JP2009258823A - ３ｄモデル生成システム - Google Patents

Abstract

【課題】住宅などの建物の平面図から３Ｄモデルを生成する際に、３Ｄモデルの生成をより簡便にし、かつ直感性を損なうことなく高速にレンダリング可能な３Ｄモデルを生成する３Ｄモデル生成システムを提供する。
【解決手段】建物の平面図および該建物の平面図内に配置された付帯物の２Ｄシンボルを含む２Ｄデータを取得する２Ｄデータ取得部と、建物の平面図から建物の３Ｄモデルを生成する建物立体化部と、付帯物の２Ｄシンボルと関連付けられた当該付帯物の３Ｄシンボルをあらかじめ記憶してある記憶部と、建物の平面図内に配置された２Ｄシンボルに基づいて、記憶部を参照して、建物の３Ｄモデル中に２Ｄシンボルに対応する３Ｄシンボルを配置する３Ｄシンボル配置部とを備え、３Ｄシンボルは、１以上のプリミティブを組み合わせてなり、かつ、サーフェスに半透明となる透過度を設定して構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、住宅などの建物の平面図から３Ｄモデルを生成する際に、３Ｄモデルの生成をより簡便にし、かつ直感性を損なうことなく高速にレンダリング可能な３Ｄモデルを生成する３Ｄモデル生成システムに関する。

住宅などの建築物においては通常は平面図や３面図を用いて設計が行われているが、近年のコンピュータ技術の進歩に伴い、３Ｄモデルを用いて設計や強度計算、表示などをすることが行われている。また３Ｄモデルはレンダリングすることにより写実的な３Ｄ画像を機械的に生成することができ、視覚的かつ直感的にプランを把握することができるため、設計図を読むことになれていない顧客はもちろんのこと、設計担当者が設計段階からプランを検討する際にも有効である。なおレンダリングとは、サーフェス（表面）の反射率やマッピングされたテクスチャ、光源などを計算してデータを画像化することである。

さらに３Ｄモデルを平面的な３Ｄ画像（斜視図やパース図）に画像化するに留まらず、三次元構造を有するデータのまま動的に（リアルタイムに）描画することにより、ＶＲ画像（ヴァーチャルリアリティ画像）を提供することが行われている。これにより、体験者はあたかも室内を歩き回っているような、いわゆるウォークスルーを実現することができる。

ＶＲ画像を生成する際には、レンダリングとしてラジオシティ計算を行う場合が多い。ラジオシティ計算はオブジェクトのサーフェスを多数の面に分割し、各面の陰影や色を計算することにより、オブジェクト表面を可視化する。ラジオシティ計算はオブジェクトと光の関係が変わらなければ計算結果が一定となるため、ウォークスルーに際してあらかじめ計算しておくことができる。ただしオブジェクトや光源に変更が生じれば、ラジオシティを再計算する必要が生じる。例えば、ラジオシティ計算を行った後にソファを取り除くと、床面にソファの陰だけが残されてしまう。

従来からも、３Ｄを用いた住宅プランの提示について、さまざまな提案がなされている。例えば特許文献１（特開２００１−２８３２５６）には、仮想モデルハウス内に登場させる人物の二次元映像データを取得し、仮想モデルハウスに人物の二次元映像データをテクスチャマッピングの要領で貼り付け、体験者の視線方向が画面に直交するように鉛直軸を回転させてＶＲ画像を立体表示する構成が開示されている。特許文献１によれば、これにより、より高い臨場感を得られるとしている。

また特許文献２（特開２００６−０４００５３）には、複数の撮影装置で撮影された室内空間の実映像を取得し、同じ室内空間の仮想モデルを仮想視点から見た仮想映像と取得した実映像とを比較し、実映像中のテクスチャをマッピングさせる仮想モデルの面領域を指定し、形状変換後の実映像中の部分領域を面領域にマッピングする構成が開示されている。特許文献２によれば、これにより仮想空間内にリアリティ性の高い室内空間モデルを簡易に構築することができ、住宅の購入希望者等に対してより現実感を持たせたＶＲ映像を提示することができるとしている。

特開２００１−２８３２５６号公報 特開２００６−０４００５３号公報

上記従来の３Ｄモデルやレンダリングでは、発達の経緯もあり、より現実味のある精細な画像を生成することを目的としてきた。また建物について３Ｄ画像を生成する際には、より臨場感を増し、室内の大きさ（空間の広がり）を視覚的に認識させるために、なるべく現物に近い家具や植物、置物などの付帯物（建築工事にかからないもの）を多数配置することが行われる。このためオペレータは付帯物の選択や配置を行わなければならず、３Ｄモデルの作成に手間を要する。また、建物本体はおおむね平面的、直線的な構造体であるが、これに比して付帯物は複雑な形状や曲面を有している場合が多く、建物本体よりもむしろ付帯物の方が計算負荷が高くなる傾向にある。

しかし付帯物の精細な画像を生成しようとすれば計算量が膨大となり、計算時間も増加してしまう。従前は計算量に対するコンピュータのＣＰＵの処理能力が圧倒的に不足しており、ＯｐｅｎＧＬ等を用いてグラフィックチップの処理に頼ったり、複数台のＰＣを接続して分散レンダリングを行ったり、テクスチャマッピングなどによって表面計算を省略したりするなど、様々な高速化が図られてきている。コンピュータの発達によりその処理能力は増進しているものの、それに伴って求められる画質も向上してきているため、未だ求められる画質に対してコンピュータの処理能力が不足している現状は変わらない。

特に住宅のプランを作成するにあたっては、上述したように、レンダリング画像を用いて検討したいという要請がある。このとき設計用の平面図に基づいて３Ｄモデルを生成し、レンダリングを行う必要がある。レンダリングにどの程の時間を要するかはコンピュータの性能次第であるが、一般的な普及型のコンピュータで４０分〜１時間程度を要する。しかしオペレータは顧客の要望や自己の理想を追求するために試行錯誤するため、幾度も平面図に修正を加えては３Ｄモデルを再生成し、レンダリングをやりなおす必要がある。すると１つの物件を検討するために半日や１日はすぐに経過してしまう。ここでレンダリングが早ければ試行錯誤しやすく、短時間で数多くの間取りを検討することができるため、できる限りのレンダリングの高速化が望まれる。

また、平面図から３Ｄ画像やＶＲ画像の生成までを短時間で行うことができれば、顧客にプランを提案する際に、初期段階から３Ｄ画像を間に合わせることができる。また修正があればすぐに３Ｄ画像に反映させることができる。すると顧客は早期から直感的にプランを検討することができ、またより多くの情報を得ることができる。これにより、設計の進行を円滑に進めることができ、結果として満足度の高い建物を提供することが可能となると考えられる。

ここで従来からも、平面図から住宅などの建物の３Ｄモデルをある程度自動的に生成することは行われている。これは、建物はおおむね矩形の構造物であること、階段や窓などの立体物がある程度規格化されていることから可能となっている。また、平面図内に付帯物の２Ｄシンボルが配置されていた場合に、３Ｄモデル中に、対応する付帯物の３Ｄシンボルを配置することが行われている。これらの自動化によって、平面図から３Ｄモデルを生成することは飛躍的に省力化が図られている。ここでシンボルとは、図形を独立した図形ファイル（シンボルファイル）として保存しておき、適宜読み出して繰り返し使用するものである。

しかし、２Ｄシンボルに基づいて３Ｄシンボルが自動的に配置され、３Ｄモデルの生成と配置が省力化されたとしても、付帯物のレンダリング負荷が高いことに代わりはない。また平面図では光源が必ずしも記載されていないが、３Ｄモデルでレンダリングを行う場合には必ず光源が必要である。光源を自動的に配置したとしても、適切でない位置に配置された光源は手動にて修正しなくてはならず、試行錯誤を行うごとに位置修正もやり直さなくてはならない。このため、３Ｄモデルの修正や調整に時間がかかるという問題がある。

そこで本発明は、住宅などの建物の平面図から３Ｄモデルを生成する際に、３Ｄモデルの生成をより簡便にし、かつ直感性を損なうことなく高速にレンダリング可能な３Ｄモデルを生成する３Ｄモデル生成システムを提供することを目的としている。

発明者らが検討したところ、室内に配置する付帯物は臨場感の向上と室内の大きさ把握のために必要とされているが、住宅プランを検討するに当たっては詳細な付帯物はかえって体験者の観念を固定してしまい、想像力を欠如させてしまうおそれがあることに想達した。すなわち、家具は部屋の大きさを知るために必要であるが、大きさがわかればそれでよく、あまりに具体的だと人間の思考が停止してしまうため、むしろ大雑把な方が想像力を失わないため好ましい。しかし、かといって粗い形状の物体が室内に存在すると見苦しくなってしまうおそれがある。そこで、美観を損なわずに付帯物の存在感を軽減しつつ計算負荷を軽減するため、さらに鋭意検討し、本発明を完成するに到った。

すなわち本発明にかかる３Ｄモデル生成システムの代表的な構成は、建物の平面図および該建物の平面図内に配置された付帯物の２Ｄシンボルを含む２Ｄデータを取得する２Ｄデータ取得部と、建物の平面図から建物の３Ｄモデルを生成する建物立体化部と、付帯物の２Ｄシンボルと関連付けられた当該付帯物の３Ｄシンボルをあらかじめ記憶してある記憶部と、建物の平面図内に配置された２Ｄシンボルに基づいて、記憶部を参照して、建物の３Ｄモデル中に２Ｄシンボルに対応する３Ｄシンボルを配置する３Ｄシンボル配置部とを備え、３Ｄシンボルは、１以上のプリミティブを組み合わせてなり、かつ、サーフェスに半透明となる透過度を設定して構成されていることを特徴とする。

上記構成によれば、家具や植物、置物などの付帯物の３Ｄシンボルを、１以上のプリミティブを組み合わせた簡略な図形で構成しつつ、かつ透過度を調節して半透明で表示させることにより、直感性を損なうことなく高速にレンダリング可能となる。なおプリミティブとは基本図形を意味しており、２次元では長方形、３角形、円など、３次元では直方体、球、３角柱、円錐、円柱などである。これにより付帯物の概略の位置と大きさは把握できるため、室内の大きさを把握することができるにもかかわらず、体験者に固定観念を与えてしまうことがなく、必要にして充分な３Ｄ画像を得ることができる。なお、付帯物の３Ｄモデルを半透明にするための手法として、３Ｄシンボルのサーフェス（表面属性）に透過度を設定する他に、透過テクスチャを貼ることでもよく、他の手法を用いても本発明において差異はない。

当該３Ｄモデル生成システムは、さらに生成パターンを指定する生成パターン指定部を備え、記憶部には、２Ｄシンボルおよび生成パターンによって、ポリゴン数の多い詳細な３Ｄシンボル、１以上のプリミティブを組み合わせた簡略な３Ｄシンボル、または３Ｄシンボルなしが一意に決定されるテーブルを記憶し、３Ｄシンボル配置部は、生成パターン指定部から指定された生成パターンに応じて、建物の平面図内に配置された２Ｄシンボルに対応する詳細な３Ｄシンボルまたは簡略な３Ｄシンボルを建物の３Ｄモデル中に配置し、または３Ｄシンボルを配置しないことが好ましい。

これにより、１つの２Ｄシンボルに対し、目的に応じて生成パターンの異なる複数の３Ｄシンボルを簡単に一括して使い分けることができる。したがって例えば試行錯誤中には計算負荷の軽い簡略な３Ｄシンボルを用いて画像を生成し、プランが固まったときには精細な３Ｄシンボルを用いることができる。

当該３Ｄモデル生成システムは、さらに光源を配置する光源配置部を備え、光源配置部は、２Ｄデータ中に照明の２Ｄシンボルがない場合であっても、建物立体化部が生成した３Ｄモデル中の各部屋に光源を配置し、かつ、光源の位置は部屋の平面方向中央かつ天井から所定距離としてもよい。

これにより、各部屋の中に確実に光源を配置することができ、オペレータが光源を配置する手間を軽減することができる。したがって平面図から３Ｄモデルを生成する際の作業の高速化を図ることができる。なお、２Ｄデータ中に照明器具の２Ｄシンボルがある場合には、これに基づいて光源を配置することができる。

当該３Ｄモデル生成システムは、さらに光源を配置する光源配置部を備え、光源配置部は、２Ｄデータ中に照明の２Ｄシンボルがない場合であっても、建物立体化部が生成した３Ｄモデル中の各部屋に光源を配置し、かつ、光源の平面方向の位置は建物の平面図における部屋名の記載位置かつ天井から所定距離としてもよい。

平面図において、各部屋には部屋名が必ず記載される。そして特に曲がった廊下のように部屋の中央（外壁、間仕切壁等に囲まれた平面領域の図心）が部屋内にない場合であっても、部屋名は必ず各部屋の中に配置される。そこで、部屋名の位置に光源を配置することにより確実に光源を部屋内に配置することができる。

当該３Ｄモデル生成システムは、さらに光源を配置する光源配置部を備え、光源配置部は、建物立体化部が生成した３Ｄモデル中の各部屋に光源を配置する際に、光源の強さを部屋の容積または部屋名に基づいて設定してもよい。

部屋の容積（大きさ）に基づいて光源の強さを設定することにより、各部屋を適切な明るさとすることができる。また３Ｄモデルを生成する際に天井の高さを一定に仮設定する場合には、部屋の容積は面積に比例するために、容積に代えて面積に基づいて光源の強さを設定しても同様の効果を得ることができる。また住宅においてはおおむね部屋名が部屋の大きさを表すことから、部屋名を用いて光源の強さを設定することでも、同様に各部屋を適切な明るさとすることができる。

本発明にかかる３Ｄモデル生成システムによれば、住宅などの建物の平面図から３Ｄモデルを生成する際に、３Ｄモデルの生成をより簡便にし、かつ直感性を損なうことなく高速にレンダリング可能な３Ｄモデルを生成することができる。

［第１実施形態］
本発明にかかる３Ｄモデル生成システムの第１実施形態について説明する。なお、以下の実施例に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。

まず本発明にかかる３Ｄモデル生成システムを含むＣＡＤシステムの全体構成について説明し、ついで３Ｄモデル生成システムについて詳細に説明する。

（ＣＡＤシステム（全体構成））
図１はＣＡＤシステムの全体構成を説明する図である。図に示すＣＡＤシステム１０は、２ＤＣＡＤ部１２、３Ｄモデル生成システム１００、モデリング部１４、レンダリング部１６、３Ｄ画像出力部１８、ＶＲ画像生成部２０、ＶＲデータ出力部２２とを備えている。これらの各部および３Ｄモデル生成システム１００は全体として一つのアプリケーションであってもよいし、複数の独立したアプリケーションを組み合わせたシステムであってもよい。したがって各部のアプリケーションを異なるコンピュータで実行してもよい。またデータの授受も内部的に引き渡してもよいし、記録媒体または通信回線を介して引き渡してもよい。

２ＤＣＡＤ部１２は、オペレータが建物の平面図や立面図などの設計図を作成するプログラムである。平面図には住宅などの建物の外形図、部品図、部品リスト、および近隣の建物を含む周辺図が含まれる。また平面図には、家具や植物、置物などの付帯物（建築工事にかからないもの）を表す２Ｄシンボルが含まれる。シンボルとは、図形を独立した図形ファイル（シンボルファイル）として保存しておき、適宜読み出して繰り返し使用するものである。２Ｄシンボルは、具体例としては、その付帯物の名称と、平面形状から構成される。

２ＤＣＡＤ部１２から３Ｄモデル生成システム１００へは、建物の平面図および付帯物の２Ｄシンボルを含む２Ｄデータが受け渡される。２ＤＣＡＤ部１２としては一般的なＣＡＤプログラムを使用することができ、２Ｄデータとしては、２Ｄシンボルが識別できることを条件に、汎用データを用いることができる。また２Ｄデータの中には、建築工事にかかるものであっても、キッチンなどの特定のユニットを識別可能なデータとすることにより、立体化やテクスチャマッピングなどを適切に行うことができるため好適である。

３Ｄモデル生成システム１００は、２ＤＣＡＤ部１２から受け取った２Ｄデータに基づき、一定の初期値を用いて３Ｄデータ（３Ｄモデルおよび３Ｄシンボル）を自動的に生成する。３Ｄモデル生成システム１００については、後に詳述する。

モデリング部１４は、オペレータが３Ｄモデル生成システム１００から引き渡された３Ｄデータを調整（作成および修正）するプログラムである。モデリング部１４では建物を含む住宅の３Ｄ形状（オブジェクト）の作成および修正、オブジェクトのサーフェス（表面）の属性の付加および修正を行うことができる。モデリング部１４としては一般的な３ＤＣＡＤプログラム（特にモデラーと呼ばれるモジュール）を使用することができる。モデリング部１４からレンダリング部１６へは、３Ｄモデルおよび３Ｄシンボルを含む３Ｄデータが受け渡される。

レンダリング部１６では、３Ｄデータに基づいてラジオシティ計算、レイトレーシング、スキャンラインなどの計算を行い、可視化を行う。レンダリング部１６としては一般的な３ＤＣＡＤプログラム（特にレンダラーと呼ばれるモジュール）を使用することができる。

レンダリング部１６が可視化した３Ｄ画像（斜視図やパース図）は、モニタやプリンタなどの画像出力部１８から出力することができる。またレンダリング部１６からＶＲ画像生成部２０へは、ラジオシティ計算を行った３Ｄデータが受け渡される。

ＶＲ画像生成部２０は、ヴァーチャルリアリティ画像を生成する。ここでいうＶＲ画像とは３Ｄモデルを平面的な３Ｄ画像（斜視図やパース図）に画像化するものではなく、三次元構造を有するデータのまま動的に（リアルタイムに）描画する画像である。視点を変更しつつ動的に描画することにより、体験者はあたかも室内を歩き回っているような、いわゆるウォークスルーを実現することができる。ＶＲ画像生成部２０からＶＲデータ出力部２２へは、ＶＲ画像データが受け渡される。

ＶＲデータ出力部２２は、ＣＤやＨＤＤなどの記録媒体、インターネットやネットワークを介してデータを配信可能なサーバなどである。顧客などの体験者は、所定のフォーマットのＶＲ画像データを再生するプログラムを用いて、ヴァーチャルリアリティ画像を体験することができる。

（３Ｄモデル生成システム）
次に、３Ｄモデル生成システム１００について説明する。図２はモデル生成システムの構成を説明する図、図３はデータの例を示す図である。

図２に示すように、３Ｄモデル生成システム１００は、２Ｄデータ取得部１０２と、建物立体化部１０４と、記憶部１０６と、３Ｄシンボル配置部１０８と、光源配置部１１０と、３Ｄデータ出力部１１２とを備えている。

２Ｄデータ取得部１０２は、２ＤＣＡＤ部１２から２Ｄデータを取得する。２Ｄデータは、図３（ａ）に示すように建物の平面図１２２および付帯物の２Ｄシンボル１２６を含む。図３（ａ）では２Ｄシンボル１２６の例として、ソファの２Ｄシンボル１２６ａ、テーブルの２Ｄシンボル１２６ｂなどが配置されている。一方、キッチン１２４ａや戸棚１２４ｂは建築工事によって造作されるものであるため、付帯物ではないものと認識させているが、付帯物の設定の仕方は、これに限られない。例えば、戸棚１２４ｂなどは家具と考えて付帯物としてもよい。また平面図１２２において、各部屋には部屋名１２８が記載されている。なお、図３（ａ）は平面図１２２および２Ｄシンボル１２６を視覚化して表現しているが、２Ｄデータ自体は数値データや文字列データの集合である。

建物立体化部１０４は、２Ｄデータ取得部１０２において取得した２Ｄデータを元に、建物の平面図１２２から建物の３Ｄモデルを生成する。図３（ｂ）は建物本体の３Ｄモデル１３２を生成した例である。住宅などの建物はおおむね矩形であることから、天井の高さ（例えば２４０ｃｍ）や手すりの高さ（例えば６５ｃｍ）に一定の初期値を用いることにより、３Ｄモデル１３２を自動的に生成することができる。

また建物立体化部１０４は、おおよそ平らな面にある複雑な形状をテクスチャマッピングによって表現することにより、計算負荷の軽減を図っている。例えばドアの表面の模様、キッチンのコンロ操作面や五徳部分、フローリングや壁にかけた額縁などである。

記憶部１０６には、付帯物の２Ｄシンボル１２６と、これに関連付けられた付帯物の３Ｄシンボル１３６をあらかじめ記憶している。例えばソファの２Ｄシンボル１２６ａに対してはソファの３Ｄシンボル１３６ａ、テーブルの２Ｄシンボル１２６ｂに対してはテーブルの３Ｄシンボル１３６ｂを関連付けて記憶している。３Ｄシンボルは、具体例としては、その付帯物の名称と、３Ｄ形状、ポリゴンのサーフェス（表面）の色や透過度、テクスチャなどから構成される。

３Ｄシンボル配置部１０８は、建物の平面図１２２内に配置された２Ｄシンボル１２６に基づいて、記憶部１０６を参照して対応する３Ｄシンボル１３６を呼び出す。そして、図３（ｃ）に示すように、建物の３Ｄモデル１３２中において、２Ｄシンボル１２６に対応する位置に対応する３Ｄシンボル１３６を配置する。２Ｄシンボル１２６が重なっているとき、例えば机の上に花瓶があるときには、下にあるオブジェクトの再上面に上のオブジェクトを配置する。これにより、ほぼ自動的に３Ｄモデル１３２中に３Ｄシンボル１３６が配置される。

３Ｄデータ出力部１１２は、モデリング部１４に対して３Ｄモデルおよび付帯物の３Ｄシンボルを含む３Ｄデータを出力する。なお図３（ｂ）（ｃ）は３Ｄモデル１３２を視覚化して表現しているが、３Ｄデータ自体は数値データや文字列データの集合である。

ここで記憶部１０６に記憶された３Ｄシンボルは、１以上のプリミティブを組み合わせて構成している。図４は３Ｄシンボルを説明する図であって、図４（ａ）はプリミティブを組み合わせた半透明の３Ｄシンボルの例を示す図、図４（ｂ）は精細な３Ｄシンボルの例を示す図である。

プリミティブとは基本図形を意味しており、直方体、球、３角柱、円錐、円柱などである。できるだけ平面を用いることによってポリゴン数を減らすことができるため、直方体や多角形状で近似し、球や円筒は分割数を少なくする。例えばソファであれば、図４（ａ）に示すように座面、背もたれ、肘掛けをそれぞれ直方体（プリミティブ）で近似し、これらを組み合わせた極めて簡略な形状とすることができる。これにより図４（ｂ）に示すような曲面を多用した精細な図形に対し、飛躍的にポリゴン数を削減することができる。また例えばテーブルであれば、天板と足をそれぞれ直方体（プリミティブ）で近似し、これらを組み合わせた極めて簡略な形状とすることができる。換言すれば、複雑な形状や曲面を用いることなく付帯物の形状を構成している。

ただし、室内に単純な形状の物体があると、画像を見た者が違和感を覚えるおそれがある。そこで３Ｄシンボル１３６においては、サーフェスに半透明となる透過度を設定している。これらのことから、室内の大きさを視覚的かつ直感的に認識できると共に、画像中の付帯物の存在感を軽減し、違和感を軽減することができる。

図５（ａ）はプリミティブからなる付帯物を用いた３Ｄ画像の例であり、図５（ｂ）は複雑な曲面を有する付帯物を用いた精細な３Ｄ画像の例である。図５（ｂ）においては確かに精細な画像が得られているが、付帯物の存在感が大きく、見る者に固定観念を与えてしまうおそれがある。これに対し図５（ａ）においては、付帯物の概略の位置と大きさは直感的に把握できるため、室内の大きさを把握することができるにもかかわらず、体験者に固定観念を与えてしまうことがなく、必要にして充分な３Ｄ画像を得ることができる。

さらに発明者らが実際に演算を行ったところ、図５（ｂ）の画像を計算するためには一般的な普及型のコンピュータで４０分〜１時間程度の作業時間を要したのに対し、図５（ａ）の画像を得るためには約８分の作業時間で完了した。これはソファや植木などの複雑な形状の付帯物に対し、プリミティブはポリゴン数を飛躍的に削減できるため、高速にレンダリングを行うことが可能となったものである。

すなわち、家具や植物、置物などの付帯物の３Ｄシンボル１３６を、１以上のプリミティブを組み合わせた簡略な図形で構成しつつ、かつ透過度を調整して半透明で表示させることにより、直感性を損なうことなく高速にレンダリング可能となった。

また図示はしないが、３Ｄシンボル配置部１０８は、近隣の住宅についても、３Ｄシンボルを配置する。すなわち近隣の住宅は平面図から３Ｄモデルを生成するものではなく、記憶部１０６に格納された３Ｄシンボルであって、１以上のプリミティブを組み合わせてなり、かつ、サーフェスに半透明となる透過度を設定して構成した３Ｄシンボルを配置する。近隣の住宅を精細に表示すると、レンダリングするポリゴン数が飛躍的に増大して、計算時間が増加してしまう。一方、対象物件の窓の外に、あるいは対象物件の外観図に隣接して単純な形状の物体の塊があると、画像を見た者が違和感を覚えるおそれがある。そこで近隣の住宅を表す３Ｄシンボルにおいても、付帯物の３Ｄシンボル１３６と同様に、サーフェスに半透明となる透過度を設定している。これにより画像中の付帯物の存在感を軽減し、違和感を軽減させることができる。

光源配置部１１０は、２Ｄデータ中に照明の２Ｄシンボルがない場合であっても、建物立体化部１０４が生成した３Ｄモデル１３２中の各部屋に光源を配置する。図６は光源の自動配置について説明する図であって、図６（ａ）は３Ｄモデルの平面図、図６（ｂ）は３Ｄモデルの側面図である。

３Ｄモデルをレンダリングする際に、部屋内に光源がなければ、その部屋は暗闇となってしまうため、全ての部屋に光源を配置する必要がある。また室内に明るすぎる場所や暗すぎる場所を作らないために、オペレータは光源の設置位置や強さの設定にかなりの時間を要していた。また、平面図を修正して３Ｄモデルを再生成する際には、せっかく行った光源の設定が消えてしまうために、毎回設定し直さなくてはならなかった。

そこで光源配置部１１０は、全ての室内空間に光源を配置する。ここで、２Ｄデータ中に照明器具の２Ｄシンボルがある場合には、これに基づいて光源を配置することができる。すなわち、光源を自動生成するのは照明機器の位置が決定していない場合（間取り決定前の建物を購入する顧客等へのプレゼンテーションをする段階）である。したがって自動的に配置する光源１３８は、ある程度確からしい位置にあればよく、まだ必ずしもプランとして最善の位置にある必要はない（プラン作成が進めば、間取りが固まり、平面図１２２の照明機器の配置計画も決定されるので、これに基づいてパース図を作成することになるため）。

光源配置部１１０は、図６に示すように、居間食堂１２２ａおよび洋室１２２ｂのようにほぼ長方形の部屋においては、光源１３８を部屋の平面方向中央かつ天井から所定距離の位置に配置する。平面方向中央とは、例えば平面図形における各部屋（外壁、間仕切壁等に囲まれた領域）の図心とすることができる。天井から所定距離とは、適宜設定することができるが、例えば天井から５０ｃｍ程度としたり、部屋の高さの半分とすることができる。光源１３８の位置を部屋の平面方向中央かつ部屋の高さの半分とするとき、すなわち３次元座標上における部屋の空間領域の中点に設定することができる。

また廊下１２２ｃのように屈曲した室内空間においては、図心が室内空間から外れてしまう場合がある。ここで言う廊下１２２ｃの図心は、廊下１２２ｃの領域の最外周線により仮想の矩形を作り、その仮想の矩形の対角線を結んだ交点となる位置である。このような場合は、光源１３８の平面方向の位置を建物の平面図１２２（図３（ａ）参照）における部屋名１２８の画面表示位置に合わせることができる。

すなわち、建物の平面図１２２において、各部屋には部屋名の文字等が必ず部屋領域内のいずれかの位置に配置され、コンピュータ（ＣＡＤ）の表示手段により画面に表示され、印刷手段によりプリンタから紙に印刷されるものであるが、特に曲がった廊下１２２ｃのように図心が部屋（実際の廊下１２２ｃの領域）内にない場合であっても、マウスなどの入力手段により表示位置を移動して部屋名１２８を部屋の中（部屋領域内）に配置することができる。そこで、この部屋名１２８の位置に光源１３８を配置することにより確実に光源１３８を部屋の領域内に配置することができるのである。

なお、部屋の平面方向中央が部屋領域内から外れてしまうか否かについては、光源配置部１１０が判定する。

上記例では、より好ましい例として光源１３８の配置を、部屋領域が単純な矩形である場合は図心に合わせて配置し、部屋領域が単純な矩形でない場合は部屋名の画面表示位置に合わせて配置するようにしたが、本実施形態はこれに限られることなく、例えば部屋が矩形かどうかに関わらず、その部屋への光源１３８の配置をすべて部屋名の表示位置に合わせて自動配置するようにしてもよい。さらに、部屋名１２８の表示位置に光源１３８を配置することに代えて、図心から最も近い部屋領域内の画面のグリッドの交点に光源１３８を配置してもよい（グリッドとは、コンピュータ（ＣＡＤ）画面上に表示されるものであり、設計モジュール寸法の最小単位で平面図上の縦横方向（Ｘ方向・Ｙ方向）に設定されたモジュール線同士の交点であり、設計モジュールを基準に寸法計画がなされる建物の外壁や間仕切り壁は、グリッド交点を基準にして入力されて配置される。）。

これらのことにより、各部屋の中に確実に光源を配置することができ、オペレータが光源を配置する手間を著しく軽減することができる。したがって平面図から３Ｄモデルを生成する際の作業の高速化を図ることができる。

また光源配置部１１０は、建物立体化部１０４が生成した３Ｄモデル１３２中の各部屋に光源１３８を配置する際に、光源１３８の強さを部屋の容積または部屋名に基づいて設定する。光源１３８を配置する際に、全ての部屋において同じ明るさの光源１３８を配置すると、部屋の大きさによって明るさがまちまちとなってしまうおそれがある。そこで、部屋の容積（大きさ）に基づいて光源の強さを設定することにより、各部屋を適切な明るさとすることができる。また３Ｄモデルを生成する際に天井の高さを一定に仮設定する場合には、部屋の容積は面積に比例するために、容積に代えて面積に基づいて光源の強さを設定しても同様の効果を得ることができる。光源の強さは、例えば部屋の容積に基づいて３段階程度に設定することができる。

また住宅においてはおおむね部屋名が部屋の大きさを表すことから、部屋名を用いて光源の強さを設定することでも、同様に各部屋を適切な明るさとすることができる。この場合において、部屋名と光源の強さの対応は、簡単なテーブルを用いることによって関連づけることができる。

（ＣＡＤシステムの動作）
次に、図１を用いて説明したＣＡＤシステムの全体の流れについて説明する。図７はＣＡＤシステムの動作を説明するフローチャートである。

図７に示すように、まず２ＤＣＡＤ部１２を用いて平面図を作成する（Ｓ１０２）。このとき、平面図に２Ｄシンボル１２６も配置する。３Ｄモデル生成システム１００の２Ｄデータ取得部１０２が２Ｄデータを取得すると（Ｓ１０４）、建物立体化部１０４が建物の平面図を立体化して３Ｄモデルを生成する（Ｓ１０６）。３Ｄシンボル配置部１０８は、平面図内に配置された２Ｄシンボルに基づいて記憶部１０６を参照し、３Ｄモデル１３２中に３Ｄシンボル１３６を配置する（Ｓ１０８）。

次に光源配置部１１０は、平面図内の照明の２Ｄシンボルに基づいて光源を配置する（Ｓ１１０）。部屋内に照明の２Ｄシンボルがない場合には、または各部屋の形状に基づいて、部屋の平面方向中央を取得する（Ｓ１１２）。そして平面方向中央が室内空間内にあるか否かを判定する（Ｓ１１４）。室内にある場合にはそのまま平面方向中央に光源を配置する（Ｓ１１６）。室内にない場合には、平面図における部屋名の位置に光源を配置する（Ｓ１１８）。

３Ｄモデル生成システム１００の３Ｄデータ出力部１１２からモデリング部１４へと３Ｄデータが受け渡されると、モデリング部１４においてオペレータは３Ｄデータの調整を行い（Ｓ１２０）、レンダリング部１６において可視化して出力し（Ｓ１２２）、またはＶＲ画像生成部２０においてＶＲ画像を生成する（Ｓ１２４）。

上記説明した如く、本発明にかかる３Ｄモデル生成システムによれば、住宅などの建物の平面図から３Ｄモデルを生成する際に、３Ｄモデルの生成をより簡便にし、かつ直感性を損なうことなく高速にレンダリング可能な３Ｄモデルを生成することができる。したがって３Ｄ画像（斜視図やパース図）を作成するために必要な３Ｄモデルの作成時間と、ＶＲ画像を作成するために必要なレンダリング時間の大幅な削減が可能である。これにより短時間に幾度も試行錯誤することが可能となり、また顧客に建築パースやＶＲ画像を設計初期から提示したり、設計変更ごとに提示したりすることが可能となった。

［第２実施形態］
本発明にかかる３Ｄモデル生成システムの第２実施形態について説明する。上記第１実施形態と説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。

上記第１実施形態においては、２Ｄシンボルは対応する３Ｄシンボルに単に置き換えるものであった。これに対し本実施形態は、２Ｄシンボルに対して複数の３Ｄシンボルを関連付けたものである。

図８は第２実施形態にかかるモデル生成システムの構成を説明する図である。図８（ａ）に示すように、３Ｄモデル生成システム１００には、生成する３Ｄデータの生成パターンを指定する生成パターン指定部１１４を備えている。生成パターンの指定は３Ｄモデル生成システム１００の動作条件としてオペレータの操作により指定してもよいし、２Ｄデータまたは個々の２Ｄシンボルに生成パターンを指定するフラグを含ませてもよい。

また本実施形態において記憶部１１６には、２Ｄシンボル１２６および生成パターンによって、ポリゴン数の多い詳細な３Ｄシンボル、１以上のプリミティブを組み合わせた簡略な３Ｄシンボル、もしくは３Ｄシンボルなしが一意に決定されるテーブル１１８を記憶している。図８（ｂ）はテーブル１１８の構成の例を示す図である。図において２ＤシンボルとしてＡ２〜Ｄ２、生成パターンとして高精細、中精細、低精細が定義づけられている。これらに対し、詳細な３ＤシンボルＡ３−１〜Ｄ３〜１、簡略な３ＤシンボルＡ３−２〜Ｄ３−２、極めて簡略な３ＤシンボルＡ３−３、Ｃ３−３が一意に定まるように格納されている。生成パターンが低精細であるとき、２ＤシンボルＢ２、Ｄ２に対応する３Ｄシンボルは記憶されていない。

３Ｄシンボル配置部１０８は、生成パターン指定部１１４から指定された生成パターンに応じて、２Ｄシンボル１２６（Ａ２〜Ｄ２）に対応する３Ｄシンボル（Ａ３〜Ｄ３）を建物の３Ｄモデル１３２中に配置する。また、低精細のときのように対応する３Ｄシンボルが記憶されていない場合には、３Ｄシンボルを配置しない。

これにより、１つの２Ｄシンボルに対し、目的に応じて生成パターンの異なる複数の３Ｄシンボルを簡単に一括して使い分けることができる。例えば、試行錯誤中には生成パターンを低く指定することにより、計算負荷の軽い簡略な３Ｄシンボルを用いて高速に画像を生成し、プランが固まったときには生成パターンを高く指定して精細な３Ｄシンボルを用いることができる。したがって、オペレータは高速にプランを検討し、顧客には好適な画像を提示することができる。

また、必ずしも生成パターンは精細さの区分けではなく、特定の付帯物の３Ｄシンボルだけを配置するパターンを設けたり、特定の付帯物のみを精細にして残りを簡略にするパターンを設けたりしてもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、住宅などの建物の平面図から３Ｄモデルを生成する３Ｄモデル生成システムとして利用することができる。

ＣＡＤシステムの全体構成を説明する図である。 モデル生成システムの構成を説明する図である。 データの例を示す図である。 ３Ｄシンボルを説明する図である。 ３Ｄ画像の例を示す図である。 光源の自動配置について説明する図である。 ＣＡＤシステムの動作を説明するフローチャートである。 第２実施形態にかかるモデル生成システムの構成を説明する図である。

符号の説明

１０ …システム
１２ …２ＤＣＡＤ部
１４ …モデリング部
１６ …レンダリング部
１８ …画像出力部
２０ …ＶＲ画像生成部
２２ …ＶＲデータ出力部
１００ …３Ｄモデル生成システム
１０２ …２Ｄデータ取得部
１０４ …建物立体化部
１０６ …記憶部
１０８ …３Ｄシンボル配置部
１１０ …光源配置部
１１２ …３Ｄデータ出力部
１１４ …生成パターン指定部
１１６ …記憶部
１２２ …平面図
１２２ａ …居間食堂
１２２ｂ …洋室
１２２ｃ …廊下
１２４ａ …キッチン
１２４ｂ …戸棚
１２６ …２Ｄシンボル
１２６ａ …ソファの２Ｄシンボル
１２６ｂ …テーブルの２Ｄシンボル
１２８ …部屋名
１３２ …３Ｄモデル
１３６ …３Ｄシンボル
１３６ａ …ソファの３Ｄシンボル
１３６ｂ …テーブルの３Ｄシンボル
１３８ …光源

Claims (5)

1. 建物の平面図および該建物の平面図内に配置された付帯物の２Ｄシンボルを含む２Ｄデータを取得する２Ｄデータ取得部と、
   前記建物の平面図から建物の３Ｄモデルを生成する建物立体化部と、
   付帯物の２Ｄシンボルと関連付けられた当該付帯物の３Ｄシンボルをあらかじめ記憶してある記憶部と、
   前記建物の平面図内に配置された２Ｄシンボルに基づいて、前記記憶部を参照して、建物の３Ｄモデル中に前記２Ｄシンボルに対応する３Ｄシンボルを配置する３Ｄシンボル配置部とを備え、
   前記３Ｄシンボルは、１以上のプリミティブを組み合わせてなり、かつ、サーフェスに半透明となる透過度を設定して構成されていることを特徴とする３Ｄモデル生成システム。
2. 当該３Ｄモデル生成システムは、さらに生成パターンを指定する生成パターン指定部を備え、
   前記記憶部には、２Ｄシンボルおよび生成パターンによって、ポリゴン数の多い詳細な３Ｄシンボル、１以上のプリミティブを組み合わせた簡略な３Ｄシンボル、または３Ｄシンボルなしが一意に決定されるテーブルを記憶し、
   前記３Ｄシンボル配置部は、前記生成パターン指定部から指定された生成パターンに応じて、前記建物の平面図内に配置された２Ｄシンボルに対応する詳細な３Ｄシンボルまたは簡略な３Ｄシンボルを建物の３Ｄモデル中に配置し、または３Ｄシンボルを配置しないことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄモデル生成システム。
3. 当該３Ｄモデル生成システムは、さらに光源を配置する光源配置部を備え、
   前記光源配置部は、２Ｄデータ中に照明の２Ｄシンボルがない場合であっても、前記建物立体化部が生成した３Ｄモデル中の各部屋に光源を配置し、
   かつ、該光源の位置は部屋の平面方向中央かつ天井から所定距離とすることを特徴とする請求項１に記載の３Ｄモデル生成システム。
4. 当該３Ｄモデル生成システムは、さらに光源を配置する光源配置部を備え、
   前記光源配置部は、２Ｄデータ中に照明の２Ｄシンボルがない場合であっても、前記建物立体化部が生成した３Ｄモデル中の各部屋に光源を配置し、
   かつ、該光源の平面方向の位置は建物の平面図における部屋名の記載位置かつ天井から所定距離とすることを特徴とする請求項１に記載の３Ｄモデル生成システム。
5. 当該３Ｄモデル生成システムは、さらに光源を配置する光源配置部を備え、
   前記光源配置部は、前記建物立体化部が生成した３Ｄモデル中の各部屋に光源を配置する際に、該光源の強さを部屋の容積または部屋名に基づいて設定することを特徴とする請求項１に記載の３Ｄモデル生成システム。