し実行する。そして、最後に、ステップS9において、多数のサンプル点について定義された多数の画素の集合により、仮想物体50の投影画像55を示す二次元投影データを生成する処理が行われ、必要に応じて、生成した二次元データがコンピュータから出力されることになる。   Thus, the pixel value of one pixel P on the projection plane M can be defined by going through steps S4 to S7. Therefore, the process of returning from step S8 to step S4 again is repeatedly executed until all necessary pixels are defined. Finally, in step S9, a process of generating two-dimensional projection data indicating the projection image 55 of the virtual object 50 is performed using a set of a large number of pixels defined for a large number of sample points. The generated two-dimensional data is output from the computer.

このように、図5に示す手順は、基本的には、従来の一般的なレンダリングの手法に従うものであり、図3に示すような一般的なシェーディングモデルを基礎とするものである。ただ、この図5のステップS1に示す曲率依存反射特性の測定手順は、本発明に固有の手順であり、ステップS5に示すサンプル点の曲率演算手順も本発明に固有の手順であり、更に、ステップS6の反射光強度演算において、ステップS1,S5の結果を利用し、曲率パラメータσ,ξを考慮した演算を行う点が、本発明の本質ともいうべき特徴的な手順になる。   As described above, the procedure shown in FIG. 5 basically follows the conventional general rendering technique and is based on the general shading model shown in FIG. However, the measurement procedure of the curvature dependent reflection characteristic shown in step S1 of FIG. 5 is a procedure unique to the present invention, and the curvature calculation procedure of the sample point shown in step S5 is also a procedure unique to the present invention. In the reflected light intensity calculation in step S6, the characteristic procedure that should be called the essence of the present invention is that the calculation in consideration of the curvature parameters σ and ξ is performed using the results of steps S1 and S5.

既に述べたとおり、デニム、玉虫織り、タオル、ビロードといった生地は、表面の湾曲状態によってその見え方が変化する性質をもった繊維シートである。そのため、これらの生地を仮想物体の曲面に張り付けレンダリング処理を行うと、得られたCG画像上では、繊維の質感を十分に表現することができなかった。ところが、図5に示す本発明に係る手順でレンダリング処理を実施すると、従来の手法に比べて、繊維の質感がより忠実に表現された画像が得られるようになる。   As already mentioned, fabrics such as denim, iridescent weave, towels, and velvet are fiber sheets that have the property that their appearance changes depending on the curved state of the surface. Therefore, when these fabrics are pasted on the curved surface of a virtual object and rendering processing is performed, the texture of the fibers cannot be sufficiently expressed on the obtained CG image. However, when rendering processing is performed according to the procedure of the present invention shown in FIG. 5, an image in which the texture of the fiber is expressed more faithfully than in the conventional method can be obtained.

<<< §3.様々なシェーディングモデルへの適用 >>>
ここでは、図5の流れ図のステップS6で行われる反射光強度演算の具体的な手法をいくつか述べることにする。従来から、このような反射光強度演算を行うために、種々のシェーディングモデルが提案されている。これらシェーディングモデルの多くは、仮想物体上のサンプル点(テクスチャをマッピングする場合は、マッピング後のサンプル点)に、それぞれ所定の反射特性を定義し、照明光Lと各部に定義された反射特性とに基づいて、反射光の強度を求める演算を行うものである。通常、1つのサンプル点に、複数の照明光が入射するような照明条件(複数の光源を用いた照明条件)が設定されるので、個々の光源からの入射照明光に基づいて発生する複数の反射光強度の総和として、当該サンプル点から視点へ向かう反射光の強度を演算することになる。
<<< §3. Application to various shading models >>>
Here, some specific methods of the reflected light intensity calculation performed in step S6 of the flowchart of FIG. 5 will be described. Conventionally, various shading models have been proposed to perform such reflected light intensity calculation. Many of these shading models define predetermined reflection characteristics at sample points on virtual objects (or sample points after mapping when mapping textures), and the illumination light L and the reflection characteristics defined at each part Is used to calculate the intensity of the reflected light. Usually, an illumination condition (illumination condition using a plurality of light sources) in which a plurality of illumination lights are incident on one sample point is set, so that a plurality of light generated based on incident illumination light from each light source is set. As the sum of the reflected light intensities, the intensity of the reflected light from the sample point toward the viewpoint is calculated.

本発明の基本思想は、新たなシェーディングモデルの提案にあるわけではなく、1つのサンプル点についての反射光強度演算を行う際に、当該サンプル点における物体表面の曲率を考慮した演算を行う、という点にある。したがって、本発明を実施する上で、どのようなシェーディングモデルを用いるかは重要ではなく、実際、様々なシェーディングモデルに本発明を適用することが可能である。以下、従来から用いられている一般的なシェーディングモデルに本発明を適用した具体例をいくつか述べることにする。   The basic idea of the present invention is not to propose a new shading model, but when performing the reflected light intensity calculation for one sample point, the calculation considering the curvature of the object surface at the sample point is performed. In the point. Therefore, it is not important what kind of shading model is used in carrying out the present invention. In fact, the present invention can be applied to various shading models. Hereinafter, some specific examples in which the present invention is applied to a general shading model used conventionally will be described.

(1) 単純なテクスチャマッピングモデル
このモデルは、テクスチャとなる二次元画像を、スキャナ装置やデジタルカメラなどを用いて入力し、反射率分布を示す反射特性データとして利用する単純なモデルである。このモデルに本発明を適用するのであれば、図5のステップS1において、実物として提供されたデニム地などを種々の曲率の曲面に張りつけ、その平面画像をデジタルカメラなどを用いて取り込めばよい。取り込んだデニム地の画像は、uv二次元座標系上に定義された絵柄データT(u,v)となり、繊維シートの反射率分布を示す反射特性データとして用いられる。ただし、絵柄データT(u,v)は、曲率パラメータσ,ξにも依存したデータということになり、座標値u,vで示される位置の反射特性は、u,v,σ,ξの関数として与えられる。ステップS6の反射光強度演算段階では、サンプル点Qにおける入射照明光の強度をIiとしたときに、反射光強度Iを、反射係数kを用いて、
I=k・Ii
なる式で求めることができる。ここで、従来の一般的なテクスチャマッピングモデルの場合、反射係数kは、座標値u,vの関数として求められるだけであったが、本発明の場合、反射係数kは、座標値u,vおよび曲率パラメータσ,ξの関数として与えられることになる。
(1) Simple texture mapping model This model is a simple model in which a two-dimensional image as a texture is input using a scanner device or a digital camera and used as reflection characteristic data indicating a reflectance distribution. If the present invention is applied to this model, in step S1 of FIG. 5, the denim fabric provided as a real object may be attached to a curved surface of various curvatures, and the planar image may be captured using a digital camera or the like. The captured image of denim becomes pattern data T (u, v) defined on the uv two-dimensional coordinate system, and is used as reflection characteristic data indicating the reflectance distribution of the fiber sheet. However, the pattern data T (u, v) is data that also depends on the curvature parameters σ and ξ, and the reflection characteristics at the positions indicated by the coordinate values u and v are functions of u, v, σ, and ξ. As given. In the reflected light intensity calculation stage of step S6, when the intensity of the incident illumination light at the sample point Q is Ii, the reflected light intensity I is calculated using the reflection coefficient k.
I = k · Ii
It can be calculated by the following formula. Here, in the case of the conventional general texture mapping model, the reflection coefficient k is only obtained as a function of the coordinate values u and v, but in the present invention, the reflection coefficient k is determined by the coordinate values u and v. And a function of the curvature parameters σ and ξ.

(2) 古典的な拡散反射モデル
拡散反射モデルは、古くからレンダリング処理に利用されてきたモデルであり、サンプル点Qにおける入射照明光の強度をIi、仮想物体表面上のサンプル点Q位置に立てた法線nと入射照明光とのなす角をα、拡散反射係数をkdとしたときに、反射光強度Iを、
I=kd・Ii・cos α
なる式で求めるモデルである。ここで、古典的な拡散反射モデルの場合、拡散反射係数kdは、定数として与えられる所定の反射特性データによって定められることになるが、本発明の場合、拡散反射係数kdは、図5のステップS1で行った実測結果に基づいて、曲率パラメータσ,ξを考慮した値として決定されることになる。
(2) Classic diffuse reflection model The diffuse reflection model is a model that has been used for rendering processing for a long time. The intensity of incident illumination light at the sample point Q is set to Ii, and the sample point Q position on the virtual object surface is set. When the angle between the normal n and the incident illumination light is α and the diffuse reflection coefficient is kd, the reflected light intensity I is
I = kd ・ Ii ・ cos α
This is a model obtained by the following formula. Here, in the case of a classic diffuse reflection model, the diffuse reflection coefficient kd is determined by predetermined reflection characteristic data given as a constant. In the present invention, the diffuse reflection coefficient kd is the step of FIG. Based on the actual measurement result performed in S1, the curvature parameters σ and ξ are determined as values.

なお、古典的な拡散反射モデルには、テクスチャマッピングの概念がないので、これを本発明にそのまま適用した場合、繊維シートの縦糸や横糸などから構成されるテクスチャ模様は表現されないことになる。もちろん、繊維シートの模様を再現する必要がない場合には、それでもかまわないが、実用上は、この古典的な拡散反射モデルに更にテクスチャマッピングモデルを組み合わせたモデルを用いるのが好ましい。この場合は、上述した単純なテクスチャマッピングモデルと同様に、実測結果に基づいて、座標値u,vおよび曲率パラメータσ,ξの関数として拡散反射係数kdを決定すればよい。   Since the classic diffuse reflection model does not have the concept of texture mapping, when this is applied as it is to the present invention, a texture pattern composed of warp yarns or weft yarns of fiber sheets is not expressed. Of course, if it is not necessary to reproduce the pattern of the fiber sheet, it may be used. However, in practice, it is preferable to use a model obtained by further combining this classic diffuse reflection model with a texture mapping model. In this case, the diffuse reflection coefficient kd may be determined as a function of the coordinate values u and v and the curvature parameters σ and ξ based on the actual measurement result, as in the simple texture mapping model described above.

(3) Phongの鏡面反射モデル
Phongの鏡面反射モデルは、鏡面反射の代表的なシェーディングモデルであり、サンプル点Qにおける入射照明光の強度をIi、仮想物体表面上のサンプル点Q位置に立てた法線nと入射照明光とのなす角をα、この角度αに依存した反射係数をk(α)、鏡面反射の鋭さを示すパラメータをβ、サンプル点Qにおける鏡面反射光の射出方向と視点方向とのなす角をγとしたときに、反射光強度Iを、
I=k(α)・Ii・cos βγ
なる式で求めるモデルである。ここで、従来のPhongの鏡面反射モデルの場合、反射係数k(α)およびパラメータβは定数として与えられる所定の反射特性データに基づいて定められるが、本発明の場合、反射係数k(α)およびβを、実測結果に基づいて、曲率パラメータσ,ξの関数として決定することになる。
(3) Phong's specular reflection model
Phong's specular reflection model is a representative shading model of specular reflection, where the intensity of incident illumination light at the sample point Q is Ii, the normal n standing at the sample point Q position on the virtual object surface, and the incident illumination light Is a reflection coefficient depending on the angle α, k is a parameter indicating the sharpness of the specular reflection, β is an angle formed by the emission direction of the specular reflection light at the sample point Q and the viewpoint direction is γ. When the reflected light intensity I is
I = k (α) · Ii · cos β γ
This is a model obtained by the following formula. Here, in the case of the conventional specular reflection model of Phong, the reflection coefficient k (α) and the parameter β are determined based on predetermined reflection characteristic data given as constants. In the present invention, the reflection coefficient k (α) And β are determined as functions of the curvature parameters σ and ξ based on the actual measurement result.

もっとも、実用上は、角度αに依存した反射係数k(α)を用いる代わりに、角度αに依存しない反射係数ksを用い、反射光強度Iを、
I=ks・Ii・cos βγ
なる式で求める場合も少なくない。この場合は、係数ksおよびβを、曲率パラメータσ,ξの関数として決定するようにすればよい。
However, practically, instead of using the reflection coefficient k (α) depending on the angle α, the reflection coefficient ks independent of the angle α is used, and the reflected light intensity I is
I = ks · Ii · cos β γ
There are many cases in which this is calculated using In this case, the coefficients ks and β may be determined as functions of the curvature parameters σ and ξ.

なお、このPhongの鏡面反射モデルにも、テクスチャマッピングの概念がないので、これを本発明にそのまま適用した場合、繊維シートの縦糸や横糸などから構成されるテクスチャ模様は表現されないので、必要なら、上述の単純なテクスチャマッピングモデルを組み合わせて用い、反射係数k(α)(または係数ks)およびβを、座標値u,vおよび曲率パラメータσ,ξの関数として決定すればよい。   This Phong specular reflection model also has no concept of texture mapping, so if this is applied as it is to the present invention, a texture pattern composed of warp or weft of the fiber sheet is not expressed. The reflection coefficient k (α) (or coefficient ks) and β may be determined as a function of the coordinate values u and v and the curvature parameters σ and ξ using a combination of the above simple texture mapping models.

(4) BRDFモデル
上述した古典的な拡散反射モデルやPhongの鏡面反射モデルでは、サンプル点Qの反射特性が、照明光の入射角や反射光の反射角に依存しないものとして取り扱っているが、絹のような布地やブラシ仕上げの金属のように、異方性反射を表現する必要がある場合には、反射特性を、照明光の入射角や反射光の反射角に依存する量として取り扱うのが好ましい。このような取り扱いを行うモデルとして、BRDF(Bi-directional Reflection Distribution Function)と呼ばれるモデルが提案されている。
(4) BRDF model In the above-mentioned classic diffuse reflection model and specular reflection model of Phong, the reflection characteristics of the sample point Q are handled as independent of the incident angle of illumination light and the reflection angle of reflected light. When it is necessary to express anisotropic reflection, such as silk fabric or brushed metal, the reflection characteristics should be treated as an amount that depends on the incident angle of the illumination light and the reflection angle of the reflected light. Is preferred. As a model for such handling, a model called BRDF (Bi-directional Reflection Distribution Function) has been proposed.

図8は、このBRDFモデルの原理を説明するための斜視図である。図示のとおり、仮想物体表面上のサンプル点Qの位置に法線nを立て、サンプル点Qを含み、法線nに直交する直交平面Sを定義する。そして、法線nと入射照明光Lとのなす角をθL、直交平面S上への入射照明光Lの投影像L′とこの直交平面S上のサンプル点Qを通る所定の基準線ζとのなす角度をφLとし、入射照明光Lの向きを角度θLおよび角度φLの組み合わせで定義する。同様に、法線nと反射光Vとのなす角をθV、直交平面S上への反射光Vの投影像V′と基準線ζとのなす角度をφVとし、反射光Vの向きを角度θVおよび角度φVの組み合わせで定義する。そして、サンプル点Qにおける入射照明光Lの強度をIiとしたとき、サンプル点Qからの反射光Vの強度Iを、θL,φL,θV,φVの関数として与えられる反射係数kbを用いて、
I=kb・Ii
なる式で求めるのである。このように、BRDFモデルの特徴は、反射係数kbを、入射照明光Lの向きを示すパラメータ「θL,φL」および反射光Vの向きを示すパラメータ「θV,φV」の関数として与える点にある。
FIG. 8 is a perspective view for explaining the principle of the BRDF model. As shown in the figure, a normal line n is set at the position of the sample point Q on the virtual object surface, and an orthogonal plane S including the sample point Q and orthogonal to the normal line n is defined. An angle formed between the normal line n and the incident illumination light L is θL, a projection image L ′ of the incident illumination light L on the orthogonal plane S, and a predetermined reference line ζ passing through the sample point Q on the orthogonal plane S and Is defined as a combination of an angle θL and an angle φL. Similarly, the angle formed between the normal line n and the reflected light V is θV, the angle formed between the projected image V ′ of the reflected light V on the orthogonal plane S and the reference line ζ is φV, and the direction of the reflected light V is the angle. It is defined by a combination of θV and angle φV. Then, when the intensity of the incident illumination light L at the sample point Q is Ii, the intensity I of the reflected light V from the sample point Q is expressed using a reflection coefficient kb given as a function of θL, φL, θV, φV,
I = kb · Ii
It is obtained by the following formula. As described above, the BRDF model is characterized in that the reflection coefficient kb is given as a function of the parameters “θL, φL” indicating the direction of the incident illumination light L and the parameters “θV, φV” indicating the direction of the reflected light V. .

このBRDFモデルを本発明に適用する場合は、反射係数kbを、θL,φL,θV,φVおよび曲率パラメータσ,ξの関数として与えるようにすればよい。すなわち、このBRDFモデルが、サンプル点Qからの反射光Vの強度Iを、BRDFなる関数を用いて、
I=BRDF・Ii
なる形で定義するモデルであると考えると、従来のBRDFモデルの場合、関数BRDFを、4つの変数θL,φL,θV,φVをもつ関数として定義し、
I=BRDF(θL,φL,θV,φV)・Ii
なる形式の式で反射光強度Iを求めていたのに対し、本発明に係るモデルの場合、関数BRDFを、6つの変数θL,φL,θV,φV,σ,ξをもつ関数として定義し、
I=BRDF(θL,φL,θV,φV,σ,ξ)・Ii
なる形式の式で反射光強度Iを求めればよいことになる。
When this BRDF model is applied to the present invention, the reflection coefficient kb may be given as a function of θL, φL, θV, φV and curvature parameters σ, ξ. That is, this BRDF model uses the function BRDF to calculate the intensity I of the reflected light V from the sample point Q.
I = BRDF ・ Ii
In the case of the conventional BRDF model, the function BRDF is defined as a function having four variables θL, φL, θV, and φV.
I = BRDF (θL, φL, θV, φV) · Ii
In the case of the model according to the present invention, the function BRDF is defined as a function having six variables θL, φL, θV, φV, σ, and ξ.
I = BRDF (θL, φL, θV, φV, σ, ξ) · Ii
The reflected light intensity I can be obtained by an expression of the form

(5) BTFモデル
上述したBRDFモデルには、テクスチャマッピングの概念がないので、これを本発明にそのまま適用した場合、繊維シートの縦糸や横糸などから構成されるテクスチャ模様は表現されないことになる。ここで述べるBTF(Bi-directional Texture Function)は、いわば上述したBRDFモデルに、テクスチャマッピングモデルを組み合わせたモデルというべきものである。したがって、このBTFモデルを利用するには、前述した単純なテクスチャマッピングモデルと同様に、uv二次元座標系上の座標値u,vをパラメータとして追加し、反射特性を、θL,φL,θV,φV,u,v,σ,ξなる8個のパラメータによって決定される値として定義しておけばよい。
(5) BTF model Since the BRDF model described above does not have the concept of texture mapping, when this is applied as it is to the present invention, a texture pattern composed of warp yarns, weft yarns, etc. of the fiber sheet is not expressed. The BTF (Bi-directional Texture Function) described here is a model in which a texture mapping model is combined with the BRDF model described above. Therefore, in order to use this BTF model, the coordinate values u and v on the uv two-dimensional coordinate system are added as parameters, and the reflection characteristics are set to θL, φL, θV, It may be defined as a value determined by eight parameters φV, u, v, σ, and ξ.

一方、反射光強度演算段階では、上述したBRDFモデルと同様に、サンプル点Qにおける入射照明光Lの強度をIiとしたとき、サンプル点Qからの反射光Vの強度Iを、反射係数kbを用いて、
I=kb・Ii
なる式で求めることになる。ただし、このBTFモデルの場合、反射係数kbは、θL,φL,θV,φV,u,v,σ,ξの関数として与えられることになる。
On the other hand, in the reflected light intensity calculation stage, similarly to the BRDF model described above, when the intensity of the incident illumination light L at the sample point Q is Ii, the intensity I of the reflected light V from the sample point Q is set as the reflection coefficient kb. make use of,
I = kb · Ii
It will be obtained by the following formula. However, in the case of this BTF model, the reflection coefficient kb is given as a function of θL, φL, θV, φV, u, v, σ, ξ.

別言すれば、従来のBTFモデルが、サンプル点Qからの反射光Vの強度Iを、BTFなる関数を用いて、
I=BTF・Ii
なる形で定義するモデルであると考えると、従来のBTFモデルの場合、関数BTFを、6つの変数θL,φL,θV,φV,u,vをもつ関数として定義し、
I=BTF(θL,φL,θV,φV,u,v)・Ii
なる形式の式で反射光強度Iを求めていたのに対し、本発明に係るモデルの場合、関数BTFを、8つの変数θL,φL,θV,φV,u,v,σ,ξをもつ関数として定義し、
I=BTF(θL,φL,θV,φV,u,v,σ,ξ)・Ii
なる形式の式で反射光強度Iを求めればよいことになる。
In other words, in the conventional BTF model, the intensity I of the reflected light V from the sample point Q is calculated using a function called BTF.
I = BTF ・ Ii
In the case of the conventional BTF model, the function BTF is defined as a function having six variables θL, φL, θV, φV, u, v.
I = BTF (θL, φL, θV, φV, u, v) · Ii
In the case of the model according to the present invention, the function BTF is a function having eight variables θL, φL, θV, φV, u, v, σ, and ξ. Defined as
I = BTF (θL, φL, θV, φV, u, v, σ, ξ) · Ii
The reflected light intensity I can be obtained by an expression of the form

(6) 曲率依存反射特性の測定
上述したBRDFモデルを本発明に適用する場合、ステップS1における曲率依存反射特性測定段階で、照明条件および観察方向を変化させることにより、角度θL,φLで定義される入射照明光Lの向きおよび角度θV,φVで定義される反射光Vの向きを複数通りに変えた測定を行い、更に、曲率σおよび曲率角度ξを様々に変えた測定を行い、曲率依存反射特性を、σ,ξ,θL,φL,θV,φVの組み合わせごとにそれぞれ求めるようにすればよい。すなわち、曲率σおよび曲率角度ξを加えた6つの因子「σ,ξ,θL,φL,θV,φV」の組み合わせごとに、所定の曲率依存反射特性の値を求めておくようにすればよい。具体的には、図7に示すテーブルが2つの変数σおよびξについての二次元のテーブルであるのに対して、6つの変数「σ,ξ,θL,φL,θV,φV」についての六次元のテーブルが作成されることになる。BTFモデルの場合は、更に、座標値u,vを加えた8つの変数「σ,ξ,θL,φL,θV,φV,u,v」についての八次元のテーブルが作成される。
(6) Measurement of curvature-dependent reflection characteristics When the above-described BRDF model is applied to the present invention, it is defined by angles θL and φL by changing the illumination condition and the observation direction in the curvature-dependent reflection characteristic measurement stage in step S1. The direction of the incident illumination light L and the direction of the reflected light V defined by the angles θV and φV are measured in various ways, and further, the measurement is performed by changing the curvature σ and the curvature angle ξ in various ways. The reflection characteristics may be obtained for each combination of σ, ξ, θL, φL, θV, and φV. That is, a predetermined curvature-dependent reflection characteristic value may be obtained for each combination of six factors “σ, ξ, θL, φL, θV, φV” including the curvature σ and the curvature angle ξ. Specifically, the table shown in FIG. 7 is a two-dimensional table for two variables σ and ξ, while it is a six-dimensional table for six variables “σ, ξ, θL, φL, θV, φV”. Will be created. In the case of the BTF model, an eight-dimensional table is created for eight variables “σ, ξ, θL, φL, θV, φV, u, v” to which coordinate values u and v are added.

そうすれば、ステップS6の反射光強度演算段階では、BRDFモデルの場合、演算対象となるサンプル点QについてステップS5で求められた曲率σおよび曲率角度ξと、入射照明光Lの向きを示す角度θL,φLおよび反射光Vの向きを示す角度θV,φVとの組み合わせに対応した曲率依存反射特性を、六次元のテーブルを引く処理によって求めることが可能になる。BTFモデルの場合は、更に、座標値u,vを加えた八次元のテーブルを引く処理を行えばよい。   Then, in the reflected light intensity calculation stage of step S6, in the case of the BRDF model, the curvature σ and the curvature angle ξ obtained in step S5 for the sample point Q to be calculated and the angle indicating the direction of the incident illumination light L Curvature-dependent reflection characteristics corresponding to combinations of θL and φL and angles θV and φV indicating the direction of reflected light V can be obtained by a process of drawing a six-dimensional table. In the case of the BTF model, an eight-dimensional table with the coordinate values u and v added may be further drawn.

なお、ステップS1において、角度θL,φL,θV,φVをそれぞれ変えることにより、曲率依存反射特性を実測する作業を行うためには、測定対象に対して、照明光Lの照射方向を角度θL,φLという2自由度で変化させることが可能な光源装置を用意するとともに、反射光Vの観察方向を角度θV,φVという2自由度で変化させることが可能な撮影装置を用意すればよい。このような機能をもった光源装置や撮影装置は、既に公知の装置であるため、ここでは詳しい説明は省略する。   In step S1, in order to perform an operation of actually measuring the curvature-dependent reflection characteristics by changing the angles θL, φL, θV, and φV, the irradiation direction of the illumination light L is set to the angle θL, A light source device that can be changed with two degrees of freedom of φL and an imaging device that can change the observation direction of the reflected light V with two degrees of freedom of angles θV and φV may be prepared. Since the light source device and the photographing device having such functions are already known devices, detailed description thereof is omitted here.

(7) 各原色ごとの取り扱い
既に述べたとおり、カラー画像を作成する場合には、1つのサンプル点Qから発生する反射光Lを、各原色成分ごとに別個に取り扱う処理が行われる。上述した各モデルは、このような各色成分を考慮しない簡単なモデルであるが、これらのモデルをカラー画像作成に適用するのであれば、個々の式を、たとえば三原色RGBのそれぞれについて用意しておけばよい。
(7) Handling for each primary color As described above, when a color image is created, the reflected light L generated from one sample point Q is separately handled for each primary color component. Each model described above is a simple model that does not take into account each color component. However, if these models are applied to color image creation, individual equations should be prepared for each of the three primary colors RGB, for example. That's fine.

<<< §4.ポリゴンを用いた具体的実施例 >>>
これまで述べてきたように、本発明では、仮想物体上のサンプル点Qについて、曲率σおよび曲率角度ξを求めることが非常に重要である。ここで、曲率σおよび曲率角度ξは、図4に示すような円柱状のモデルを用いれば、簡単に定義することができる。たとえば、図4(a) に示す例の場合、円柱状の物体51の半径r1の逆数を曲率σと定義し、円柱の中心軸Hを半径方向に投影することにより円柱側面上に得られる投影線H′と繊維シート61の基準方向線Wとのなす角ξを当該曲率σについての曲率角度と定義している。
<<< §4. Specific Example Using Polygon >>>
As described above, in the present invention, it is very important to obtain the curvature σ and the curvature angle ξ for the sample point Q on the virtual object. Here, the curvature σ and the curvature angle ξ can be easily defined by using a cylindrical model as shown in FIG. For example, in the case of the example shown in FIG. 4A, the reciprocal of the radius r1 of the cylindrical object 51 is defined as the curvature σ, and the projection obtained on the side surface of the cylinder by projecting the center axis H of the cylinder in the radial direction. An angle ξ formed by the line H ′ and the reference direction line W of the fiber sheet 61 is defined as a curvature angle with respect to the curvature σ.

したがって、図5のステップS1の実測段階では、図6に示すように、円柱形状をもった実在の物体72,73の円柱側面に実在の繊維シート61を所定の向きに張り付ければ、曲率σおよび曲率角度ξを容易に定義することが可能であり、個々の曲率σおよび個々の曲率角度ξの各組み合わせに対応する曲率依存反射特性をそれぞれ実測することができる。   Therefore, in the actual measurement stage of step S1 of FIG. 5, as shown in FIG. 6, if the actual fiber sheet 61 is stuck in a predetermined direction on the cylindrical side surfaces of the actual objects 72 and 73 having a cylindrical shape, the curvature σ And the curvature angle ξ can be easily defined, and the curvature-dependent reflection characteristics corresponding to the respective combinations of the individual curvature σ and the individual curvature angles ξ can be measured.

しかしながら、図5のステップS5では、任意形状をもった仮想物体上のサンプル点Qについて、曲率σおよび曲率角度ξを求める必要があるので、実際には、曲率σおよび曲率角度ξの定義に、円柱モデルをそのまま利用することはできない。もっとも、任意曲面についての曲率を定義する手法は種々の方法が知られているので、ステップS5では、これら公知の手法のいずれかを利用して、何らかの形で曲率σおよび曲率角度ξを定義することができれば問題はない。   However, in step S5 in FIG. 5, since it is necessary to obtain the curvature σ and the curvature angle ξ for the sample point Q on the virtual object having an arbitrary shape, in practice, the definition of the curvature σ and the curvature angle ξ is as follows. The cylinder model cannot be used as it is. However, since various methods are known for defining the curvature of an arbitrary curved surface, in step S5, the curvature σ and the curvature angle ξ are defined in some form by using any of these known methods. If you can, there is no problem.

ここでは、仮想物体の立体形状を示す三次元データが、微小なポリゴン(多角形)の集合体として入力された場合について、ステップS5における曲率σおよび曲率角度ξを定義する具体的な方法の一例を述べることにする。特に、ここでは、ポリゴンとして三角形を用いた具体的な例を説明する。すなわち、以下に示す例では、仮想物体の表面形状は、微小な三角形の集合体として表現されていることになり、仮想物体の曲面は、実際には、多数の微小三角形(平面図形)の集合体から構成されることになる。   Here, an example of a specific method for defining the curvature σ and the curvature angle ξ in step S5 when the three-dimensional data indicating the three-dimensional shape of the virtual object is input as a collection of minute polygons (polygons). Will be described. In particular, a specific example using a triangle as a polygon will be described here. That is, in the example shown below, the surface shape of the virtual object is expressed as a collection of minute triangles, and the curved surface of the virtual object is actually a collection of many minute triangles (planar figures). It will consist of the body.

いま、図9に示すように、仮想物体上の1つのサンプル点Qが、1つの三角形Tq上の点であった場合を考える。ここでは、説明の便宜上、サンプル点Qを含む三角形Tqを、着目三角形と呼ぶことにする。また、着目三角形Tqの3辺を図示のとおり、辺A,辺B,辺Cと呼ぶことにし、辺Aを境界として隣接している三角形を隣接三角形Ta、辺Bを境界として隣接している三角形を隣接三角形Tb、辺Cを境界として隣接している三角形を隣接三角形Tcと呼ぶことにする。更に、着目三角形Tqの3つの頂点を、図示のとおりそれぞれ頂点D1,D2,D3とし、隣接三角形Ta,Tb,Tcのもう1つの頂点を、それぞれ頂点D4,D5,D6とする。   Consider the case where one sample point Q on the virtual object is a point on one triangle Tq, as shown in FIG. Here, for convenience of explanation, the triangle Tq including the sample point Q is referred to as a target triangle. Further, as shown in the figure, the three sides of the target triangle Tq are referred to as side A, side B, and side C, and the adjacent triangle with side A as the boundary is adjacent with the adjacent triangle Ta and side B as the boundary. A triangle is called an adjacent triangle Tb, and a triangle adjacent to the side C as a boundary is called an adjacent triangle Tc. Further, the three vertices of the target triangle Tq are set as vertices D1, D2, and D3, respectively, and the other vertices of the adjacent triangles Ta, Tb, and Tc are set as vertices D4, D5, and D6, respectively.

なお、図9では、すべての三角形が同一平面上に描かれているが、実際には、頂点D1,D2,D3は紙面上の点であるが、頂点D4,D5,D6は紙面外の点(紙面の上方もしくは紙面の下方に位置する点)であるものとする。別言すれば、着目三角形Tqは紙面上の三角形であるが、隣接三角形Ta,Tb,Tcは、いずれも紙面上にはない三角形ということになる。結局、図9には、4つの三角形Tq,Ta,Tb,Tcからなる図形が描かれているが(もちろん、実際には、三角形Ta,Tb,Tcの外側にも、多数の別な三角形が連続している)、この図形は、辺A,B,Cを折り目として、互いに所定角度をなすように折り曲げられていることになる。   In FIG. 9, all triangles are drawn on the same plane, but in reality, the vertices D1, D2, and D3 are points on the paper surface, but the vertices D4, D5, and D6 are points outside the paper surface. (A point located above or below the page). In other words, the target triangle Tq is a triangle on the paper surface, but the adjacent triangles Ta, Tb, and Tc are all triangles that are not on the paper surface. In the end, FIG. 9 shows a figure composed of four triangles Tq, Ta, Tb, Tc (in fact, many other triangles are actually outside the triangle Ta, Tb, Tc). This figure is continuously bent at a predetermined angle with the sides A, B, and C as creases.

ステップS5で求めるべき値は、サンプル点Qについての曲率σおよび曲率角度ξであるが、ここではまず、着目三角形Tqについての曲率σなるものを定義することにする。もっとも、着目三角形Tq自身は、単なる平面図形であり、曲面を形成するものではない。ここに示す実施例の場合、仮想物体の曲面は、微小な三角形の集合体によって擬似的に表現されているにすぎない。したがって、着目三角形Tqについての曲率σなるものを定義するとすれば、それは3つの隣接三角形Ta,Tb,Tcとの間の形成角に応じた値として定義されねばならない。   The values to be obtained in step S5 are the curvature σ and the curvature angle ξ with respect to the sample point Q. Here, first, the one with the curvature σ with respect to the target triangle Tq is defined. However, the target triangle Tq itself is a simple planar figure and does not form a curved surface. In the case of the embodiment shown here, the curved surface of the virtual object is merely represented in a pseudo manner by a collection of minute triangles. Therefore, if the curvature σ for the target triangle Tq is defined, it must be defined as a value corresponding to the formation angle between the three adjacent triangles Ta, Tb, and Tc.

そこで、辺Aを境界線として、着目三角形Tqと隣接三角形Taとが形成する角を形成角ωaとし、辺Bを境界線として、着目三角形Tqと隣接三角形Tbとが形成する角を形成角ωbとし、辺Cを境界線として、着目三角形Tqと隣接三角形Tcとが形成する角を形成角ωcとする。そして、着目三角形Tqの隣接三角形Taとの関係における曲率を「辺Aに関する曲率σa」と定義し、着目三角形Tqの隣接三角形Tbとの関係における曲率を「辺Bに関する曲率σb」と定義し、着目三角形Tqの隣接三角形Tcとの関係における曲率を「辺Cに関する曲率σc」と定義することにする。この場合、辺Aに関する曲率σaを形成角ωaに基づいて定まる値とし、辺Bに関する曲率σbを形成角ωbに基づいて定まる値とし、辺Cに関する曲率σcを形成角ωcに基づいて定まる値とすれば、それぞれ隣接三角形との関係における曲率として意味のある値になる。   Therefore, the angle formed by the target triangle Tq and the adjacent triangle Ta is defined as the forming angle ωa using the side A as the boundary line, and the angle formed by the target triangle Tq and the adjacent triangle Tb is defined as the forming angle ωb using the side B as the boundary line. The angle formed by the target triangle Tq and the adjacent triangle Tc is defined as the forming angle ωc with the side C as the boundary line. Then, the curvature of the target triangle Tq in relation to the adjacent triangle Ta is defined as “curvature σa related to the side A”, and the curvature in relation to the adjacent triangle Tb of the target triangle Tq is defined as “curvature σb related to the side B”. The curvature in the relationship between the target triangle Tq and the adjacent triangle Tc is defined as “curvature σc with respect to side C”. In this case, the curvature σa related to the side A is a value determined based on the formation angle ωa, the curvature σb related to the side B is determined based on the formation angle ωb, and the curvature σc related to the side C is determined based on the formation angle ωc. Then, it becomes a meaningful value as the curvature in the relationship with each adjacent triangle.

具体的には、各形成角が180°に近くなればなるほど、曲率は小さくなるように設定すればよい。たとえば、仮に頂点D4が図の紙面上の点であったとすると、着目三角形Tqと隣接三角形Taは同一紙面上の三角形ということになり、両者の形成角ωa=180°ということになる。この場合、着目三角形Tqから隣接三角形Taへと連なる面は完全な平面であり、辺Aに関する曲率σaは、最小値0に設定すればよいことになる。   Specifically, the curvature may be set to be smaller as each forming angle becomes closer to 180 °. For example, if the vertex D4 is a point on the drawing sheet, the target triangle Tq and the adjacent triangle Ta are triangles on the same sheet, and the forming angle ωa of both is 180 °. In this case, the surface connected from the target triangle Tq to the adjacent triangle Ta is a complete plane, and the curvature σa related to the side A may be set to the minimum value 0.

このように、各辺に関する曲率を、当該辺を挟んだ2つの三角形の形成角に応じて、当該形成角が180°に近くなればなるほど小さな曲率となるように設定する、ということが、合理的な曲率の設定法であることは、直感的に理解できよう。ただ、本願発明者は、曲率の定義を、両三角形の形成角のみに基づいて定義するのではなく、両三角形の大きさというファクターを入れて定義すると、より好ましいことに気がついた。   Thus, it is reasonable to set the curvature for each side according to the formation angle of the two triangles sandwiching the side so that the smaller the formation angle is, the smaller the curvature is. It can be intuitively understood that this is a typical method of setting curvature. However, the inventor of the present application has found that it is more preferable to define the curvature not only based on the formation angle of both triangles but including the factor of the size of both triangles.

仮想物体を表現する微小三角形は、仮想物体全体の大きさから比べると、いずれも非常に小さな図形である。しかし、個々の三角形同士を相互に比較すると、その大きさは様々であり、面積の大きな三角形もあれば、面積の小さな三角形もある。そうすると、面積の大きな三角形については、平面が広い領域にわたって連続しているのであるから、小さな三角形に比べて、より小さな曲率を定義した方が理にかなっている。逆に、面積の小さな三角形については、平面が連続する領域が狭いのであるから、大きな三角形に比べて、より大きな曲率を定義した方が理にかなっている。   The small triangles representing the virtual object are all very small figures compared to the size of the entire virtual object. However, when individual triangles are compared with each other, the sizes thereof are various. Some triangles have a large area and others have a small area. Then, for a triangle with a large area, the plane is continuous over a wide area, so it makes more sense to define a smaller curvature than a small triangle. Conversely, for a triangle with a small area, it is more reasonable to define a larger curvature than for a large triangle because the area where the planes are continuous is narrow.

そこで、各辺に関する曲率を、着目三角形自身の大きさ(面積)および隣接三角形の大きさ(面積)に依存して決定するようにし、これらの大きさが大きくなればなるほど小さな曲率が定義されるような設定を行えばよいことがわかる。具体的には、辺Aに関する曲率としては、形成角ωaが180°に近くなればなるほど小さくなり、かつ、着目三角形Tqおよび隣接三角形Taの大きさが大きくなればなるほど小さくなるような曲率σaを定義し、辺Bに関する曲率としては、形成角ωbが180°に近くなればなるほど小さくなり、かつ、着目三角形Tqおよび隣接三角形Tbの大きさが大きくなればなるほど小さくなるような曲率σbを定義し、辺Cに関する曲率としては、形成角ωcが180°に近くなればなるほど小さくなり、かつ、着目三角形Tqおよび隣接三角形Tcの大きさが大きくなればなるほど小さくなるような曲率σcを定義すればよい。   Therefore, the curvature for each side is determined depending on the size (area) of the target triangle itself and the size (area) of the adjacent triangle, and the smaller the size, the smaller the curvature is defined. It can be seen that such settings should be made. Specifically, the curvature σa of the side A is such that the smaller the formation angle ωa is closer to 180 °, and the smaller the size of the target triangle Tq and the adjacent triangle Ta, the smaller the curvature σa. The curvature σb is defined so that the curvature with respect to the side B becomes smaller as the forming angle ωb becomes closer to 180 ° and becomes smaller as the size of the target triangle Tq and the adjacent triangle Tb becomes larger. The curvature σc may be defined so that the curvature of the side C becomes smaller as the formation angle ωc approaches 180 ° and becomes smaller as the size of the target triangle Tq and the adjacent triangle Tc becomes larger. .

以上、各辺に関する曲率を定義するための基本概念を述べたが、このような基本概念に基づいて、実際に各辺に関する曲率を定義するには、たとえば、次のような方法をとることができる。ここでは、図9において、辺Aに関する曲率σaの具体的な求め方の一例を説明しよう。辺Aに関する曲率σaとは、前述したとおり、着目三角形Tqの隣接三角形Taとの関係における曲率というべきものであり、上述した基本概念に従えば、形成角ωaが180°に近くなればなるほど小さくなり、かつ、着目三角形Tqおよび隣接三角形Taの大きさが大きくなればなるほど小さくなるような値として定義すればよい。   The basic concept for defining the curvature for each side has been described above. Based on such a basic concept, for example, the following method can be used to actually define the curvature for each side. it can. Here, an example of a specific method for obtaining the curvature σa related to the side A in FIG. 9 will be described. As described above, the curvature σa related to the side A is a curvature in the relationship with the adjacent triangle Ta of the target triangle Tq. According to the basic concept described above, the curvature σa decreases as the formation angle ωa approaches 180 °. And a value that becomes smaller as the size of the target triangle Tq and the adjacent triangle Ta increases.

そこで、まず、図9に示されているとおり、着目三角形Tqの辺Aに対する対角D3から辺Aに対して垂線を下ろし、この垂線の長さhqaを求める。同様に、隣接三角形Taの辺Aに対する対角D4から辺Aに対して垂線を下ろし、この垂線の長さhaを求める。こうして求めた垂線の長さhqa,haは、それぞれ着目三角形Tqおよび隣接三角形Taの大きさにある程度関連した量になり、各三角形が大きくなればなるほど、これら垂線の長さも長くなる傾向にある。   Therefore, first, as shown in FIG. 9, a perpendicular is drawn from the diagonal D3 to the side A of the triangle Tq of interest to the side A, and the length hqa of this perpendicular is obtained. Similarly, a perpendicular to the side A is drawn from the diagonal D4 with respect to the side A of the adjacent triangle Ta, and the length ha of the perpendicular is obtained. The lengths hqa and ha of the perpendiculars thus obtained are amounts related to the sizes of the target triangle Tq and the adjacent triangle Ta to some extent, and as each triangle becomes larger, the lengths of these perpendiculars tend to become longer.

次に、こうして求めた垂線の長さhqa,haと、着目三角形Tqと隣接三角形Taとの間の形成角ωaと、を用いて、図10に示すような作図を行う。すなわち、平面上に、「長さhqaをもった線分」と「長さhaをもった線分」とをそれぞれの一端が接続点Jaで接続され、かつ、この接続点Jaにおける両線分のなす角が形成角ωaとなるように配置する。続いて、この図10上において、「長さhqaをもった線分」の垂直二等分線と「長さhaをもった線分」の垂直二等分線との交点Oaを求め、求めた交点Oaと接続点Jaとの距離Raを図示のように求める。そして、この距離Raの逆数を、辺Aに関する曲率σaと定義するのである。   Next, using the perpendicular lengths hqa and ha thus obtained and the forming angle ωa between the target triangle Tq and the adjacent triangle Ta, the drawing as shown in FIG. 10 is performed. That is, one end of the “line segment having the length hqa” and the “line segment having the length ha” are connected at the connection point Ja on the plane, and both the line segments at the connection point Ja are connected. It arrange | positions so that the angle | corner which becomes may become the formation angle (omega) a. Subsequently, in FIG. 10, an intersection Oa between the vertical bisector of “line segment with length hqa” and the vertical bisector of “line segment with length ha” is obtained and obtained. The distance Ra between the intersection point Oa and the connection point Ja is obtained as shown in the figure. The reciprocal of the distance Ra is defined as the curvature σa related to the side A.

図10において、距離Raは、「長さhqaをもった線分」と「長さhaをもった線分」とを滑らかな円弧で近似した場合の半径に相当するものである。ここで、もし形成角ωaが180°になると、図に破線で示す2本の垂直二等分線は平行になってしまうので、交点Oaの位置は無限遠となり、距離Ra=無限大となる。その結果、曲率σa=0になる。形成角ωaが小さくなればなるほど、交点Oaは接続点Jaに接近し、距離Raは小さくなるので、曲率σaは大きくなる。結局、曲率σaは、形成角ωaが180°に近くなればなるほど小さくなる、という上述の基本概念に合致した値になる。   In FIG. 10, the distance Ra corresponds to a radius when a “line segment having a length hqa” and a “line segment having a length ha” are approximated by a smooth arc. Here, if the formation angle ωa is 180 °, the two perpendicular bisectors indicated by broken lines in the figure are parallel to each other, so that the position of the intersection Oa is infinity and the distance Ra = infinity. . As a result, the curvature σa = 0. The smaller the formation angle ωa, the closer the intersection Oa is to the connection point Ja, and the smaller the distance Ra, the larger the curvature σa. Eventually, the curvature σa becomes a value that matches the above-mentioned basic concept that the smaller the formation angle ωa becomes, the smaller the angle ωa becomes.

一方、長さhqaや長さhaがより長くなると、交点Oaは接続点Jaからより離れることになり、距離Raは大きくなり、曲率σaは小さくなることが、図10から容易に理解できよう。前述したとおり、長さhqaおよび長さhaは、それぞれ着目三角形Tq,隣接三角形Taの大きさにある程度関連した量になるので、結局、曲率σaは、着目三角形Tqおよび隣接三角形Taの大きさが大きくなればなるほど小さくなる、という上述の基本概念に合致した値になる。   On the other hand, it can be easily understood from FIG. 10 that when the length hqa and the length ha become longer, the intersection Oa is further away from the connection point Ja, the distance Ra becomes larger, and the curvature σa becomes smaller. As described above, the length hqa and the length ha are amounts related to the sizes of the target triangle Tq and the adjacent triangle Ta to some extent, so that the curvature σa eventually has the sizes of the target triangle Tq and the adjacent triangle Ta. The value agrees with the above basic concept that the larger the value is, the smaller the value is.

以上のことから、着目三角形Tqの辺Aに対する対角D3から辺Aに下ろした垂線の長さhqaと、隣接三角形Taの辺Aに対する対角D4から辺Aに下ろした垂線の長さhaと、を求め、平面上に、「長さhqaをもった線分」と「長さhaをもった線分」とを、それぞれの一端が接続点Jaで接続され、かつ、接続点Jaにおける両線分のなす角が形成角ωaとなるように配置し、「長さhqaをもった線分」の垂直二等分線と「長さhaをもった線分」の垂直二等分線との交点Oaと接続点Jaとの距離Raの逆数を、辺Aに関する曲率σaと定義すれば、上述した基本概念に合致するような曲率σaの定義を行うことができる。   From the above, the length hqa of the perpendicular line from the diagonal D3 to the side A of the triangle Tq of interest Tq and the length ha of the perpendicular line from the diagonal D4 to the side A of the adjacent triangle Ta to the side A On the plane, “a line segment having a length hqa” and “a line segment having a length ha” are connected to each other at one end at a connection point Ja, and both at the connection point Ja. The angle formed by the line segments is the formation angle ωa, and the vertical bisector of the “line segment having the length hqa” and the vertical bisector of the “line segment having the length ha” If the reciprocal of the distance Ra between the intersection point Oa and the connection point Ja is defined as the curvature σa related to the side A, the curvature σa can be defined so as to match the basic concept described above.

同様に、辺Bに関する曲率σbを定義するには、図示は省略するが、次のような作図を行えばよい。すなわち、着目三角形Tqの辺Bに対する対角D2から辺Bに下ろした垂線の長さhqbと、隣接三角形Tbの辺Bに対する対角D5から辺Bに下ろした垂線の長さhbと、を求め、平面上に、「長さhqbをもった線分」と「長さhbをもった線分」とを、それぞれの一端が接続点Jbで接続され、かつ、接続点Jbにおける両線分のなす角が形成角ωbとなるように配置し、「長さhqbをもった線分」の垂直二等分線と「長さhbをもった線分」の垂直二等分線との交点Obと接続点Jbとの距離Rbの逆数を、辺Bに関する曲率σbと定義すればよい。   Similarly, in order to define the curvature σb with respect to the side B, although illustration is omitted, the following drawing may be performed. That is, the length hqb of the perpendicular line from the diagonal D2 with respect to the side B of the triangle Tq of interest to the side B and the length hb of the perpendicular line from the diagonal D5 to the side B of the adjacent triangle Tb with respect to the side B are obtained. , “A line segment having a length hqb” and “a line segment having a length hb” are connected to each other at one end at a connection point Jb and both line segments at the connection point Jb. The angle formed is the formation angle ωb, and the intersection Ob of the vertical bisector of the “line segment with the length hqb” and the vertical bisector of the “line segment with the length hb” And the reciprocal of the distance Rb from the connection point Jb may be defined as the curvature σb related to the side B.

また、辺Cに関する曲率σcを定義するには、同様に、次のような作図を行えばよい。まず、着目三角形Tqの辺Cに対する対角D1から辺Cに下ろした垂線の長さhqcと、隣接三角形Tcの辺Cに対する対角D6から辺Cに下ろした垂線の長さhcと、を求め、平面上に、「長さhqcをもった線分」と「長さhcをもった線分」とを、それぞれの一端が接続点Jcで接続され、かつ、接続点Jcにおける両線分のなす角が形成角ωcとなるように配置し、「長さhqcをもった線分」の垂直二等分線と「長さhcをもった線分」の垂直二等分線との交点Ocと接続点Jcとの距離Rcの逆数を、辺Cに関する曲率σcと定義すればよい。   Similarly, in order to define the curvature σc with respect to the side C, the following drawing may be performed. First, the length hqc of the perpendicular line from the diagonal D1 with respect to the side C of the triangle Tq of interest to the side C and the length hc of the perpendicular line from the diagonal D6 to the side C of the adjacent triangle Tc with respect to the side C are obtained. On the plane, “a line segment having a length hqc” and “a line segment having a length hc” are connected at one end at a connection point Jc, and both line segments at the connection point Jc. The intersection angle Oc between the vertical bisector of the “line segment having the length hqc” and the vertical bisector of the “line segment having the length hc” is arranged so that the formed angle is the formation angle ωc. And the reciprocal of the distance Rc between the connection point Jc and the curvature C with respect to the side C may be defined.

さて、以上述べた手順により、着目三角形Tqについて、辺Aに関する曲率σa,辺Bに関する曲率σb,辺Cに関する曲率σcという3通りの曲率を定義することができた。しかしながら、図5のステップS5で求める必要がある曲率は、この着目三角形Tq内に位置するサンプル点Qについての曲率σQである。そこで、このサンプル点Qについての曲率σQを、3つの曲率σa,σb,σcを合成して求めるようにする。この合成を行う上での基本概念は、サンプル点Qと、各辺A,B,Cとの距離に応じて、曲率σa,σb,σcを按分する、という考え方である。すなわち、サンプル点Qと辺Aとの距離が短ければ短いほど曲率σaの影響が大きくなり、サンプル点Qと辺Bとの距離が短ければ短いほど曲率σbの影響が大きくなり、サンプル点Qと辺Cとの距離が短ければ短いほど曲率σcの影響が大きくなるように、曲率σa,σb,σcを合成して、サンプル点Qについての曲率σQを求めるようにすれば、理にかなった方法で曲率σQを決定できる。   With the procedure described above, three kinds of curvatures, that is, the curvature σa with respect to the side A, the curvature σb with respect to the side B, and the curvature σc with respect to the side C, can be defined for the target triangle Tq. However, the curvature that needs to be obtained in step S5 in FIG. 5 is the curvature σQ with respect to the sample point Q located in the target triangle Tq. Therefore, the curvature σQ for the sample point Q is obtained by combining the three curvatures σa, σb, and σc. The basic concept for this synthesis is the idea that the curvatures σa, σb, and σc are prorated according to the distance between the sample point Q and the sides A, B, and C. That is, the shorter the distance between the sample point Q and the side A, the greater the influence of the curvature σa, and the shorter the distance between the sample point Q and the side B, the greater the influence of the curvature σb. It is reasonable to combine the curvatures σa, σb, and σc to obtain the curvature σQ for the sample point Q so that the shorter the distance to the side C is, the larger the influence of the curvature σc is. Can determine the curvature σQ.

このような基本概念に基づいて、曲率σQを求める第1の方法を、図11を参照して説明する。図11に示されている各三角形は、図9に示されている各三角形と全く同じものであり、着目三角形Tq内に、サンプル点Qが位置している。そこで、まず、着目三角形Tqの辺Aに対する対角D3とサンプル点Qとの距離Laを求め、着目三角形Tqの辺Bに対する対角D2とサンプル点Qとの距離をLbを求め、着目三角形Tqの辺Cに対する対角D1とサンプル点Qとの距離をLcを求める。そして、サンプル点Qについての曲率σQを、
σQ=(La・σa+Lb・σb+Lc・σc)/(La+Lb+Lc)
なる演算によって定義するのである。このような方法で曲率σQを定義すれば、上述の基本概念に合致した方法での定義が可能になる。
A first method for obtaining the curvature σQ based on such a basic concept will be described with reference to FIG. Each triangle shown in FIG. 11 is exactly the same as each triangle shown in FIG. 9, and the sample point Q is located in the target triangle Tq. Therefore, first, the distance La between the diagonal D3 with respect to the side A of the target triangle Tq and the sample point Q is obtained, and the distance between the diagonal D2 with respect to the side B of the target triangle Tq and the sample point Q is obtained as Lb. Lc is obtained as the distance between the diagonal D1 and the sample point Q with respect to the side C of And the curvature σQ for the sample point Q is
σQ = (La · σa + Lb · σb + Lc · σc) / (La + Lb + Lc)
It is defined by the following operation. If the curvature σQ is defined by such a method, it can be defined by a method that matches the basic concept described above.

一方、図12は、上述の基本概念に基づいて曲率σQを求める第2の方法を示す図である。この図においても、各三角形は、図9に示されている各三角形と全く同じものであり、着目三角形Tq内に、サンプル点Qが位置している。この第2の方法では、まず、サンプル点Qから辺Aに垂線を下ろし、その足をaとする。同様に、サンプル点Qから辺Bに垂線を下ろし、その足をbとし、サンプル点Qから辺Cに垂線を下ろし、その足をcとする。そして、着目三角形Tqを、これら3本の垂線(図では破線で示す)によって、3つの領域Ua,Ub,Ucに分割する。ここで、領域Uaは、辺Aに対する対角D3を含む領域であり、領域Ubは、辺Bに対する対角D2を含む領域であり、領域Ucは、辺Cに対する対角D1を含む領域である。ここで、各領域Ua,Ub,Ucの面積を、それぞれ同じ記号Ua,Ub,Ucで示すことにし、サンプル点Qについての曲率σQを、
σQ=(Ua・σa+Ub・σb+Uc・σc)/(Ua+Ub+Uc)
なる演算によって定義するのである。このような方法で曲率σQを定義すれば、やはり上述の基本概念に合致した方法での定義が可能になる。
On the other hand, FIG. 12 is a diagram showing a second method for obtaining the curvature σQ based on the basic concept described above. Also in this figure, each triangle is exactly the same as each triangle shown in FIG. 9, and the sample point Q is located in the target triangle Tq. In this second method, a perpendicular line is first drawn from the sample point Q to the side A, and the foot is set to a. Similarly, a perpendicular is dropped from the sample point Q to the side B, the leg is b, a perpendicular is dropped from the sample point Q to the side C, and the leg is c. Then, the target triangle Tq is divided into three regions Ua, Ub, Uc by these three perpendicular lines (indicated by broken lines in the figure). Here, the region Ua is a region including a diagonal D3 with respect to the side A, the region Ub is a region including a diagonal D2 with respect to the side B, and the region Uc is a region including a diagonal D1 with respect to the side C. . Here, the area of each region Ua, Ub, Uc is indicated by the same symbol Ua, Ub, Uc, respectively, and the curvature σQ for the sample point Q is
σQ = (Ua · σa + Ub · σb + Uc · σc) / (Ua + Ub + Uc)
It is defined by the following operation. If the curvature σQ is defined by such a method, it can be defined by a method that matches the basic concept described above.

以上、仮想物体の立体形状を示す三次元データが、微小な三角形の集合体として入力された場合について、任意のサンプル点Qにおける曲率σQを定義する具体的な方法を述べた。この方法によれば、円柱曲面に限定されることなく、任意の曲面をもった仮想物体上の任意のサンプル点Qの位置における曲率σQを決定することができる。   The specific method for defining the curvature σQ at an arbitrary sample point Q when the three-dimensional data indicating the three-dimensional shape of the virtual object is input as a collection of minute triangles has been described above. According to this method, the curvature σQ at the position of an arbitrary sample point Q on a virtual object having an arbitrary curved surface can be determined without being limited to a cylindrical curved surface.

続いて、任意の曲面をもった仮想物体上の任意のサンプル点Qの位置における曲率角度ξQを求める方法について述べる。そもそも曲率角度ξとは、サンプル点Qの位置に所定の曲率σQが定義されている場合に、この曲率σQに応じた湾曲方向と繊維シート上の基準方向線とのずれを示す要素である。たとえば、図4に示す円柱曲面の場合、基準方向線Wと円柱の中心軸Hの投影線H′とのなす角度として、曲率角度ξを定義しているが、このような定義を行った場合、曲率角度ξ=90°となる方向が、曲率σに応じた湾曲方向(すなわち、円周方向)ということになる。   Next, a method for obtaining the curvature angle ξQ at the position of an arbitrary sample point Q on a virtual object having an arbitrary curved surface will be described. In the first place, the curvature angle ξ is an element indicating a deviation between the bending direction corresponding to the curvature σQ and the reference direction line on the fiber sheet when a predetermined curvature σQ is defined at the position of the sample point Q. For example, in the case of the cylindrical curved surface shown in FIG. 4, the curvature angle ξ is defined as the angle formed by the reference direction line W and the projection line H ′ of the central axis H of the cylinder. The direction in which the curvature angle ξ = 90 ° is the bending direction corresponding to the curvature σ (that is, the circumferential direction).

図4(a) に示す例も、図4(c) に示す例も、いずれも曲率の値はσ=1/r1と同一である。しかしながら、曲率角度ξは、前者の場合は90°、後者の場合は0°となり、両者は大きく相違する。これは、繊維シート61の基準方向線Wの方向に着目したときに、前者では、基準方向線Wが、1/r1なる曲率に応じた湾曲方向(円周方向)を向くように張り付けられているのに対して、後者では、基準方向線Wが、1/r1なる曲率に応じた湾曲方向(円周方向)に対して90°をなす方向(すなわち、中心軸Hに平行な方向)を向くように張り付けられていることを示している。そして、曲率角度ξ=90°となる前者の場合、基準方向線Wの向きが、曲率σ=1/r1に応じた湾曲方向(円周方向)に一致することになる。このように、曲率角度ξは、曲率に応じた湾曲方向に対する基準方向線Wのずれ量を示す角度に相当するパラメータであり、90°〜0°の範囲をとり、ξ=90°の場合は、ずれ量がないこと示し、ξ=0°の場合は、ずれ量が最大であることを示すことになる。   In both the example shown in FIG. 4A and the example shown in FIG. 4C, the value of the curvature is the same as σ = 1 / r1. However, the curvature angle ξ is 90 ° in the former case and 0 ° in the latter case, and they are greatly different. This is because, when focusing on the direction of the reference direction line W of the fiber sheet 61, in the former case, the reference direction line W is stuck so as to face the bending direction (circumferential direction) corresponding to the curvature of 1 / r1. On the other hand, in the latter, the reference direction line W has a direction (ie, a direction parallel to the central axis H) forming 90 ° with respect to the bending direction (circumferential direction) corresponding to the curvature of 1 / r1. It shows that it is stuck to face. In the former case where the curvature angle ξ = 90 °, the direction of the reference direction line W matches the bending direction (circumferential direction) corresponding to the curvature σ = 1 / r1. Thus, the curvature angle ξ is a parameter corresponding to an angle indicating the amount of deviation of the reference direction line W with respect to the bending direction according to the curvature, and ranges from 90 ° to 0 °, where ξ = 90 °. This means that there is no deviation amount. When ξ = 0 °, this means that the deviation amount is maximum.

図5のステップS1においても、このような円柱曲面を前提とした曲率σおよび曲率角度ξの定義を行っているので、ステップS5においても、この円柱曲面を前提とした定義に近い方法で、曲率角度ξを定義する必要がある。そこで、以下、仮想物体の立体形状を示す三次元データが、微小な三角形の集合体として入力された場合について、任意のサンプル点Qの位置における曲率角度ξQを定義する具体的な方法の一例を述べる。   Also in step S1 of FIG. 5, the definition of the curvature σ and the curvature angle ξ on the assumption of such a cylindrical curved surface is performed. Therefore, also in step S5, the curvature is determined by a method close to the definition assuming the cylindrical curved surface. It is necessary to define the angle ξ. Therefore, in the following, an example of a specific method for defining the curvature angle ξQ at the position of an arbitrary sample point Q when the three-dimensional data indicating the three-dimensional shape of the virtual object is input as a collection of minute triangles. State.

まず、図13に示すように、サンプル点Qを含む着目三角形Tqと、これに隣接する3つの隣接三角形Ta,Tb,Tcを考える。これらの各三角形は、図9に示されている各三角形と全く同じものである。また、ステップS2では、前述したとおり、仮想物体に対する繊維シートの張り付け向きに関する情報も入力されているので、ステップS5の段階では、図示のとおり、繊維シートの基準方向線Wの向きを定義することができる。ここでは、この基準方向線Wを、着目三角形Tqと同一平面上の直線として定義している。ステップS2において、基準方向線Wが、XYZ三次元座標系上の直線として入力された場合には、これを着目三角形Tqを含む平面上にこの平面の法線方向に投影することにより得られる投影像を、図示する基準方向線Wとして定義すればよい。また、テクスチャマッピングやBTFが適用されている場合には、既にポリゴンに与えられている二次元座標系(u,v)を基準として、そのポリゴン内のたとえばv軸方向を基準方向線Wとして利用すればよい。   First, as shown in FIG. 13, a target triangle Tq including a sample point Q and three adjacent triangles Ta, Tb, and Tc adjacent thereto are considered. Each of these triangles is exactly the same as each triangle shown in FIG. In step S2, as described above, information on the direction in which the fiber sheet is attached to the virtual object is also input. Therefore, in step S5, the direction of the reference direction line W of the fiber sheet is defined as illustrated. Can do. Here, the reference direction line W is defined as a straight line on the same plane as the target triangle Tq. In step S2, when the reference direction line W is input as a straight line on the XYZ three-dimensional coordinate system, the projection obtained by projecting the reference direction line W onto the plane including the target triangle Tq in the normal direction of the plane. What is necessary is just to define an image as the reference direction line W shown in figure. When texture mapping or BTF is applied, the two-dimensional coordinate system (u, v) already given to the polygon is used as a reference, and for example, the v-axis direction in the polygon is used as the reference direction line W. do it.

続いて、図13に示すように、この基準方向線Wと着目三角形Tqの辺A,辺B,辺Cのそれぞれとのなす角(交差しない場合には、各辺の延長線とのなす角)ξa,ξb,ξcを、それぞれ各辺A,B,Cに関する曲率角度として求める。そして、これら各辺に関する曲率角度ξa,ξb,ξcを合成することにより、サンプル点Qについての曲率角度ξQを求めるようにすればよい。この合成を行う上での基本概念は、サンプル点Qと、各辺A,B,Cとの距離に応じて、曲率角度ξa,ξb,ξcを按分する、という考え方である。すなわち、サンプル点Qと辺Aとの距離が短ければ短いほど曲率角度ξaの影響が大きくなり、サンプル点Qと辺Bとの距離が短ければ短いほど曲率角度ξbの影響が大きくなり、サンプル点Qと辺Cとの距離が短ければ短いほど曲率角度ξcの影響が大きくなるように、曲率角度ξa,ξb,ξcを合成することにより、サンプル点Qについての曲率角度ξQを決定すればよい。   Subsequently, as shown in FIG. 13, angles formed by the reference direction line W and each of the sides A, B, and C of the target triangle Tq (when not intersecting, angles formed by extension lines of the sides) ) Ξa, ξb, ξc are determined as the curvature angles for the sides A, B, C, respectively. Then, the curvature angle ξQ for the sample point Q may be obtained by combining the curvature angles ξa, ξb, and ξc for these sides. The basic concept in performing this synthesis is the idea that the curvature angles ξa, ξb, and ξc are apportioned according to the distance between the sample point Q and the sides A, B, and C. That is, the shorter the distance between the sample point Q and the side A, the greater the influence of the curvature angle ξa, and the shorter the distance between the sample point Q and the side B, the greater the influence of the curvature angle ξb. The curvature angle ξQ for the sample point Q may be determined by combining the curvature angles ξa, ξb, and ξc so that the influence of the curvature angle ξc increases as the distance between Q and side C decreases.

このような基本概念に基づいて、曲率角度ξQを求める第1の方法を、図14を参照して説明する。図14に示されている各三角形は、図13に示されている各三角形と全く同じものであり、着目三角形Tq内に、サンプル点Qが位置している。そこで、まず、着目三角形Tqの辺Aに対する対角D3とサンプル点Qとの距離Laを求め、着目三角形Tqの辺Bに対する対角D2とサンプル点Qとの距離をLbを求め、着目三角形Tqの辺Cに対する対角D1とサンプル点Qとの距離をLcを求める。そして、サンプル点Qについての曲率角度ξQを、
ξQ=(La・ξa+Lb・ξb+Lc・ξc)/(La+Lb+Lc)
なる演算によって定義するのである。このような方法で曲率角度ξQを定義すれば、上述の基本概念に合致した方法での定義が可能になる。この方法の原理は、図11を参照して説明した曲率σQを定義する方法の原理と共通するものである。
A first method for obtaining the curvature angle ξQ based on such a basic concept will be described with reference to FIG. Each triangle shown in FIG. 14 is exactly the same as each triangle shown in FIG. 13, and the sample point Q is located in the target triangle Tq. Therefore, first, the distance La between the diagonal D3 with respect to the side A of the target triangle Tq and the sample point Q is obtained, and the distance between the diagonal D2 with respect to the side B of the target triangle Tq and the sample point Q is obtained as Lb. Lc is obtained as the distance between the diagonal D1 and the sample point Q with respect to the side C of And the curvature angle ξQ about the sample point Q is
ξQ = (La · ξa + Lb · ξb + Lc · ξc) / (La + Lb + Lc)
It is defined by the following operation. If the curvature angle ξQ is defined by such a method, it can be defined by a method that matches the basic concept described above. The principle of this method is in common with the principle of the method for defining the curvature σQ described with reference to FIG.

一方、曲率角度ξQを求める第2の方法として、図12を参照して説明した曲率σQを定義する方法の原理を利用した方法も可能である。すなわち、図12に示すように、サンプル点Qから各辺A,B,Cに垂線を下ろし、着目三角形Tqを、これら3本の垂線によって、3つの領域Ua,Ub,Ucに分割する。そして、これら3つの領域Ua,Ub,Ucの面積を、それぞれ同じ記号Ua,Ub,Ucで示すことにし、サンプル点Qについての曲率角度ξQを、
ξQ=(Ua・ξa+Ub・ξb+Uc・ξc)/(Ua+Ub+Uc)
なる演算によって定義するのである。このような方法で曲率角度ξQを定義すれば、やはり上述の基本概念に合致した方法での定義が可能になる。
On the other hand, as a second method for obtaining the curvature angle ξQ, a method using the principle of the method for defining the curvature σQ described with reference to FIG. 12 is also possible. That is, as shown in FIG. 12, a perpendicular is drawn from the sample point Q to each side A, B, C, and the target triangle Tq is divided into three regions Ua, Ub, Uc by these three perpendiculars. The areas of these three regions Ua, Ub, Uc are indicated by the same symbols Ua, Ub, Uc, respectively, and the curvature angle ξQ for the sample point Q is
ξQ = (Ua · ξa + Ub · ξb + Uc · ξc) / (Ua + Ub + Uc)
It is defined by the following operation. If the curvature angle ξQ is defined by such a method, it can be defined by a method that matches the basic concept described above.

以上のとおり、仮想物体の立体形状を示す三次元データが、微小な三角形の集合体として入力された場合は、上述した具体的手法を適用することにより、任意のサンプル点Qにおける曲率σQおよび曲率角度ξQを定義することが可能である。しかしながら、ポリゴンを用いて立体形状を表現する場合、必ずしも三角形が用いられるとは限らず、四角形や六角形など、任意の多角形の集合からなる三次元データが用いられる場合も少なくない。このように、仮想物体が、任意の多角形の集合からなる三次元データとして与えられた場合であっても、多角形は必ず複数の三角形に分割することができるので、上述した三角形についての実施例は、ポリゴンを用いて立体形状が表現されている場合に広く適用可能である。   As described above, when the three-dimensional data indicating the three-dimensional shape of the virtual object is input as a collection of minute triangles, the curvature σQ and the curvature at an arbitrary sample point Q can be obtained by applying the specific method described above. It is possible to define an angle ξQ. However, when a three-dimensional shape is expressed using polygons, triangles are not always used, and three-dimensional data including a set of arbitrary polygons such as quadrangles and hexagons is often used. In this way, even if the virtual object is given as three-dimensional data consisting of a set of arbitrary polygons, the polygon can always be divided into a plurality of triangles. The example is widely applicable when a three-dimensional shape is expressed using polygons.

ただ、上述した三角形の集合からなる三次元データが用いられた場合についての基本原理は、任意の多角形の集合からなる三次元データが用いられた場合にも、多角形を複数の三角形に分割することなしに、多角形のままでも適用可能である。すなわち、この基本原理を一般的なJ角形に拡張した場合は、次のような方法で、サンプル点Qについての曲率σQおよび曲率角度ξQを求めるようにすればよい。   However, the basic principle for the case where 3D data consisting of a set of triangles is used is that the polygon is divided into a plurality of triangles even when 3D data consisting of a set of arbitrary polygons is used. It is also possible to apply a polygon as it is. That is, when this basic principle is extended to a general J-gon, the curvature σQ and the curvature angle ξQ for the sample point Q may be obtained by the following method.

まず、曲率を求める対象となるサンプル点Qを含むJ角形(J個の辺を有する多角形)を着目多角形として抽出する。そして、この着目多角形について、当該着目多角形とこれに隣接する複数J個の隣接多角形との間の形成角ω1〜ωJをそれぞれ求める。続いて、第j番目(j=1〜J)の隣接多角形との間の境界を形成する第j番目の辺に関する曲率として、第j番目の形成角ωjが180°に近くなればなるほど小さくなり、かつ、着目多角形および第j番目の隣接多角形の大きさが大きくなればなるほど小さくなるような曲率σjを定義し、第1番目の辺〜第J番目の辺についてそれぞれ曲率σ1〜σJを定義する。最後に、このサンプル点Qと第j番目の辺との距離が短ければ短いほど、第j番目の曲率σjの影響が大きくなるように、J個の曲率σ1〜σJを合成することにより、サンプル点Qについての曲率σQを求めるようにすればよい。   First, a J-polygon (a polygon having J sides) including the sample point Q for which the curvature is to be obtained is extracted as a target polygon. Then, for the target polygon, formation angles ω1 to ωJ between the target polygon and a plurality of J adjacent polygons adjacent to the target polygon are obtained. Subsequently, as the curvature of the jth side forming the boundary with the jth (j = 1 to J) adjacent polygon, the curvature becomes smaller as the jth formation angle ωj is closer to 180 °. And the curvature σj is defined such that the larger the size of the target polygon and the jth adjacent polygon, the smaller the curvature σj for the first side to the Jth side, respectively. Define Finally, the shorter the distance between the sample point Q and the j-th side, the greater the influence of the j-th curvature σj. The curvature σQ for the point Q may be obtained.

一方、曲率角度ξについては、基準方向線Wと着目多角形の第1番目の辺〜第J番目の辺のそれぞれとのなす角ξ1〜ξJを、各辺についての曲率角度としてそれぞれ求め、サンプル点Qと第j番目の辺との距離が短ければ短いほど、第j番目の曲率角度ξjの影響が大きくなるように、J個の曲率角度ξ1〜ξJを合成することにより、サンプル点Qについての曲率角度ξQを求めるようにすればよい。   On the other hand, with respect to the curvature angle ξ, angles ξ1 to ξJ formed by the reference direction line W and each of the first side to the Jth side of the target polygon are obtained as the curvature angles for each side, respectively. By combining the J curvature angles ξ1 to ξJ so that the influence of the jth curvature angle ξj increases as the distance between the point Q and the jth side becomes shorter, What is necessary is just to obtain | require the curvature angle (xi) Q.

以上、図5のステップS2に示すデータ入力段階において、仮想物体の立体形状が、ポリゴンの集合を示す三次元データとして入力された場合に、任意のサンプル点Qについての曲率σQおよび曲率角度ξQを求める具体的な方法を述べたが、本発明を実施する上では、仮想物体の立体形状を、必ずしもポリゴンの集合を示す三次元データとして入力する必要はない。たとえば、仮想物体の立体形状を、数式およびこの数式に用いられているパラメータの値によって表現されるパラメトリック曲面として入力した場合は、特定のサンプル点Qについての曲率σQおよび曲率角度ξQを、この数式およびパラメータの値を用いた演算により求めるようにすればよい。   As described above, when the three-dimensional shape of the virtual object is input as three-dimensional data indicating a set of polygons in the data input stage shown in step S2 of FIG. 5, the curvature σQ and the curvature angle ξQ for an arbitrary sample point Q are obtained. Although a specific method to be obtained has been described, it is not always necessary to input the three-dimensional shape of a virtual object as three-dimensional data indicating a set of polygons in implementing the present invention. For example, when the three-dimensional shape of the virtual object is input as a mathematical expression and a parametric curved surface expressed by the parameter values used in the mathematical expression, the curvature σQ and the curvature angle ξQ for a specific sample point Q are expressed by this mathematical expression. It may be obtained by calculation using values of parameters and parameters.

<<< §5.本発明に係る二次元画像生成装置 >>>
図5に示す流れ図において、ステップS1は、実在の繊維シートを実在の物体上に張り付けた実測により行われる手順であるが、ステップS2〜S9は、コンピュータの内部で行われる処理であり、各手順は、実際にはコンピュータプログラムに基づいて実行されることになる。
<<< §5. Two-dimensional image generation apparatus according to the present invention >>
In the flowchart shown in FIG. 5, step S <b> 1 is a procedure performed by actual measurement in which an actual fiber sheet is pasted on an actual object, but steps S <b> 2 to S <b> 9 are processes performed inside the computer. Is actually executed based on a computer program.

本発明に係る二次元画像生成装置は、この図5のステップS2〜S9に示されている各手順を実行する機能をもったコンピュータによって構成される装置であり、図15のブロック図に示す各構成要素からなる装置である。以下、この装置の構成および動作を説明する。   The two-dimensional image generation apparatus according to the present invention is an apparatus configured by a computer having a function of executing each procedure shown in steps S2 to S9 in FIG. It is a device consisting of components. The configuration and operation of this apparatus will be described below.

この二次元画像生成装置は、物体の三次元データに基づいて、当該物体の表面に繊維シートを張り付け、これを所定の視点から観察したときに得られる投影画像を示す二次元データを生成する機能をもった装置であり、図15に示されているとおり、データ入力部110、三次元データ格納部120、曲率依存反射特性格納部130、曲率演算部140、反射光強度演算部150、投影条件設定部160、画素定義部170、投影データ格納部180によって構成されている。実際には、これらの各構成要素は、コンピュータに専用のプログラムを組み込むことによって実現される。   This two-dimensional image generation device is a function for generating two-dimensional data indicating a projection image obtained when a fiber sheet is attached to the surface of an object based on the three-dimensional data of the object and observed from a predetermined viewpoint. As shown in FIG. 15, a data input unit 110, a three-dimensional data storage unit 120, a curvature-dependent reflection characteristic storage unit 130, a curvature calculation unit 140, a reflected light intensity calculation unit 150, a projection condition, as shown in FIG. The setting unit 160, the pixel definition unit 170, and the projection data storage unit 180 are configured. Actually, each of these components is realized by incorporating a dedicated program into the computer.

データ入力部110は、外部から与えられる種々のデータを入力するための構成要素であり、図5のステップS2で入力される種々のデータは、このデータ入力部110からコンピュータに取り込まれることになる。具体的には、このデータ入力部110は、コンピュータ用のキーボード、マウス、スキャナ装置、デジタルカメラ、磁気もしくは光データ読込装置などの装置によって構成されることになる。   The data input unit 110 is a component for inputting various data given from the outside, and the various data input in step S2 of FIG. 5 are taken into the computer from the data input unit 110. . Specifically, the data input unit 110 is configured by devices such as a computer keyboard, a mouse, a scanner device, a digital camera, and a magnetic or optical data reading device.

三次元データ格納部120は、データ入力部110から入力された、仮想物体の立体形状を示す三次元データを格納するための構成要素であり、実際には、コンピュータ用の磁気記録装置やメモリ装置などによって実現される。前述した実施例の場合、三次元データ格納部120には、CADデータを流用して作成された三次元データが格納される。   The three-dimensional data storage unit 120 is a component for storing the three-dimensional data indicating the three-dimensional shape of the virtual object input from the data input unit 110. In practice, the three-dimensional data storage unit 120 is a magnetic recording device or memory device for computers. Etc. In the case of the above-described embodiment, the three-dimensional data storage unit 120 stores three-dimensional data created by using CAD data.

曲率依存反射特性格納部130は、データ入力部110から入力された、繊維シートについての「曲率が反射光強度に及ぼす影響」を含んだ曲率依存反射特性を格納する構成要素であり、実際には、コンピュータ用の磁気記録装置やメモリ装置などによって実現される。曲率依存反射特性は、図5のステップS1によって実測される、個々の繊維シートに固有のデータであり、たとえば、図7に示すようなテーブル形式のデータとして、曲率依存反射特性格納部130に格納されることになる。また、投影条件設定部160は、データ入力部110から入力されたデータに基づき、照明条件、視点Eの位置、投影平面Mを設定する構成要素であり、実際には、コンピュータ用の磁気記録装置やメモリ装置などによって実現される。   The curvature-dependent reflection characteristic storage unit 130 is a component that stores the curvature-dependent reflection characteristic including “the influence of the curvature on the reflected light intensity” input from the data input unit 110 and actually includes the fiber sheet. It is realized by a magnetic recording device or a memory device for a computer. The curvature-dependent reflection characteristic is data specific to each fiber sheet, which is actually measured in step S1 of FIG. 5, and is stored in the curvature-dependent reflection characteristic storage unit 130 as data in a table format as shown in FIG. 7, for example. Will be. The projection condition setting unit 160 is a component that sets the illumination condition, the position of the viewpoint E, and the projection plane M based on the data input from the data input unit 110. In practice, the projection condition setting unit 160 is a magnetic recording device for a computer. Or a memory device.

曲率演算部140は、三次元データ格納部120に格納されている三次元データに基づいて、仮想物体の表面上に定義された所定のサンプル点Qの位置について、仮想物体表面の曲率σQおよび曲率角度ξQを求める機能をもった構成要素である。任意曲面上のサンプル点Qについての曲率σQおよび曲率角度ξQを求める具体的な手法は、§4に例示したとおりである。   The curvature calculation unit 140 uses the curvature σQ and the curvature of the virtual object surface for the position of a predetermined sample point Q defined on the surface of the virtual object based on the three-dimensional data stored in the three-dimensional data storage unit 120. This is a component having a function for obtaining the angle ξQ. A specific method for obtaining the curvature σQ and the curvature angle ξQ for the sample point Q on the arbitrary curved surface is as illustrated in §4.

反射光強度演算部150は、レンダリング処理を行う構成要素であり、繊維シートを仮想物体の表面に張り付けた場合に、サンプル点Qから視点Eに向かう反射光Vの強度を、三次元データ格納部120内に格納されている三次元データ、曲率依存反射特性格納部130内に格納されている「曲率演算部140で演算されたサンプル点Qについての曲率σQおよび曲率角度ξQに対応する曲率依存反射特性」、投影条件設定部160に設定されている投影条件(照明条件、視点位置、投影平面)に基づいて演算する機能を有する。具体的な演算内容については、§3に例示したとおりである。   The reflected light intensity calculation unit 150 is a component that performs a rendering process. When the fiber sheet is attached to the surface of the virtual object, the reflected light V intensity from the sample point Q toward the viewpoint E is expressed as a three-dimensional data storage unit. The three-dimensional data stored in 120, the curvature-dependent reflection corresponding to the curvature σQ and the curvature angle ξQ for the sample point Q calculated by the curvature calculation unit 140, stored in the curvature-dependent reflection characteristic storage unit 130. Characteristics ”and a function of calculating based on the projection condition (illumination condition, viewpoint position, projection plane) set in the projection condition setting unit 160. The specific calculation contents are as illustrated in §3.

画素定義部170は、サンプル点Qからの反射光Vと投影平面Mとの交点位置に、当該反射光Vの強度に応じた画素値をもつ画素Pを定義する構成要素であり、投影データ格納部180は、多数のサンプル点Qについて定義された多数の画素Pの集合を、仮想物体の投影画像を示す二次元投影データとして格納する構成要素である。   The pixel definition unit 170 is a component that defines a pixel P having a pixel value corresponding to the intensity of the reflected light V at the intersection of the reflected light V from the sample point Q and the projection plane M, and stores projection data. The unit 180 is a component that stores a set of a large number of pixels P defined for a large number of sample points Q as two-dimensional projection data indicating a projection image of a virtual object.

この図15に示す二次元画像生成装置を用いて、所望の二次元投影画像を得るための操作は次のとおりである。まず、オペレータは、仮想物体の三次元データと、実在の繊維シートとを用意する。仮想物体の三次元データとしては、たとえば、CADデータを流用したものをそのまま利用すればよい。そして、図5のステップS1で説明した実測作業を行い、用意した実在の繊維シートについて、たとえば、図7に示すテーブルのような曲率依存反射特性を求める。続いて、データ入力部110を操作することにより、仮想物体の三次元データを三次元データ格納部120へと格納し、実測して得られた曲率依存反射特性を曲率依存反射特性格納部130へと格納する。また、データ入力部110を操作することにより、投影条件設定部160に対して、照明条件、視点位置、投影平面の設定を行う。   The operation for obtaining a desired two-dimensional projection image using the two-dimensional image generation apparatus shown in FIG. 15 is as follows. First, the operator prepares three-dimensional data of a virtual object and an actual fiber sheet. As the three-dimensional data of the virtual object, for example, data obtained by diverting CAD data may be used as it is. Then, the actual measurement work described in step S1 in FIG. 5 is performed, and curvature-dependent reflection characteristics such as the table shown in FIG. 7 are obtained for the prepared actual fiber sheet. Subsequently, by operating the data input unit 110, the three-dimensional data of the virtual object is stored in the three-dimensional data storage unit 120, and the curvature-dependent reflection characteristic obtained by actual measurement is stored in the curvature-dependent reflection characteristic storage unit 130. And store. Further, by operating the data input unit 110, the illumination condition, the viewpoint position, and the projection plane are set for the projection condition setting unit 160.

以上で、オペレータが行う実体的な操作は完了である。この後、この装置に対して、レンダリング処理を開始する旨の指示を与えれば、曲率演算部140によって、レンダリング処理に必要な個々のサンプル点Qについての曲率σQおよび曲率角度ξQが演算され、反射光強度演算部150によって、個々のサンプル点Qから視点Eに向かう反射光Vの強度が演算され、画素定義部170によって、個々の反射光Vの強度に応じた画素値をもつ画素Pが定義され、これらの画素Pの集合として、投影データ格納部180内に、目的となる二次元画像が格納されることになる。オペレータは、こうして投影データ格納部180内に得られた二次元画像を、必要に応じて、所望の媒体上に出力させればよい。   Thus, the substantial operation performed by the operator is completed. Thereafter, when an instruction to start the rendering process is given to the apparatus, the curvature calculator 140 calculates the curvature σQ and the curvature angle ξQ for each sample point Q necessary for the rendering process, and the reflection is performed. The light intensity calculation unit 150 calculates the intensity of the reflected light V from each sample point Q toward the viewpoint E, and the pixel definition unit 170 defines a pixel P having a pixel value corresponding to the intensity of each reflected light V. As a set of these pixels P, the target two-dimensional image is stored in the projection data storage unit 180. The operator may output the two-dimensional image thus obtained in the projection data storage unit 180 onto a desired medium as necessary.

以上、本発明を図示する実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、この他にも種々の態様で実施可能である。たとえば、上述の実施形態の場合、曲率σに曲率角度ξという向きのファクターを加味したものを曲率パラメータと定義したが、利用形態によっては、曲率角度ξという概念は必ずしも必要なものではない。具体的には、繊維シートとして、縦糸と横糸とを編んだデニム地や玉虫織りを用いる場合は、生地自体に方向性があるため、たとえば、縦糸の方向に基準方向線Wを定義するようなことができる。しかしながら、タオル地などのパイルを植毛してなる生地を繊維シートとして用いる場合は、生地が等方性をもつため、物体に張り付ける際の方向を定義しても意味はない。このような場合、曲率パラメータとして、曲率σのみを定義し、曲率角度ξなる概念を用いない運用を行えばよい。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment shown in figure, this invention is not limited to these embodiment, In addition, it can implement in a various aspect. For example, in the above-described embodiment, the curvature parameter is defined by adding a factor of the direction of the curvature angle ξ to the curvature σ, but the concept of the curvature angle ξ is not necessarily required depending on the usage form. Specifically, when using a denim fabric knitted with warp and weft as a fiber sheet or an iridescent weave, since the fabric itself has directionality, for example, a reference direction line W is defined in the direction of warp. be able to. However, in the case of using a fabric obtained by flocking a pile such as a towel as a fiber sheet, it is meaningless to define the direction of application to an object because the fabric is isotropic. In such a case, only the curvature σ is defined as the curvature parameter, and the operation without using the concept of the curvature angle ξ may be performed.

<<< §6.符号を用いた曲率定義 >>>
これまで述べた実施形態では、仮装物体の湾曲が凸状になっている例のみを示したが、実際には、仮装物体の表面は必ずしも凸状の湾曲のみから構成されているとは限らず、凹状の湾曲を有する仮装物体が用いられる場合もある。本発明は、もちろん、凸状の湾曲をもった仮装物体のみならず、凹状の湾曲をもった仮装物体についても適用可能である。
<<< §6. Curvature definition using sign >>>
In the embodiments described so far, only the example in which the curvature of the masquerade object is convex is shown, but actually, the surface of the masquerade object is not necessarily composed only of the convex curvature. In some cases, a disguised object having a concave curvature is used. Of course, the present invention can be applied not only to a disguised object having a convex curve, but also to a disguised object having a concave curve.

ところで、ある曲面が、凸状であるか凹状であるかは、視点を置く位置に依存して定まる事項であり、同一曲面であっても、視点位置によって凸状曲面になったり、凹状曲面になったりする。そこで曲率の定義に符号の概念を導入すれば、凸状曲面と凹状曲面とを統一的に取り扱うことが可能になる。ここでは、このような符号を用いた曲率の定義を行うことにより、凸状曲面と凹状曲面との双方を取り扱う具体的な方法を述べる。   By the way, whether a curved surface is convex or concave is a matter determined depending on the position where the viewpoint is placed, and even if it is the same curved surface, it becomes a convex curved surface or a concave curved surface depending on the viewpoint position. It becomes. Therefore, if the concept of a sign is introduced in the definition of curvature, it becomes possible to handle convex curved surfaces and concave curved surfaces in a unified manner. Here, a specific method of handling both convex curved surfaces and concave curved surfaces by defining the curvature using such a code will be described.

たとえば、図16(a) は、図6(b) と同一の図であり、曲率σ=1/r1の円柱側面を有する実在の物体72に、実在の繊維シート61を張り付け、光源Gからの照明光Lを測定領域F2に照射し、視点Eに向かう反射光Vの強度を測定する作業を示している。この測定作業では、この繊維シート61(ここでは、説明の便宜上、厚みは無視する)についての、曲率σ=1/r1についての曲率依存反射特性を求めることができる。これに対して、図16(b) も、曲率σ=1/r1の円柱側面を有する実在の物体74に、実在の繊維シート61を張り付け、光源Gからの照明光Lを測定領域F4に照射し、視点Eに向かう反射光Vの強度を測定する作業を示す図である。この測定作業では、この繊維シート61(ここでは、説明の便宜上、厚みは無視する)についての、やはり曲率σ=1/r1についての曲率依存反射特性を求めることができる。   For example, FIG. 16 (a) is the same diagram as FIG. 6 (b), and an actual fiber sheet 61 is pasted on an actual object 72 having a cylindrical side surface with a curvature σ = 1 / r 1. The work of irradiating the measurement area F2 with the illumination light L and measuring the intensity of the reflected light V toward the viewpoint E is shown. In this measurement operation, the curvature-dependent reflection characteristic with respect to the curvature σ = 1 / r1 of the fiber sheet 61 (here, the thickness is neglected for convenience of description) can be obtained. On the other hand, FIG. 16B also applies an actual fiber sheet 61 to an actual object 74 having a cylindrical side surface with a curvature σ = 1 / r1, and irradiates the measurement region F4 with the illumination light L from the light source G. FIG. 5 is a diagram illustrating an operation of measuring the intensity of the reflected light V toward the viewpoint E. In this measurement operation, the curvature-dependent reflection characteristic with respect to the curvature σ = 1 / r1 can be obtained for the fiber sheet 61 (here, the thickness is ignored for convenience of explanation).

図16(a) に示す物体72も、図16(b) に示す物体74も、いずれも表面に幾何学的な円柱側面を有する物体であるが、前者は円柱の外面が物体の外面になっているため、繊維シート61が視点Eから見て凸状に湾曲しているのに対して、後者は円柱の内面が物体の外面となっているため、繊維シート61が視点Eから見て凹状に湾曲している。もっとも、視点E(各物体72,74の外側)から見るかわりに、各物体72,74の内側から見ると、上述した凹凸の関係は逆転する。ここで、曲率σを各円柱の半径の逆数と定義すると、いずれの場合も曲率はσ=1/r1になる(繊維シート61の厚みを考慮すると、前者の曲率はσ=1/(r1+d)になり、後者の曲率はσ=1/(r1−d)になる)。   Both the object 72 shown in FIG. 16 (a) and the object 74 shown in FIG. 16 (b) are objects having geometric cylindrical side surfaces on the surface. In the former, the outer surface of the cylinder is the outer surface of the object. Therefore, the fiber sheet 61 is curved in a convex shape when viewed from the viewpoint E, whereas the latter has a concave shape when viewed from the viewpoint E because the inner surface of the cylinder is the outer surface of the object. Is curved. However, when viewed from the inside of each of the objects 72 and 74 instead of viewing from the viewpoint E (outside of each of the objects 72 and 74), the above-described unevenness relationship is reversed. Here, if the curvature σ is defined as the reciprocal of the radius of each cylinder, the curvature is σ = 1 / r1 in any case (considering the thickness of the fiber sheet 61, the former curvature is σ = 1 / (r1 + d). And the latter curvature is σ = 1 / (r1-d)).

そこで、ここでは、同じ曲率であっても、視点Eから見て凸状に湾曲している場合には正の符号をつけて示し、視点Eから見て凹状に湾曲している場合には負の符号をつけて示すことにする。すなわち、半径r1の円柱側面が与えられた場合であっても、当該円柱側面の外面については、図16(a) に示すように正の曲率値σ=1/r1が与えられ、当該円柱側面の内面については、図16(b) に示すように負の曲率値σ=−1/r1が与えられることになるので、絶対値は同じであっても、符号によって両者を区別することが可能である(もちろん、符号は逆に定義してもかまわない)。なお、本願にいう「円柱側面」とは、このように、幾何学的な円柱の側方を構成する曲面の外面と内面との双方を意味する文言として用いている。   Therefore, here, even if the curvature is the same, a positive sign is given when it is convexly curved when viewed from the viewpoint E, and a negative sign when it is concavely curved when viewed from the viewpoint E. It will be shown with the symbol. That is, even when a cylindrical side surface having a radius r1 is given, a positive curvature value σ = 1 / r1 is given to the outer surface of the cylindrical side surface as shown in FIG. As shown in FIG. 16 (b), the negative curvature value σ = −1 / r1 is given to the inner surface of, so that even if the absolute value is the same, the two can be distinguished by the sign. (Of course, the sign may be defined in reverse). In addition, the “cylindrical side surface” referred to in the present application is used as a word meaning both the outer surface and the inner surface of the curved surface constituting the side of the geometric cylinder.

実用上は、図5のステップS1における曲率依存反射特性の実測段階において、図16(a) に示すような正の曲率をもった物体を用いた測定と、図16(b) に示すような負の曲率をもった物体を用いた測定との双方を行っておくようにすればよい。この場合、測定によって得られる曲率依存反射特性のテーブルは、図7に示すテーブルに、更に、σが負の値をとる領域を付加したものになる(すなわち、図7のテーブルの左側に、σ=−1,−1/3,−1/5,…,−1/100の各欄が追加される)。   Practically, in the actual measurement stage of the curvature-dependent reflection characteristic in step S1 in FIG. 5, measurement using an object having a positive curvature as shown in FIG. 16 (a) and as shown in FIG. 16 (b). It is only necessary to perform both measurement using an object having a negative curvature. In this case, the curvature-dependent reflection characteristic table obtained by the measurement is obtained by adding a region where σ takes a negative value to the table shown in FIG. 7 (that is, on the left side of the table of FIG. = -1,-1/3,-1/5, ..., -1/100 are added).

一方、図5のステップS5における曲率演算や、図15の曲率演算部140では、所定のサンプル点の位置における仮装物体の曲率を、符号付きの値として求めるようにすればよい。すなわち、視点から見て凸状に湾曲している場合には正の曲率、凹状に湾曲している場合には負の曲率が定義されるようにすればよい。   On the other hand, the curvature calculation in step S5 in FIG. 5 and the curvature calculation unit 140 in FIG. 15 may obtain the curvature of the disguise object at a predetermined sample point position as a signed value. That is, a positive curvature may be defined when the lens is convexly convex as viewed from the viewpoint, and a negative curvature may be defined when the lens is curved concavely.

たとえば、隣接する2つの多角形間の形成角ωなるものを、仮装物体の内側について計った角度と定義しておく。図10に示す例の場合、図の下側に示されている部分が物体の内部、図の上側に示されている部分が物体の外部であるとすれば、着目三角形Tqと隣接三角形Taとの間の形成角は、図示の角度ωaということになる。そして、図示の例のように、形成角ωaが180°よりも小さければ、視点(仮装物体の外部)から見て、凸状に湾曲していることになるので、正の曲率を与え、逆に、形成角ωaが180°よりも大きければ、視点(仮装物体の外部)から見て、凹状に湾曲していることになるので、負の曲率を与えるようにすればよい。   For example, a formation angle ω between two adjacent polygons is defined as an angle measured with respect to the inside of the virtual object. In the case of the example shown in FIG. 10, if the part shown on the lower side of the figure is inside the object and the part shown on the upper side of the figure is outside the object, the target triangle Tq and the adjacent triangle Ta The forming angle between the two is the angle ωa shown in the figure. And, if the formation angle ωa is smaller than 180 ° as in the example shown in the figure, it is curved in a convex shape when viewed from the viewpoint (outside of the disguise object), so that a positive curvature is given and reversed On the other hand, if the formation angle ωa is larger than 180 °, it is curved in a concave shape when viewed from the viewpoint (outside of the disguise object), so a negative curvature may be given.

このように、形成角と180°との大小関係に応じて、符号を定めるようにすれば、図5のステップS5における曲率演算や、図15の曲率演算部140において、与えられたサンプル点の位置における仮装物体の曲率を、符号付きの値として求めることができるようになるので、凸状曲面と凹状曲面との双方に対応した取り扱いが可能になる。もちろん、曲率の絶対値は、§4で述べた具体的な実施例における算出法をそのまま用いるようにすればよい。   Thus, if the sign is determined according to the magnitude relationship between the formation angle and 180 °, the curvature calculation in step S5 in FIG. 5 or the curvature calculation unit 140 in FIG. Since the curvature of the disguise object at the position can be obtained as a signed value, it is possible to handle both the convex curved surface and the concave curved surface. Of course, for the absolute value of the curvature, the calculation method in the specific embodiment described in §4 may be used as it is.

平面から構成される仮想物体に繊維シートを張り付ける状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which affixes a fiber sheet on the virtual object comprised from a plane. 曲面を有する仮想物体に繊維シートを張り付ける状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which sticks a fiber sheet on the virtual object which has a curved surface. 一般的なレンダリング処理の原理を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the principle of a general rendering process. 繊維シートと物体表面の曲率との関係を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the relationship between a fiber sheet and the curvature of an object surface. 本発明に係る二次元画像生成方法の手順を示す流れ図である。It is a flowchart which shows the procedure of the two-dimensional image generation method which concerns on this invention. 図5の流れ図における曲率依存反射特性測定段階S1の具体的な測定方法を示す図である。It is a figure which shows the specific measuring method of curvature-dependent reflection characteristic measurement step S1 in the flowchart of FIG. 図5の流れ図における曲率依存反射特性測定段階S1を実施することにより得られた曲率依存反射特性のテーブルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the table of the curvature dependence reflection characteristic obtained by implementing the curvature dependence reflection characteristic measurement step S1 in the flowchart of FIG. 照明光および反射光の向きを考慮して反射率を決定するBRDFモデルの原理を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the principle of the BRDF model which determines a reflectance in consideration of the direction of illumination light and reflected light. 多数の三角形の集合により表現された仮想物体について、三角形の一辺についての曲率を定義する原理を示す平面図である。It is a top view which shows the principle which defines the curvature about the one side of a triangle about the virtual object expressed by the collection of many triangles. 図9に示す例において、辺Aについての曲率を定義する原理を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing the principle of defining the curvature for side A in the example shown in FIG. 9. 図9に示す例において、三角形内のサンプル点Qについての曲率を定義する原理を示す平面図である。In the example shown in FIG. 9, it is a top view which shows the principle which defines the curvature about the sample point Q in a triangle. 図9に示す例において、三角形内のサンプル点Qについての曲率を定義する別な原理を示す平面図である。In the example shown in FIG. 9, it is a top view which shows another principle which defines the curvature about the sample point Q in a triangle. 図9に示す例において、各辺A,B,Cについての曲率角度を定義する原理を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing the principle of defining the curvature angle for each side A, B, C in the example shown in FIG. 9. 図9に示す例において、三角形内のサンプル点Qについての曲率角度を定義する原理を示す平面図である。In the example shown in FIG. 9, it is a top view which shows the principle which defines the curvature angle about the sample point Q in a triangle. 本発明に係る二次元画像生成装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the two-dimensional image generation apparatus which concerns on this invention. 本発明において、負の曲率を定義した取り扱いを示す図である。In this invention, it is a figure which shows the handling which defined the negative curvature.

符号の説明Explanation of symbols

10…仮想物体
11…仮想物体の上面
12…仮想物体の前面
13…仮想物体の側面
20…繊維シートを張り付けた仮想物体
21…繊維シートを張り付けた仮想物体の上面
22…繊維シートを張り付けた仮想物体の前面
23…繊維シートを張り付けた仮想物体の側面
30…仮想物体
31…仮想物体の上面
32…仮想物体側面
40…繊維シートを張り付けた仮想物体
41…繊維シートを張り付けた仮想物体の上面
42…繊維シートを張り付けた仮想物体の側面
50…仮想物体
51,52…円柱状の実在の物体
55…仮想物体の投影画像
60…仮想繊維シート
61…実在の繊維シート
71…四角柱からなる物体
72…半径r1の円柱からなる物体
73…半径r2の円柱からなる物体
74…半径r1の円柱のくぼみを有する物体
110…データ入力部
120…三次元データ格納部
130…曲率依存反射特性格納部
140…曲率演算部
150…反射光強度演算部
160…投影条件設定部
170…画素定義部
180…投影データ格納部
A,B,C…三角形の各辺
a,b,c…垂線の足
D1〜D6…三角形の頂点
E…視点
F1〜F4…測定領域
G…光源
H…円柱の中心軸
H′…円柱の中心軸の投影線
ha,hqa…垂線の長さ
Ja…接続点
L…照明光
L′…照明光の投影像
La…点Qと点D3との距離
Lb…点Qと点D2との距離
Lc…点Qと点D1との距離
M…投影平面
n…法線
Oa…垂直二等分線の交点
P…画素
Q…サンプル点
Ra…点Oaと点Jaとの距離
r1,r2…円柱の半径
S…法線に直交する直交平面
S1〜S9…流れ図の各ステップ
Ta,Tb,Tc…隣接三角形
Tq…着目三角形
Ua,Ub,Uc…個々の分割領域およびその面積
u,v…絵柄を示す二次元座標系の各座標軸
V…反射光
V′…反射光の投影像
W…基準方向線
X,Y,Z…三次元座標系の各座標軸
x,y…投影平面M上の二次元座標系の各座標軸
ζ…基準線
θL…照明光Lの入射角
θV…反射光Vの射出角
ξ…曲率角度
ξa…辺Aに関する曲率角度
ξb…辺Bに関する曲率角度
ξc…辺Cに関する曲率角度
ξQ…サンプル点Qの曲率角度
σ…曲率
σa…辺Aに関する曲率
σb…辺Bに関する曲率
σc…辺Cに関する曲率
σQ…サンプル点Qの曲率
φL…照明光Lの方位角
φV…反射光Vの方位角
ωa…面もしくは線分の形成角
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Virtual object 11 ... Upper surface 12 of virtual object ... Front surface 13 of virtual object ... Side surface 20 of virtual object ... Virtual object 21 which stuck fiber sheet ... Upper surface 22 of virtual object which stuck fiber sheet ... Virtual which stuck fiber sheet Front surface 23 of object: Side surface 30 of virtual object pasted with fiber sheet ... Virtual object 31 ... Upper surface 32 of virtual object ... Side surface 40 of virtual object ... Virtual object 41 pasted with fiber sheet ... Upper surface 42 of virtual object pasted with fiber sheet A side surface 50 of a virtual object to which a fiber sheet is attached ... A virtual object 51, 52 ... A cylindrical real object 55 ... A projected image 60 of a virtual object ... A virtual fiber sheet 61 ... A real fiber sheet 71 ... An object 72 made of a square pillar ... object 73 made of a cylinder of radius r1 ... object 74 made of a cylinder of radius r2 ... object 110 having a hollow of a cylinder of radius r1 ... data input unit 20 ... 3D data storage unit 130 ... Curvature-dependent reflection characteristic storage unit 140 ... Curvature calculation unit 150 ... Reflected light intensity calculation unit 160 ... Projection condition setting unit 170 ... Pixel definition unit 180 ... Projection data storage unit A, B, C ... Triangular sides a, b, c ... perpendicular legs D1-D6 ... triangle vertices E ... viewpoints F1-F4 ... measurement area G ... light source H ... cylindrical center axis H '... projection line ha of cylindrical center axis hqa ... perpendicular length Ja ... connection point L ... illumination light L '... projection image La of illumination light ... distance Lb between point Q and point D3 ... distance Lc between point Q and point D2 ... point Q and point D1 Distance M ... projection plane n ... normal line Oa ... intersection point P of vertical bisector ... pixel Q ... sample point Ra ... distances R1 and r2 between point Oa and point Ja ... cylinder radius S ... perpendicular to normal line Orthogonal planes S1 to S9 ... each step Ta, Tb, Tc of the flowchart ... adjacent triangle Tq ... triangle of interest Ua, Ub, Uc: Individual divided regions and their areas u, v ... Coordinate axes V of a two-dimensional coordinate system showing a picture ... Reflected light V '... Projected image W of reflected light ... Reference direction lines X, Y, Z ... Each coordinate axis x, y of the three-dimensional coordinate system, each coordinate axis ζ of the two-dimensional coordinate system on the projection plane M, reference line θL, incident angle θV of the illumination light L, emission angle ξ of the reflected light V, curvature angle ξa, side Curvature angle with respect to A ξb Curvature angle with respect to side B ξc ... Curvature angle with respect to side C ξQ ... Curvature angle σ at the sample point Q ... Curvature σa ... Curvature σb with respect to side A Curvature φL of point Q: azimuth angle φV of illumination light L: azimuth angle ωa of reflected light V: formation angle of plane or line segment

Claims (25)

物体の三次元データに基づいて、当該物体の表面に繊維シートを張り付け、これを所定の視点から観察したときに得られる投影画像を示す二次元データを生成する方法であって、
実在の繊維シートを所定の曲率を有する実在の物体上に張り付け、所定の条件で照明を行い、前記繊維シート表面から得られる反射光を所定方向から観察する測定を、複数通りの曲率についてそれぞれ行うことにより、曲率が反射光強度に及ぼす影響を含んだ曲率依存反射特性を求める曲率依存反射特性測定段階と、
コンピュータが、仮想物体の立体形状を示す三次元データを入力するデータ入力段階と、
コンピュータが、照明条件、視点位置、投影平面を設定する投影条件設定段階と、
コンピュータが、前記仮想物体の表面上に定義された所定のサンプル点の位置について、前記仮想物体表面の曲率を求める曲率演算段階と、
コンピュータが、前記繊維シートを前記仮想物体の表面に張り付けた場合に、前記サンプル点から前記視点位置に向かう反射光の強度を、当該サンプル点位置における曲率に対応する曲率依存反射特性を考慮して求める反射光強度演算段階と、
コンピュータが、サンプル点からの反射光と前記投影平面との交点位置に、前記反射光の強度に応じた画素値をもつ画素を定義する画素定義段階と、
コンピュータが、多数のサンプル点について定義された多数の画素の集合により、前記仮想物体の投影画像を示す二次元投影データを生成する投影データ生成段階と、
を有することを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。
A method of generating two-dimensional data indicating a projection image obtained when a fiber sheet is attached to the surface of the object based on the three-dimensional data of the object and observed from a predetermined viewpoint,
Pasting an actual fiber sheet on an actual object having a predetermined curvature, illuminating under a predetermined condition, and observing reflected light obtained from the surface of the fiber sheet from a predetermined direction, for each of a plurality of curvatures A curvature-dependent reflection characteristic measurement stage for obtaining a curvature-dependent reflection characteristic including an influence of the curvature on the reflected light intensity,
A data input stage in which a computer inputs three-dimensional data indicating a three-dimensional shape of a virtual object;
A projection condition setting stage in which a computer sets illumination conditions, a viewpoint position, and a projection plane;
A curvature calculating step of calculating a curvature of the surface of the virtual object for a position of a predetermined sample point defined on the surface of the virtual object;
When the computer sticks the fiber sheet to the surface of the virtual object, the intensity of the reflected light from the sample point toward the viewpoint position is considered in consideration of the curvature-dependent reflection characteristic corresponding to the curvature at the sample point position. The desired reflected light intensity calculation stage;
A computer defining step in which a computer defines a pixel having a pixel value corresponding to the intensity of the reflected light at an intersection position between the reflected light from a sample point and the projection plane;
A projection data generation step in which a computer generates two-dimensional projection data indicating a projection image of the virtual object by a set of a plurality of pixels defined for a number of sample points;
A two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to a surface.
請求項1に記載の二次元画像生成方法において、
曲率依存反射特性測定段階では、実在の繊維シートを実在の物体上に張り付ける際に、実在の繊維シート上に基準方向線を定義し、この基準方向線が実在の物体上でそれぞれ異なる方向を向くように複数通りの向きで張り付けるようにし、向きのファクターをもった曲率を定義し、曲率依存反射特性を、向きのファクターをもった個々の曲率ごとにそれぞれ求め、
データ入力段階では、仮想物体に対する繊維シートの張り付け向きに関する情報を併せて入力し、
曲率演算段階では、向きのファクターをもった曲率を求め、
反射光強度演算段階では、向きのファクターをもった曲率に対応する曲率依存反射特性を考慮して反射光強度を求めることを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。
The two-dimensional image generation method according to claim 1,
In the curvature-dependent reflection characteristic measurement stage, when an actual fiber sheet is pasted on an actual object, a reference direction line is defined on the actual fiber sheet, and the reference direction line has different directions on the actual object. To be oriented in multiple orientations, define the curvature with the orientation factor, find the curvature-dependent reflection characteristics for each curvature with the orientation factor,
In the data input stage, input information on the direction of the fiber sheet attached to the virtual object.
In the curvature calculation stage, find the curvature with a factor of direction,
In the reflected light intensity calculation stage, the reflected light intensity is calculated in consideration of the curvature-dependent reflection characteristic corresponding to the curvature having the orientation factor. Image generation method.
請求項2に記載の二次元画像生成方法において、
曲率依存反射特性測定段階では、実在の物体の円柱側面に実在の繊維シートを所定の向きに張り付け、円柱の半径の逆数を用いて曲率σを定義し、円柱の中心軸を半径方向に投影することにより円柱側面上に得られる投影線と繊維シートの基準方向線とのなす角ξを当該曲率σについての曲率角度と定義し、個々の曲率σおよび個々の曲率角度ξの各組み合わせに対応する曲率依存反射特性をそれぞれ求め、
データ入力段階では、仮想物体上に張り付けられる繊維シートの基準方向線の向きに関する情報を入力し、
曲率演算段階では、所定のサンプル点の位置について、前記基準方向線の向きに関する情報を参照することにより、曲率σおよびこの曲率σに応じた湾曲方向と前記基準方向線とのずれを示す曲率角度ξを求め、
反射光強度演算段階では、前記曲率σおよび曲率角度ξの組み合わせに対応する曲率依存反射特性を考慮して反射光強度を求めることを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。
The two-dimensional image generation method according to claim 2,
At the curvature-dependent reflection characteristic measurement stage, an actual fiber sheet is attached to the side of a cylinder of an actual object in a predetermined direction, the curvature σ is defined using the inverse of the radius of the cylinder, and the center axis of the cylinder is projected in the radial direction. The angle ξ formed by the projection line obtained on the cylindrical side surface and the reference direction line of the fiber sheet is defined as the curvature angle for the curvature σ, and corresponds to each combination of the individual curvature σ and the individual curvature angle ξ. Find the curvature-dependent reflection characteristics,
In the data input stage, information on the direction of the reference direction line of the fiber sheet attached on the virtual object is input,
In the curvature calculation stage, by referring to information on the direction of the reference direction line with respect to the position of a predetermined sample point, the curvature angle indicating the curvature σ and the deviation between the bending direction corresponding to the curvature σ and the reference direction line ξ is obtained,
In the reflected light intensity calculation stage, the reflected light intensity is obtained in consideration of the curvature-dependent reflection characteristics corresponding to the combination of the curvature σ and the curvature angle ξ, and is based on a three-dimensional virtual object having a fiber sheet attached to the surface. Two-dimensional image generation method.
請求項3に記載の二次元画像生成方法において、
曲率依存反射特性測定段階では、uv二次元座標系上に定義された絵柄データT(u,v)で示される絵柄をもった実在の繊維シートを用いた測定を行うようにし、座標値u,vの値に応じた曲率依存反射特性を求め、
反射光強度演算段階では、サンプル点における入射照明光の強度をIiとしたときに、反射光強度Iを、座標値u,vおよび曲率パラメータσ,ξの関数として与えられる反射係数kを用いて、
I=k・Ii
なる式で求めることを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。
The two-dimensional image generation method according to claim 3,
In the curvature dependent reflection characteristic measurement stage, measurement is performed using an actual fiber sheet having a pattern indicated by the pattern data T (u, v) defined on the uv two-dimensional coordinate system, and the coordinate value u, Obtain curvature-dependent reflection characteristics according to the value of v,
In the reflected light intensity calculation stage, assuming that the intensity of the incident illumination light at the sample point is Ii, the reflected light intensity I is used by using the reflection coefficient k given as a function of the coordinate values u and v and the curvature parameters σ and ξ. ,
I = k · Ii
A two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to a surface, which is obtained by the following formula.
請求項3に記載の二次元画像生成方法において、
反射光強度演算段階では、サンプル点における入射照明光の強度をIi、仮想物体表面上の前記サンプル点位置に立てた法線nと前記入射照明光とのなす角をα、拡散反射係数をkdとしたときに、反射光強度Iを、
I=kd・Ii・cos α
なる式で求め、前記拡散反射係数kdを、曲率パラメータσ,ξを考慮して決定することを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。
The two-dimensional image generation method according to claim 3,
In the reflected light intensity calculation stage, the intensity of the incident illumination light at the sample point is Ii, the angle between the normal n standing at the sample point position on the virtual object surface and the incident illumination light is α, and the diffuse reflection coefficient is kd. When the reflected light intensity I is
I = kd ・ Ii ・ cos α
A two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to a surface, wherein the diffuse reflection coefficient kd is determined in consideration of curvature parameters σ and ξ.
請求項5に記載の二次元画像生成方法において、
曲率依存反射特性測定段階では、uv二次元座標系上に定義された絵柄データT(u,v)で示される絵柄をもった実在の繊維シートを用いた測定を行うようにし、座標値u,vの値に応じた曲率依存反射特性を求め、
反射光強度演算段階では、拡散反射係数kdを、座標値u,vおよび曲率パラメータσ,ξを考慮して決定することを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。
The two-dimensional image generation method according to claim 5,
In the curvature dependent reflection characteristic measurement stage, measurement is performed using an actual fiber sheet having a pattern indicated by the pattern data T (u, v) defined on the uv two-dimensional coordinate system, and the coordinate value u, Obtain curvature-dependent reflection characteristics according to the value of v,
In the reflected light intensity calculation stage, the diffuse reflection coefficient kd is determined in consideration of the coordinate values u and v and the curvature parameters σ and ξ, and is two-dimensional based on a three-dimensional virtual object with a fiber sheet attached to the surface. Image generation method.
請求項3に記載の二次元画像生成方法において、
反射光強度演算段階では、サンプル点における入射照明光の強度をIi、仮想物体表面上の前記サンプル点位置に立てた法線nと前記入射照明光とのなす角をα、この角度αに依存した反射係数をk(α)、鏡面反射の鋭さを示すパラメータをβ、前記サンプル点における鏡面反射光の射出方向と視点方向とのなす角をγとしたときに、反射光強度Iを、
I=k(α)・Ii・cos βγ
なる式で求め、前記係数k(α)およびβを、曲率パラメータσ,ξを考慮して決定することを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。
The two-dimensional image generation method according to claim 3,
In the reflected light intensity calculation stage, the intensity of the incident illumination light at the sample point is Ii, the angle between the normal n set at the sample point position on the virtual object surface and the incident illumination light is α, and this angle α depends The reflected light intensity I is expressed as follows, where the reflection coefficient is k (α), the parameter indicating the sharpness of the specular reflection is β, and the angle between the emission direction of the specular reflection light at the sample point and the viewpoint direction is γ.
I = k (α) · Ii · cos β γ
A two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to a surface, wherein the coefficients k (α) and β are determined in consideration of curvature parameters σ and ξ.
請求項7に記載の二次元画像生成方法において、
角度αに依存した反射係数をk(α)の代わりに、角度αに依存しない係数ksを用い、反射光強度Iを、
I=ks・Ii・cos βγ
なる式で求め、前記係数ksおよびβを、曲率パラメータσ,ξを考慮して決定することを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。
The two-dimensional image generation method according to claim 7,
Instead of k (α), the reflection coefficient depending on the angle α is changed to a coefficient ks that does not depend on the angle α, and the reflected light intensity I is
I = ks · Ii · cos β γ
A two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to a surface, wherein the coefficients ks and β are determined in consideration of curvature parameters σ and ξ.
請求項3に記載の二次元画像生成方法において、
反射光強度演算段階では、サンプル点における入射照明光の強度をIi、仮想物体表面上の前記サンプル点位置に立てた法線nと前記入射照明光とのなす角をθL、前記法線nに直交する直交平面上への前記入射照明光の投影像と前記直交平面上の前記サンプル点を通る基準線とのなす角度をφL、前記法線nと反射光とのなす角度をθV、前記直交平面上への前記反射光の投影像と前記基準線とのなす角度をφVとしたときに、反射光強度Iを、θL,φL,θV,φVおよび曲率パラメータσ,ξの関数として与えられる反射係数kbを用いて、
I=kb・Ii
なる式で求めることを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。
The two-dimensional image generation method according to claim 3,
In the reflected light intensity calculation stage, the intensity of the incident illumination light at the sample point is Ii, the angle formed by the normal n standing at the sample point position on the virtual object surface and the incident illumination light is θL, and the normal n The angle between the projection image of the incident illumination light on the orthogonal plane orthogonal to the reference line passing through the sample point on the orthogonal plane is φL, the angle between the normal n and the reflected light is θV, and the orthogonal When the angle between the projected image of the reflected light on the plane and the reference line is φV, the reflected light intensity I is reflected as a function of θL, φL, θV, φV and curvature parameters σ, ξ. Using the coefficient kb,
I = kb · Ii
A two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to a surface, which is obtained by the following formula.
請求項3に記載の二次元画像生成方法において、
曲率依存反射特性測定段階では、uv二次元座標系上に定義された絵柄データT(u,v)で示される絵柄をもった実在の繊維シートを用いた測定を行うようにし、座標値u,vの値に応じた曲率依存反射特性を求め、
反射光強度演算段階では、サンプル点における入射照明光の強度をIi、仮想物体表面上の前記サンプル点位置に立てた法線nと前記入射照明光とのなす角をθL、前記法線nに直交する直交平面上への前記入射照明光の投影像と前記直交平面上の前記サンプル点を通る基準線とのなす角度をφL、前記法線nと反射光とのなす角度をθV、前記直交平面上への前記反射光の投影像と前記基準線とのなす角度をφVとしたときに、反射光強度Iを、θL,φL,θV,φV,座標値u,vおよび曲率パラメータσ,ξの関数として与えられる反射係数kbを用いて、
I=kb・Ii
なる式で求めることを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。
The two-dimensional image generation method according to claim 3,
In the curvature dependent reflection characteristic measurement stage, measurement is performed using an actual fiber sheet having a pattern indicated by the pattern data T (u, v) defined on the uv two-dimensional coordinate system, and the coordinate value u, Obtain curvature-dependent reflection characteristics according to the value of v,
In the reflected light intensity calculation stage, the intensity of the incident illumination light at the sample point is Ii, the angle formed by the normal n standing at the sample point position on the virtual object surface and the incident illumination light is θL, and the normal n The angle between the projection image of the incident illumination light on the orthogonal plane orthogonal to the reference line passing through the sample point on the orthogonal plane is φL, the angle between the normal n and the reflected light is θV, and the orthogonal When the angle between the projected image of the reflected light on the plane and the reference line is φV, the reflected light intensity I is θL, φL, θV, φV, coordinate values u, v, and curvature parameters σ, ξ. Using the reflection coefficient kb given as a function of
I = kb · Ii
A two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to a surface, which is obtained by the following formula.
請求項9または10に記載の二次元画像生成方法において、
曲率依存反射特性測定段階では、照明条件および観察方向を変化させることにより、角度θL,φLで定義される入射照明光の向きおよび角度θV,φVで定義される反射光の向きを複数通りに変えた測定を行い、曲率依存反射特性を、角度θL,φL,θV,φVの組み合わせごとにそれぞれ求めるようにし、
反射光強度演算段階では、演算対象となるサンプル点についての入射照明光の向きを示す角度θL,φLおよび反射光の向きを示す角度θV,φVの組み合わせに対応した曲率依存反射特性を用いた演算を行うようにすることを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。
The two-dimensional image generation method according to claim 9 or 10,
At the curvature-dependent reflection characteristic measurement stage, by changing the illumination conditions and the observation direction, the direction of the incident illumination light defined by the angles θL and φL and the direction of the reflected light defined by the angles θV and φV are changed in a plurality of ways. The curvature-dependent reflection characteristics are obtained for each combination of angles θL, φL, θV, and φV,
In the reflected light intensity calculation stage, calculation using curvature-dependent reflection characteristics corresponding to the combinations of the angles θL and φL indicating the direction of the incident illumination light and the angles θV and φV indicating the direction of the reflected light at the sample point to be calculated. A two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to a surface.
請求項1〜11のいずれかに記載の二次元画像生成方法において、
投影条件設定段階で、複数の光源を有する照明条件を設定し、
反射光強度演算段階で、1つのサンプル点から視点位置に向かう反射光の強度を、前記複数の光源のそれぞれからの入射照明光に基づいて発生する各反射光強度の総和として求めることを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。
In the two-dimensional image generation method in any one of Claims 1-11,
In the projection condition setting stage, set illumination conditions with multiple light sources,
In the reflected light intensity calculation stage, the intensity of the reflected light from one sample point toward the viewpoint position is obtained as the sum of the reflected light intensities generated based on the incident illumination light from each of the plurality of light sources, A two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to a surface to be processed.
請求項1〜12のいずれかに記載の二次元画像生成方法において、
データ入力段階では、仮想物体の立体形状を多角形の集合体として入力し、
曲率演算段階で、特定のサンプル点Qについての曲率を求める際に、当該特定のサンプル点を含むJ個の辺を有する着目多角形について、当該着目多角形とこれに隣接する複数J個の隣接多角形との間の前記仮想物体の内側についての形成角ω1〜ωJをそれぞれ求め、第j番目の隣接多角形との間の境界を形成する第j番目の辺に関する曲率として、第j番目の形成角ωjが180°に近くなればなるほど小さくなり、かつ、前記着目多角形および前記第j番目の隣接多角形の大きさが大きくなればなるほど小さくなるような絶対値をもち、前記第j番目の形成角ωjと180°との大小関係に応じた符号を有する曲率σjを定義し、第1番目の辺〜第J番目の辺についてそれぞれ曲率σ1〜σJを定義し、前記特定のサンプル点と第j番目の辺との距離が短ければ短いほど、第j番目の曲率σjの影響が大きくなるように、J個の曲率σ1〜σJを合成することにより、前記サンプル点Qについての曲率σQを求めることを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。
In the two-dimensional image generation method in any one of Claims 1-12,
In the data input stage, the solid shape of the virtual object is input as a collection of polygons,
When obtaining the curvature for a specific sample point Q in the curvature calculation stage, for the target polygon having J sides including the specific sample point, the target polygon and a plurality of J adjacent to the target polygon are adjacent to the target polygon. The formation angles ω1 to ωJ with respect to the inside of the virtual object between the polygon and the jth side as the curvature of the jth side forming the boundary with the jth adjacent polygon are obtained. The j-th angle has an absolute value that decreases as the formation angle ωj approaches 180 ° and decreases as the size of the target polygon and the j-th adjacent polygon increases. Defining a curvature σj having a sign corresponding to the magnitude relationship between the formation angle ωj and 180 °, defining curvatures σ1 to σJ for the first side to the Jth side, respectively, Jth side The curvature σQ for the sample point Q is obtained by synthesizing J curvatures σ1 to σJ so that the influence of the j-th curvature σj becomes larger as the distance of is shorter. A two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object with a fiber sheet attached to the surface.
請求項13に記載の二次元画像生成方法において、
曲率依存反射特性測定段階では、実在の繊維シートを実在の物体上に張り付ける際に、実在の繊維シート上に基準方向線を定義し、この基準方向線が実在の物体上でそれぞれ異なる方向を向くように複数通りの向きで張り付けるようにし、向きのファクターをもった曲率を定義し、曲率依存反射特性を、向きのファクターをもった個々の曲率ごとにそれぞれ求め、
データ入力段階では、前記基準方向線に関する情報を併せて入力し、
曲率演算段階では、前記基準方向線と着目多角形の第1番目の辺〜第J番目の辺のそれぞれとのなす角ξ1〜ξJを、各辺についての曲率角度としてそれぞれ求め、サンプル点Qと第j番目の辺との距離が短ければ短いほど、第j番目の曲率角度ξjの影響が大きくなるように、J個の曲率角度ξ1〜ξJを合成することにより、前記サンプル点Qについての曲率角度ξQを求め、
反射光強度演算段階では、前記曲率角度ξQで示される向きのファクターをもった曲率に対応する曲率依存反射特性を考慮して反射光強度を求めることを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。
The two-dimensional image generation method according to claim 13,
In the curvature-dependent reflection characteristic measurement stage, when an actual fiber sheet is pasted on an actual object, a reference direction line is defined on the actual fiber sheet, and the reference direction line has different directions on the actual object. To be oriented in multiple orientations, define the curvature with the orientation factor, find the curvature-dependent reflection characteristics for each curvature with the orientation factor,
In the data input stage, information on the reference direction line is also input,
In the curvature calculation stage, angles ξ1 to ξJ formed by the reference direction line and each of the first side to the Jth side of the polygon of interest are respectively obtained as curvature angles for each side, and sample points Q and By combining the J curvature angles ξ1 to ξJ so that the influence of the jth curvature angle ξj becomes larger as the distance to the jth side becomes shorter, the curvature of the sample point Q is increased. Find the angle ξQ,
In the reflected light intensity calculation stage, the reflected light intensity is determined in consideration of the curvature-dependent reflection characteristic corresponding to the curvature having the orientation factor indicated by the curvature angle ξQ. A two-dimensional image generation method based on an original virtual object.
請求項1〜12のいずれかに記載の二次元画像生成方法において、
データ入力段階では、仮想物体の立体形状を三角形の集合体として入力し、
曲率演算段階で、特定のサンプル点Qについての曲率を求める際に、当該特定のサンプル点を含む着目三角形Tqについて、当該着目三角形Tqと、辺A,B,Cを境界としてこれに隣接する3個の隣接三角形Ta,Tb,Tcとの間の前記仮想物体の内側についての形成角ωa,ωb,ωcをそれぞれ求め、辺Aに関する曲率として、前記形成角ωaが180°に近くなればなるほど小さくなり、かつ、前記着目三角形Tqおよび前記隣接三角形Taの大きさが大きくなればなるほど小さくなるような絶対値をもち、前記形成角ωaと180°との大小関係に応じた符号を有する曲率σaを定義し、辺Bに関する曲率として、前記形成角ωbが180°に近くなればなるほど小さくなり、かつ、前記着目三角形Tqおよび前記隣接三角形Tbの大きさが大きくなればなるほど小さくなるような絶対値をもち、前記形成角ωbと180°との大小関係に応じた符号を有する曲率σbを定義し、辺Cに関する曲率として、前記形成角ωcが180°に近くなればなるほど小さくなり、かつ、前記着目三角形Tqおよび前記隣接三角形Tcの大きさが大きくなればなるほど小さくなるような絶対値をもち、前記形成角ωcと180°との大小関係に応じた符号を有する曲率σcを定義し、前記サンプル点Qと辺Aとの距離が短ければ短いほど曲率σaの影響が大きくなり、前記サンプル点Qと辺Bとの距離が短ければ短いほど曲率σbの影響が大きくなり、前記サンプル点Qと辺Cとの距離が短ければ短いほど曲率σcの影響が大きくなるように、曲率σa,σb,σcを合成することにより、前記サンプル点Qについての曲率σQを求めることを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。
In the two-dimensional image generation method in any one of Claims 1-12,
In the data input stage, the three-dimensional shape of the virtual object is input as a collection of triangles,
When calculating the curvature for a specific sample point Q in the curvature calculation stage, the target triangle Tq including the specific sample point is adjacent to the target triangle Tq and sides A, B, and C as boundaries. The formation angles ωa, ωb, and ωc for the inside of the virtual object between the adjacent triangles Ta, Tb, and Tc are respectively obtained, and the curvature for the side A is smaller as the formation angle ωa is closer to 180 °. And a curvature σa having an absolute value that decreases as the size of the target triangle Tq and the adjacent triangle Ta increases and has a sign corresponding to the magnitude relationship between the formation angle ωa and 180 °. And the curvature with respect to the side B is smaller as the formation angle ωb is closer to 180 °, and the curvature of the target triangle Tq and the adjacent triangle Tb is larger. The curvature σb having an absolute value that decreases as the height increases and has a sign corresponding to the magnitude relationship between the formation angle ωb and 180 ° is defined, and the formation angle ωc is 180 as the curvature related to the side C. According to the magnitude relationship between the formation angle ωc and 180 °, it has an absolute value that becomes smaller as it gets closer to ° and becomes smaller as the size of the triangle of interest Tq and the adjacent triangle Tc becomes larger. The curvature σc having the same sign is defined. The shorter the distance between the sample point Q and the side A, the greater the influence of the curvature σa, and the shorter the distance between the sample point Q and the side B, the curvature σb. By combining the curvatures σa, σb, and σc so that the influence of the curvature σc increases as the distance between the sample point Q and the side C decreases. Two-dimensional image generating method which is based on a three-dimensional virtual object pasted the fiber sheet to the surface, characterized in that to determine the curvature σQ about Le point Q.
請求項15に記載の二次元画像生成方法において、
辺Aに関する曲率を定義する際に、着目三角形Tqの辺Aに対する対角から辺Aに下ろした垂線の長さhqaと、隣接三角形Taの辺Aに対する対角から辺Aに下ろした垂線の長さhaと、を求め、平面上に、「長さhqaをもった線分」と「長さhaをもった線分」とを、それぞれの一端が接続点Jaで接続され、かつ、前記接続点Jaにおける両線分のなす角が形成角ωaとなるように配置し、前記「長さhqaをもった線分」の垂直二等分線と前記「長さhaをもった線分」の垂直二等分線との交点Oaと前記接続点Jaとの距離Raの逆数を、辺Aに関する曲率σaの絶対値と定義し、
辺Bに関する曲率を定義する際に、着目三角形Tqの辺Bに対する対角から辺Bに下ろした垂線の長さhqbと、隣接三角形Tbの辺Bに対する対角から辺Bに下ろした垂線の長さhbと、を求め、平面上に、「長さhqbをもった線分」と「長さhbをもった線分」とを、それぞれの一端が接続点Jbで接続され、かつ、前記接続点Jbにおける両線分のなす角が形成角ωbとなるように配置し、前記「長さhqbをもった線分」の垂直二等分線と前記「長さhbをもった線分」の垂直二等分線との交点Obと前記接続点Jbとの距離Rbの逆数を、辺Bに関する曲率σbの絶対値と定義し、
辺Cに関する曲率を定義する際に、着目三角形Tqの辺Cに対する対角から辺Cに下ろした垂線の長さhqcと、隣接三角形Tcの辺Cに対する対角から辺Cに下ろした垂線の長さhcと、を求め、平面上に、「長さhqcをもった線分」と「長さhcをもった線分」とを、それぞれの一端が接続点Jcで接続され、かつ、前記接続点Jcにおける両線分のなす角が形成角ωcとなるように配置し、前記「長さhqcをもった線分」の垂直二等分線と前記「長さhcをもった線分」の垂直二等分線との交点Ocと前記接続点Jcとの距離Rcの逆数を、辺Cに関する曲率σcの絶対値と定義することを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。
The two-dimensional image generation method according to claim 15,
When defining the curvature with respect to the side A, the length hqa of the perpendicular line from the diagonal to the side A of the triangle Tq of interest to the side A and the length of the perpendicular line from the diagonal to the side A of the adjacent triangle Ta to the side A And a line segment having a length hqa and a line segment having a length ha are connected to each other at a connection point Ja, and the connection The angle formed by the two line segments at the point Ja is the formation angle ωa, and the vertical bisector of the “line segment having the length hqa” and the “line segment having the length ha” The reciprocal of the distance Ra between the intersection Oa with the perpendicular bisector and the connection point Ja is defined as the absolute value of the curvature σa with respect to the side A,
When defining the curvature with respect to the side B, the length hqb of the perpendicular line from the diagonal of the triangle Tq to the side B to the side B and the length of the perpendicular line from the diagonal to the side B of the adjacent triangle Tb to the side B The length hb is obtained, and one end of each of the “line segment having the length hqb” and the “line segment having the length hb” is connected at the connection point Jb on the plane, and the connection The angle formed by the two line segments at the point Jb is the formation angle ωb, and the vertical bisector of the “line segment having the length hqb” and the “line segment having the length hb” The reciprocal of the distance Rb between the intersection Ob with the perpendicular bisector and the connection point Jb is defined as the absolute value of the curvature σb with respect to the side B;
When defining the curvature with respect to the side C, the length hqc of the perpendicular line from the diagonal to the side C of the triangle Tq of interest to the side C and the length of the perpendicular line from the diagonal to the side C of the adjacent triangle Tc to the side C The length hc is obtained, and one end of each of the “line segment having the length hqc” and the “line segment having the length hc” is connected at the connection point Jc on the plane, and the connection The angle formed by the two line segments at the point Jc is the formation angle ωc, and the vertical bisector of the “line segment having the length hqc” and the “line segment having the length hc” The reciprocal of the distance Rc between the intersection point Oc with the perpendicular bisector and the connection point Jc is defined as the absolute value of the curvature σc with respect to the side C. 2D image generation method based.
請求項15または16に記載の二次元画像生成方法において、
サンプル点Qについての曲率σQを求める際に、着目三角形Tqの辺Aに対する対角とサンプル点Qとの距離をLa、着目三角形Tqの辺Bに対する対角とサンプル点Qとの距離をLb、着目三角形Tqの辺Cに対する対角とサンプル点Qとの距離をLcとしたときに、
σQ=(La・σa+Lb・σb+Lc・σc)/(La+Lb+Lc)
なる演算を行うことを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。
The two-dimensional image generation method according to claim 15 or 16,
When obtaining the curvature σQ for the sample point Q, the distance between the diagonal of the target triangle Tq with respect to the side A and the sample point Q is La, the distance between the diagonal of the target triangle Tq with respect to the side B and the sample point Q is Lb, When the distance between the diagonal to the side C of the triangle of interest Tq and the sample point Q is Lc,
σQ = (La · σa + Lb · σb + Lc · σc) / (La + Lb + Lc)
A two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to a surface, characterized by performing the following calculation.
請求項15または16に記載の二次元画像生成方法において、
サンプル点Qについての曲率σQを求める際に、サンプル点Qから辺Aに下ろした垂線と、サンプル点Qから辺Bに下ろした垂線と、サンプル点Qから辺Cに下ろした垂線と、によって、着目三角形Tqを3つの領域に分割し、辺Aに対する対角を含む領域の面積をUa、辺Bに対する対角を含む領域の面積をUb、辺Cに対する対角を含む領域の面積をUcとしたときに、
σQ=(Ua・σa+Ub・σb+Uc・σc)/(Ua+Ub+Uc)
なる演算を行うことを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。
The two-dimensional image generation method according to claim 15 or 16,
In determining the curvature σQ for the sample point Q, a perpendicular line from the sample point Q to the side A, a perpendicular line from the sample point Q to the side B, and a perpendicular line from the sample point Q to the side C, The target triangle Tq is divided into three regions, the area of the region including the diagonal to the side A is Ua, the area of the region including the diagonal to the side B is Ub, and the area of the region including the diagonal to the side C is Uc. When
σQ = (Ua · σa + Ub · σb + Uc · σc) / (Ua + Ub + Uc)
A two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to a surface, characterized by performing the following calculation.
請求項15〜18のいずれかに記載の二次元画像生成方法において、
曲率依存反射特性測定段階では、実在の繊維シートを実在の物体上に張り付ける際に、実在の繊維シート上に基準方向線を定義し、この基準方向線が実在の物体上でそれぞれ異なる方向を向くように複数通りの向きで張り付けるようにし、向きのファクターをもった曲率を定義し、曲率依存反射特性を、向きのファクターをもった個々の曲率ごとにそれぞれ求め、
データ入力段階では、前記基準方向線に関する情報を併せて入力し、
曲率演算段階では、前記基準方向線と着目三角形の辺A,辺B,辺Cのそれぞれとのなす角ξa,ξb,ξcを、各辺についての曲率角度としてそれぞれ求め、サンプル点Qと辺Aとの距離が短ければ短いほど曲率角度ξaの影響が大きくなり、サンプル点Qと辺Bとの距離が短ければ短いほど曲率角度ξbの影響が大きくなり、サンプル点Qと辺Cとの距離が短ければ短いほど曲率角度ξcの影響が大きくなるように、曲率角度ξa,ξb,ξcを合成することにより、サンプル点Qについての曲率角度ξQを求め、
反射光強度演算段階で、サンプル点Qについての反射光強度を求める際に、曲率角度ξQなる向きのファクターをもった曲率σQを用いて、対応する曲率依存反射特性を決定することを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。
In the two-dimensional image generation method in any one of Claims 15-18,
In the curvature-dependent reflection characteristic measurement stage, when an actual fiber sheet is pasted on an actual object, a reference direction line is defined on the actual fiber sheet, and the reference direction line has different directions on the actual object. To be oriented in multiple orientations, define the curvature with the orientation factor, find the curvature-dependent reflection characteristics for each curvature with the orientation factor,
In the data input stage, information on the reference direction line is also input,
In the curvature calculation stage, angles ξa, ξb, and ξc formed by the reference direction line and the sides A, B, and C of the target triangle are respectively obtained as curvature angles for the respective sides, and the sample point Q and the side A are obtained. The shorter the distance between the sample point Q, the greater the influence of the curvature angle ξa, and the shorter the distance between the sample point Q and the side B, the greater the influence of the curvature angle ξb, the greater the distance between the sample point Q and the side C. By combining the curvature angles ξa, ξb, and ξc so that the shorter the shorter the influence of the curvature angle ξc, the curvature angle ξQ for the sample point Q is obtained.
When calculating the reflected light intensity at the sample point Q in the reflected light intensity calculation stage, the curvature-dependent reflection characteristic corresponding to the curvature angle ξQ is used to determine the corresponding curvature-dependent reflection characteristic. A two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object with a fiber sheet attached to the surface.
請求項19に記載の二次元画像生成方法において、
サンプル点Qについての曲率角度ξQを求める際に、着目三角形Tqの辺Aに対する対角とサンプル点Qとの距離をLa、着目三角形Tqの辺Bに対する対角とサンプル点Qとの距離をLb、着目三角形Tqの辺Cに対する対角とサンプル点Qとの距離をLcとしたときに、
ξQ=(La・ξa+Lb・ξb+Lc・ξc)/(La+Lb+Lc)
なる演算を行うことを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。
The two-dimensional image generation method according to claim 19,
When obtaining the curvature angle ξQ for the sample point Q, the distance between the diagonal of the target triangle Tq with respect to the side A and the sample point Q is La, and the distance between the diagonal of the target triangle Tq with respect to the side B and the sample point Q is Lb. When the distance between the diagonal to the side C of the triangle Tq of interest and the sample point Q is Lc,
ξQ = (La · ξa + Lb · ξb + Lc · ξc) / (La + Lb + Lc)
A two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to a surface, characterized by performing the following calculation.
請求項19に記載の二次元画像生成方法において、
サンプル点Qについての曲率角度ξQを求める際に、サンプル点Qから辺Aに下ろした垂線と、サンプル点Qから辺Bに下ろした垂線と、サンプル点Qから辺Cに下ろした垂線と、によって、着目三角形Tqを3つの領域に分割し、辺Aに対する対角を含む領域の面積をUa、辺Bに対する対角を含む領域の面積をUb、辺Cに対する対角を含む領域の面積をUcとしたときに、
σQ=(Ua・ξa+Ub・ξb+Uc・ξc)/(Ua+Ub+Uc)
なる演算を行うことを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。
The two-dimensional image generation method according to claim 19,
When determining the curvature angle ξQ for the sample point Q, a perpendicular line from the sample point Q to the side A, a perpendicular line from the sample point Q to the side B, and a perpendicular line from the sample point Q to the side C The target triangle Tq is divided into three regions, the area of the region including the diagonal to the side A is Ua, the area of the region including the diagonal to the side B is Ub, and the area of the region including the diagonal to the side C is Uc And when
σQ = (Ua · ξa + Ub · ξb + Uc · ξc) / (Ua + Ub + Uc)
A two-dimensional image generation method based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to a surface, characterized by performing the following calculation.
請求項1〜12のいずれかに記載の二次元画像生成方法において、
データ入力段階では、仮想物体の立体形状を、数式およびこの数式に用いられているパラメータの値によって表現されるパラメトリック曲面として入力し、
曲率演算段階で、特定のサンプル点Qについての曲率を、前記数式およびパラメータの値を用いた演算により求めることを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。
In the two-dimensional image generation method in any one of Claims 1-12,
In the data input stage, the three-dimensional shape of the virtual object is input as a parametric surface represented by a mathematical formula and the parameter value used in the mathematical formula,
A method for generating a two-dimensional image based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to a surface, wherein a curvature for a specific sample point Q is obtained by a calculation using the mathematical formula and parameter values in a curvature calculation stage. .
請求項1〜22のいずれかに記載の二次元画像生成方法における曲率依存反射特性測定段階以外の各段階をコンピュータに実行させるためのプログラム。   A program for causing a computer to execute each step other than the curvature-dependent reflection characteristic measurement step in the two-dimensional image generation method according to any one of claims 1 to 22. 物体の三次元データに基づいて、当該物体の表面に繊維シートを張り付け、これを所定の視点から観察したときに得られる投影画像を示す二次元データを生成する装置であって、
外部から与えられる種々のデータを入力するデータ入力部と、
前記データ入力部から入力された、仮想物体の立体形状を示す三次元データを格納する三次元データ格納部と、
前記データ入力部から入力された、繊維シートについての「曲率が反射光強度に及ぼす影響」を含んだ曲率依存反射特性を格納する曲率依存反射特性格納部と、
前記データ入力部から入力されたデータに基づき、照明条件、視点位置、投影平面を設定する投影条件設定部と、
前記三次元データに基づいて、前記仮想物体の表面上に定義された所定のサンプル点の位置について、前記仮想物体表面の曲率を求める曲率演算部と、
前記繊維シートを前記仮想物体の表面に張り付けた場合に、前記サンプル点から前記視点位置に向かう反射光の強度を、前記三次元データ、前記照明条件、前記視点位置、当該サンプル点位置における曲率に対応する前記曲率依存反射特性を考慮して求める反射光強度演算部と、
サンプル点からの反射光と前記投影平面との交点位置に、前記反射光の強度に応じた画素値をもつ画素を定義する画素定義部と、
多数のサンプル点について定義された多数の画素の集合を、前記仮想物体の投影画像を示す二次元投影データとして格納する投影データ格納部と、
を備えることを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成装置。
An apparatus for generating two-dimensional data indicating a projection image obtained when a fiber sheet is attached to the surface of the object based on the three-dimensional data of the object and observed from a predetermined viewpoint,
A data input unit for inputting various data given from the outside;
A three-dimensional data storage unit that stores three-dimensional data that is input from the data input unit and indicates a three-dimensional shape of a virtual object;
A curvature-dependent reflection characteristic storage unit that stores a curvature-dependent reflection characteristic that includes the `` effect of the curvature on the reflected light intensity '' input from the data input unit, and the fiber sheet;
A projection condition setting unit configured to set an illumination condition, a viewpoint position, and a projection plane based on data input from the data input unit;
Based on the three-dimensional data, for a position of a predetermined sample point defined on the surface of the virtual object, a curvature calculation unit that calculates the curvature of the virtual object surface;
When the fiber sheet is attached to the surface of the virtual object, the intensity of reflected light from the sample point toward the viewpoint position is changed to the three-dimensional data, the illumination condition, the viewpoint position, and the curvature at the sample point position. A reflected light intensity calculation unit obtained in consideration of the corresponding curvature-dependent reflection characteristics;
A pixel definition unit that defines a pixel having a pixel value corresponding to the intensity of the reflected light at the intersection position between the reflected light from the sample point and the projection plane;
A projection data storage unit that stores a set of a large number of pixels defined for a large number of sample points as two-dimensional projection data indicating a projection image of the virtual object;
A two-dimensional image generation device based on a three-dimensional virtual object in which a fiber sheet is attached to a surface.
請求項24に記載の二次元画像生成装置において、
データ入力部が、繊維シートを仮想物体に張り付けたときに、繊維シート上に定義された基準方向線の向きに関する情報を入力する機能を有し、
曲率依存反射特性格納部が、曲率と、この曲率に応じた湾曲方向と前記基準方向線とのずれを示す曲率角度と、についての種々の組み合わせにそれぞれ対応する曲率依存反射特性を格納する機能を有し、
曲率演算部が、サンプル点位置における曲率とともに曲率角度を求める機能を有し、
反射光強度演算部が、サンプル点位置における曲率および曲率角度に対応する曲率依存反射特性を考慮して、反射光強度を求める機能を有することを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成装置。
The two-dimensional image generation device according to claim 24,
The data input unit has a function of inputting information regarding the orientation of the reference direction line defined on the fiber sheet when the fiber sheet is attached to the virtual object,
The curvature-dependent reflection characteristic storage unit has a function of storing curvature-dependent reflection characteristics respectively corresponding to various combinations of the curvature and the curvature angle indicating the deviation between the bending direction corresponding to the curvature and the reference direction line. Have
The curvature calculation unit has a function of obtaining a curvature angle together with the curvature at the sample point position,
The reflected light intensity calculation unit has a function of obtaining the reflected light intensity in consideration of curvature-dependent reflection characteristics corresponding to the curvature and the curvature angle at the sample point position, and a three-dimensional virtual sheet with a fiber sheet attached to the surface. A two-dimensional image generation device based on an object.
JP2005232402A 2005-08-10 2005-08-10 Two-dimensional image generation method and generation apparatus based on a three-dimensional virtual object with a fiber sheet attached to the surface Expired - Fee Related JP4667161B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005232402A JP4667161B2 (en) 2005-08-10 2005-08-10 Two-dimensional image generation method and generation apparatus based on a three-dimensional virtual object with a fiber sheet attached to the surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005232402A JP4667161B2 (en) 2005-08-10 2005-08-10 Two-dimensional image generation method and generation apparatus based on a three-dimensional virtual object with a fiber sheet attached to the surface

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007048084A true JP2007048084A (en) 2007-02-22
JP4667161B2 JP4667161B2 (en) 2011-04-06

Family

ID=37850849

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005232402A Expired - Fee Related JP4667161B2 (en) 2005-08-10 2005-08-10 Two-dimensional image generation method and generation apparatus based on a three-dimensional virtual object with a fiber sheet attached to the surface

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4667161B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010152533A (en) * 2008-12-24 2010-07-08 Seiko Epson Corp Texture information data acquisition device and display control system equipped with the same
JP2015197744A (en) * 2014-03-31 2015-11-09 キヤノン株式会社 Information processing device, measurement system, information processing method, and program
CN105528777A (en) * 2014-10-21 2016-04-27 伊斯拉表面视觉有限公司 Method and device for determining a three-dimensional distortion
US10289895B2 (en) 2014-10-21 2019-05-14 Isra Surface Vision Gmbh Method and device for determining a three-dimensional distortion
JP7406348B2 (en) 2019-11-14 2023-12-27 キヤノン株式会社 Image processing device, image processing method, and program

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000227966A (en) * 1999-02-04 2000-08-15 Canon Inc 3d computer graphics processor and processing method
JP2004152015A (en) * 2002-10-30 2004-05-27 Digital Fashion Ltd Image processor, image processing program, recording medium with the program recorded thereon, image processing method, shading information acquisition device, and data structure
JP2005122719A (en) * 2003-09-24 2005-05-12 Fuji Photo Film Co Ltd Computer graphics system, computer graphics reproduction method and program
JP2005181038A (en) * 2003-12-18 2005-07-07 Olympus Corp Reflective characteristic measuring apparatus, high color reproduction design system using it, and reflective characteristic measuring method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000227966A (en) * 1999-02-04 2000-08-15 Canon Inc 3d computer graphics processor and processing method
JP2004152015A (en) * 2002-10-30 2004-05-27 Digital Fashion Ltd Image processor, image processing program, recording medium with the program recorded thereon, image processing method, shading information acquisition device, and data structure
JP2005122719A (en) * 2003-09-24 2005-05-12 Fuji Photo Film Co Ltd Computer graphics system, computer graphics reproduction method and program
JP2005181038A (en) * 2003-12-18 2005-07-07 Olympus Corp Reflective characteristic measuring apparatus, high color reproduction design system using it, and reflective characteristic measuring method

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010152533A (en) * 2008-12-24 2010-07-08 Seiko Epson Corp Texture information data acquisition device and display control system equipped with the same
JP2015197744A (en) * 2014-03-31 2015-11-09 キヤノン株式会社 Information processing device, measurement system, information processing method, and program
CN105528777A (en) * 2014-10-21 2016-04-27 伊斯拉表面视觉有限公司 Method and device for determining a three-dimensional distortion
EP3012578A3 (en) * 2014-10-21 2016-06-01 Isra Surface Vision GmbH Method and device for detecting three-dimensional distortion
KR101841630B1 (en) * 2014-10-21 2018-03-23 이스라 서피스 비젼 게엠베하 Method and device for determining a three-dimensional distortion
US10289895B2 (en) 2014-10-21 2019-05-14 Isra Surface Vision Gmbh Method and device for determining a three-dimensional distortion
JP7406348B2 (en) 2019-11-14 2023-12-27 キヤノン株式会社 Image processing device, image processing method, and program

Also Published As

Publication number Publication date
JP4667161B2 (en) 2011-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lawonn et al. A survey of surface‐based illustrative rendering for visualization
Bando et al. A simple method for modeling wrinkles on human skin
US8432435B2 (en) Ray image modeling for fast catadioptric light field rendering
US6888544B2 (en) Apparatus for and method of rendering 3D objects with parametric texture maps
JP4335588B2 (en) How to model a 3D object
JP5002742B2 (en) Apparatus and method for rendering 3D objects using parametric texture maps
JP2004252935A (en) Method for modeling three-dimensional object
JP2006228231A (en) Three-dimensional image special effect representing method and device, vrml node and generation method for it
JP4667161B2 (en) Two-dimensional image generation method and generation apparatus based on a three-dimensional virtual object with a fiber sheet attached to the surface
US6724383B1 (en) System and computer-implemented method for modeling the three-dimensional shape of an object by shading of a two-dimensional image of the object
Arikan et al. Large-scale point-cloud visualization through localized textured surface reconstruction
Yu et al. Multiperspective modeling, rendering, and imaging
JP4693555B2 (en) Two-dimensional image generation method and generation apparatus based on a three-dimensional virtual object with a fiber sheet attached to the surface
US20040169652A1 (en) System and computer-implemented method for modeling the three-dimensional shape of an object by shading of a two-dimensional image of the object
Zerbi et al. Digital technologies for the virtual reconstruction and projection of lost decorations: the case of the proscenium of the Farnese Theatre in Parma.
Sitnik et al. From cloud-of-point coordinates to three-dimensional virtual environment: the data conversion system
JP3693735B2 (en) Image synthesizer
Vanhoey et al. Simplification of meshes with digitized radiance
JP2004054634A (en) Picture processor and its method
Krumpen et al. OctreeBTFs–A compact, seamless and distortion-free reflectance representation
Pastor et al. Graph-based point relaxation for 3d stippling
CA2282240C (en) System and computer-implemented method for modeling the three-dimensional shape of an object by shading of a two-dimensional image of the object
Wang Real-Time Hatch Rendering
Öhrn Different mapping techniques for realistic surfaces
Yu et al. Towards multi-perspective rasterization

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080709

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20101228

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: 20110111

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: 20110111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140121

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4667161

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees