JP2011248628A - ３次元形状データの作成方法、３次元形状データの作成装置および３次元形状データの作成プログラム - Google Patents

３次元形状データの作成方法、３次元形状データの作成装置および３次元形状データの作成プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】 デザイナ等の意図やイメージが反映された３次元形状データを作成することができる３次元形状データの作成方法、３次元形状データの作成装置および３次元形状データの作成プログラムを提供すること。
【解決手段】 デザイナ等によって描かれたスケッチの画像上における特徴点および特徴軸と車両スペックボックス上の所定の点および所定の軸との対応付けを行い、この対応付け（点と点、軸と軸および点と軸）の組み合わせのうち対応誤差が最小となるスケッチの３次元空間での配置位置および視点方向を決定し（ステップＳ１４０）、スケッチに描かれた任意部位の断面線を基本線およびフィレット接合線で生成して任意部位の複合面を３次元空間内に一括して創生し（ステップＳ１５０）、創生された任意部位の複合面間をフィレット接合面を創生して接合する（ステップＳ１６０）。
【選択図】 図１

Description

本発明は、デザイナ等が作成した３次元物体のスケッチからこの３次元物体の３次元形状データを作成する３次元形状データの作成方法、３次元形状データの作成装置および３次元形状データの作成プログラムに関する。
従来から、下記特許文献１〜４に示すように、デザイナ等が作成した３次元物体のスケッチからこの３次元物体の３次元形状データを作成する手法が各種提案されている。例えば、下記特許文献１には、ある平面で切断された際の断面線が描かれている３次元物体の透視図（スケッチ）を用いて、この透視図に対する前記平面に対応する消失点等から、直交座標系の３次元空間内における平面を表現する平面方程式を求め、この平面方程式によって表された平面に断面線を投影することにより、３次元物体の３次元形状データを作成する手法が開示されている。
また、例えば、下記特許文献２には、手書きの複数枚のスケッチからなる透視図を読み込み、データ処理により３次元データを作成する手法が開示されている。
これらの従来技術においては、デザイナ等の描くスケッチが数学的に不正確なパースになっているにもかかわらず、そのパースを正しいものとして３消失点を求めて視点位置および３次元空間を定義する。ここで、従来技術においては、この定義された３次元空間を用いて、（１）複数の異なる視線方向（ビュー）スケッチから三角測量法的に立体を合成する方法、（２）パースに類似する３次元形状を検索し、ニューラルネット等で類似する３次元形状を変形してパースに合わせて立体を創生する方法、（３）ＣＡＤ（Computer-Aided-Design）的に一面図を人間が作成し、パースの線と合成する方法などがある。
ところが、デザイナ等が作成するスケッチは、正確な直交座標系に従って描かれているわけではないため、座標系がデザイナ等のイメージによって大局的に歪められていることが多い。このため、上記従来技術のような直交座標系の３次元空間において、３次元形状データを生成した場合には、３次元形状データにデザイナ等の意図するイメージが適切に反映されない場合がある。
このことに対して、本願発明者らは、下記特許文献５に示すように、アングル法を用いてデザイナ等の描くスケッチの２次元の点および軸と３次元空間に設定した点および軸とを対応させることによって視点位置を決定してスケッチの３次元物体を３次元化し、３次元形状データを作成する手法を提案している。これにより、スケッチに表現されたデザイナのコンセプトやイメージを適切に反映させた３次元形状データを生成することができる。
また、視点位置の決定に関しては、下記特許文献６に示すように、デザイナ等が描いた静止画像（スケッチ）を取り込み、この取り込んだ静止画像（スケッチ）内の直線の位置関係に基づいて視点を割り出す手法が開示されている。
特開平６−１４９９４３号公報 特開２００４−２０６２６２号公報 特開平６−３０１７５１号公報 特開平１０−２６９３８０号公報 特許第４３９７３７２号公報 特開２０００−７６４５３号公報
ところで、上記特許文献５に示された従来技術における視点位置の決定に関し、視点位置を決定するために用いられるアングル法（および開示された三点法）によって得られる解は、個別に式の展開が必要となる特殊解であって一般解ではない。このため、デザイナ等が描いたスケッチごとに定式化する必要があるとともに適切な解が得られるか否かを検討する必要があり、時間を要する場合がある。
また、上記特許文献５に示された従来技術においては、画像線作成、断面線生成、空間線生成および曲面創生をシーケンシャルに実行する。このため、例えば、ユーザが同一の線を何度も選択（指示）する必要があり、煩雑な操作性を改善する余地がある。
さらに、上記特許文献５に示された従来技術においては、曲面創生時の２面フィレット（丸み付け）を単に既存のＣＡＤ機能を利用して実行する。この場合、フィレット部を円弧で掛けると、創成された曲面に曲率段差が生じて高品質な曲面が創成できない場合がある。また、このような曲率段差の発生を回避するためには、例えば、ユーザがフィレット部分の始まり線と終わり線を指示しかつスィープ断面を指示する必要があり、作業性が悪くなる。
本発明は、上記した問題に対処するためになされたものであり、その目的は、デザイナ等の意図やイメージが反映された３次元形状データを作成することができる３次元形状データの作成方法、３次元形状データの作成装置および３次元形状データの作成プログラムを提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、スケッチの画像中に描かれた３次元物体の３次元形状データを作成する３次元形状データの作成方法において、前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体について、３次元空間における前記３次元物体上の所定の軸および所定の点を定義するためのスペックボックスを作成するために必要な前記３次元物体の各部の寸法および前記３次元物体を構成する部品の配置位置を含むスペックを入力する入力工程と、前記スケッチの画像を画像データとして読み取る読取工程と、前記読み取られた画像に含まれる線を２次元座標の座標値によりデータ化するデータ化工程と、前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体の形状を特徴付ける特徴軸および特徴点を選択する選択工程と、前記選択された前記特徴軸および特徴点と前記入力されたスペックから作成される前記スペックボックス上の前記所定の軸および所定の点とを対応させる組み合わせのうち予め設定された拘束条件を満たす組み合わせを計算し、この計算された組み合わせを用いて、前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体と、前記スケッチの画像の視点と、前記スペックボックスとの間の、３次元空間上での相対的な位置関係を決定する決定工程と、前記決定された位置関係に基づいて、前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体の任意部位における断面線を３次元空間に写像して３次元空間における断面線を創生するとともに前記データ化されたスケッチの画像に含まれて前記任意部位における所定線を３次元空間の前記断面線を用いて３次元空間における空間曲線として創生して、前記任意部位の３次元空間における複合面を創生する創生工程と、前記創生された一の任意部位における複合面と創生された他の任意部位における複合面との間にフィレット接合面を創生し、前記創生された一の任意部位における複合面と創生された他の任意部位における複合面とを連続的に接合する面接合工程とを備えることにある。
この場合、前記決定工程は、前記予め設定された拘束条件を満たす組み合わせを用いて決定した前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体と、前記スケッチの画像の視点と、前記スペックボックスとの間の、３次元空間上での相対的な位置関係の誤差が小さい順にリストアップして提示する提示工程を備えるとよい。
そして、これらの場合、前記創生工程は、前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体の任意部位における断面線を３次元空間に創生する断面線創生工程と、前記創生された断面線のうち円弧部分を除いた基本線を生成する基本線生成工程と、前記生成された基本線と、この基本線と所定の幾何学的な関係にある円弧および曲率可変の接続線からなるフィレット接合線とを接合する基本線接合工程と、前記接合された基本線およびフィレット接合線を用いて前記空間曲線を創生する空間曲線創生工程と、前記創生された空間曲線、前記基本線およびフィレット接合線を用いて前記任意部位の３次元空間における複合面を創生する複合面創生工程とを備えるとよい。さらに、この場合には、前記創生工程は、前記空間曲線創生工程によって創生された空間曲線の歪を修正するとともに、前記創生された空間曲線の形状を前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体の対称性およびスケッチの画像中に描かれた他視点の３次元物体に基づいて修正して、前記複合面創生工程によって創生された複合面の形状を修正する形状修正工程を備えるとよい。
これらの場合、前記面接合工程は、前記創生工程によって創生された一の任意部位における複合面の基本線および前記創生された他の任意部位における複合面の基本線と所定の幾何学的な関係にある円弧および曲率可変の接続線からなるフィレット接合線を用いて前記フィレット接合面を創生する接合面創生工程を備えるとよい。
また、本発明の他の特徴は、スケッチの画像中に描かれた３次元物体の３次元形状データを作成する３次元形状データの作成装置において、ユーザによる前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体について、３次元空間における前記３次元物体上の所定の軸および所定の点を定義するためのスペックボックスを作成するために必要な前記３次元物体の各部の寸法および前記３次元物体を構成する部品の配置位置を含むスペックの入力を受け付ける入力受付手段と、前記スケッチの画像を画像データとして読み取る読取手段と、前記読み取られた画像に含まれる線を２次元座標の座標値によりデータ化するデータ化手段と、前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体の形状を特徴付ける特徴軸および特徴点を選択する選択手段と、前記選択された前記特徴軸および特徴点と前記入力されたスペックから作成される前記スペックボックス上の前記所定の軸および所定の点とを対応させる組み合わせのうち予め設定された拘束条件を満たす組み合わせを計算し、この計算された組み合わせを用いて、前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体と、前記スケッチの画像の視点と、前記スペックボックスとの間の、３次元空間上での相対的な位置関係を決定する決定手段と、前記決定された位置関係に基づいて、前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体の任意部位における断面線を３次元空間に写像して３次元空間における断面線を創生するとともに前記データ化されたスケッチの画像に含まれて前記任意部位における所定線を３次元空間の前記断面線を用いて３次元空間における空間曲線として創生して、前記任意部位の３次元空間における複合面を創生する創生手段と、前記創生された一の任意部位における複合面と創生された他の任意部位における複合面との間にフィレット接合面を創生し、前記創生された一の任意部位における複合面と創生された他の任意部位における複合面とを連続的に接合する面接合手段とを備えることにもある。
さらに、本発明の他の特徴は、スケッチの画像中に描かれた３次元物体の３次元形状データを作成する３次元形状データの作成プログラムにおいて、コンピュータを、ユーザによる前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体について、３次元空間における前記３次元物体上の所定の軸および所定の点を定義するためのスペックボックスを作成するために必要な前記３次元物体の各部の寸法および前記３次元物体を構成する部品の配置位置を含むスペックの入力を受け付ける入力受付手段、前記スケッチの画像を画像データとして読み取る読取手段、前記読み取られた画像に含まれる線を２次元座標の座標値によりデータ化するデータ化手段、前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体の形状を特徴付ける特徴軸および特徴点を選択する選択手段、前記選択された前記特徴軸および特徴点と前記入力されたスペックから作成される前記スペックボックス上の前記所定の軸および所定の点とを対応させる組み合わせのうち予め設定された拘束条件を満たす組み合わせを計算し、この計算された組み合わせを用いて、前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体と、前記スケッチの画像の視点と、前記スペックボックスとの間の、３次元空間上での相対的な位置関係を決定する決定手段、前記決定された位置関係に基づいて、前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体の任意部位における断面線を３次元空間に写像して３次元空間における断面線を創生するとともに前記データ化されたスケッチの画像に含まれて前記任意部位における所定線を３次元空間の前記断面線を用いて３次元空間における空間曲線として創生して、前記任意部位の３次元空間における複合面を創生する創生手段、および、前記創生された一の任意部位における複合面と創生された他の任意部位における複合面との間にフィレット接合面を創生し、前記創生された一の任意部位における複合面と創生された他の任意部位における複合面とを連続的に接合する面接合手段として機能させることにもある。
これらの場合、前記決定手段は、前記予め設定された拘束条件を満たす組み合わせを用いて決定した前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体と、前記スケッチの画像の視点と、前記スペックボックスとの間の、３次元空間上での相対的な位置関係の誤差が小さい順にリストアップして提示する提示手段を備えるとよい。
そして、これらの場合、前記創生手段は、前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体の任意部位における断面線を３次元空間に創生する断面線創生手段と、前記創生された断面線のうち円弧部分を除いた基本線を生成する基本線生成手段と、前記生成された基本線と、この基本線と所定の幾何学的な関係にある円弧および曲率可変の接続線からなるフィレット接合線とを接合する基本線接合手段と、前記接合された基本線およびフィレット接合線を用いて前記空間曲線を創生する空間曲線創生手段と、前記創生された空間曲線、前記基本線およびフィレット接合線を用いて前記任意部位の３次元空間における複合面を創生する複合面創生手段とを備えるとよい。さらに、この場合には、前記創生手段は、前記空間曲線創生手段によって創生された空間曲線の歪を修正するとともに、前記創生された空間曲線の形状を前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体の対称性およびスケッチの画像中に描かれた他視点の３次元物体に基づいて修正して、前記複合面創生手段によって創生された複合面の形状を修正する形状修正手段を備えるとよい。
これらの場合、前記面接合手段は、前記創生手段によって創生された一の任意部位における複合面の基本線および前記創生された他の任意部位における複合面の基本線と所定の幾何学的な関係にある円弧および曲率可変の接続線からなるフィレット接合線を用いて前記フィレット接合面を創生する接合面創生手段を備えるとよい。
これらによれば、視点位置を決定する際に、スケッチに描かれた３次元物体上の特徴点および特徴軸とスペックボックス上の所定の点および所定の軸とを対応させるすなわち点と点、軸と軸および点と軸を対応させるための一般解を得ることができるため、極めて速やかにかつ確実に最適な視点位置、言い換えれば、スケッチの画像中に描かれた３次元物体と、スケッチの画像の視点と、スペックボックスとの間の３次元空間上での相対的な位置関係を決定することができる。また、決定された視点位置（相対的な位置関係）に基づいて、スケッチの画像中に描かれた３次元物体の任意部位における断面線を決定することによって任意部位の複合面を一括して生成することができるとともに、各任意部位の複合面間を連続的にかつ滑らかに接合することができる。したがって、簡略化した極めて良好な操作性により、意匠性の高い極めて高品質な曲面を創生する３次元形状データを作成することができる。
そして、デザイナ等がスケッチに描いた３次元物体（２次元）が適切に３次元形状データに反映されるため、スケッチにおいてデザイナ等が意図またはイメージした通りの３次元形状データを作成することができる。したがって、作成された３次元形状データをそのまま、例えば、型の加工データとして用いることによって、速やかに３次元の立体物を作製することができるため、製品開発プロセスを大幅に短縮することができる。
さらに、スケッチに描かれた２次元の画像を極めて容易にかつ正確に３次元化することができる。このため、例えば、写真による背景画像に対して３次元化されたスケッチの画像を自然に合成したり、あるいは、２次元のアニメーションキャラクタを容易に３次元化したりすることができる。
本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態の動作のフローチャートである。 本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態を実施するコンピュータの機能ブロック図である。 本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態において入力されたスペックデータによって形成される車両スペックボックスの概略図である。 本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態において使用されるスケッチの一例の概略図である。 本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態においてスケッチの画像の中に２次元座標を定義する際の概略図である。 本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態において使用される３次元座標系の概略図である。 本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態における点一致条件を説明するための図である。 本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態における軸一致条件を説明するための図である。 本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態における点・軸一致条件を説明するための図である。 図９の点・軸一致条件でのスクリーン座標系における投影点と投影線との関係を示すグラフである。 本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態においてスケッチの画像上の５点５軸と車両スペックボックス上の５点５軸との対応を説明するための概略図である。 本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態における２Ｄ線を生成する際の概略図である。 本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態における３Ｄ断面線を創生する際の概略図である。 本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態における３Ｄ断面線を分割する際の概略図である。 本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態における３Ｄ断面線から基本線部分と円弧部分とを検出する際の概略図である。 本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態において、３Ｄ断面線の基本線部分を近似する２次曲線の形状を決定するコントロールポイントを説明するための概略図である。 本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態において、３Ｄ断面線の基本線部分を近似する２次曲線の形状を決定するコントロールポイントの存在範囲を説明するための概略図である。 本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態において、３Ｄ断面線の基本線部分を近似する２次曲線の形状を決定するコントロールポイントのパラメータを説明するための概略図である。 本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態における基本線部分の決定を具体的に説明するための概略図である。 本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態における内接パターンの意匠フィレット掛け処理を説明するための概略図である。 図２０の一部を拡大して内接パターンの意匠フィレット掛け処理を説明するための概略図である。 本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態における外接パターンの意匠フィレット掛け処理を説明するための概略図である。 図２０の一部を拡大して外接パターンの意匠フィレット掛け処理を説明するための概略図である。 本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態における複合面の一括創生を説明するための概略図である。 本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態において、部位間を意匠フィレット掛け処理を用いて創生したフィレット接合面により接合する際の概略図である。
以下、本発明の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明は、車両を描いたスケッチに関するものであるが、本発明による３次元形状データの作成方法は、電化製品、鉄道、飛行機などのような車両以外の種々の３次元物体のスケッチに対して適用可能である。また、以下の説明においては、２次元形状のことを２Ｄといい、３次元形状のことを３Ｄともいう。
まず、本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態の動作の概略について説明する。なお、以下に説明する本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態の説明は、本発明の３次元形状データの作成装置および本発明の３次元形状データの作成プログラムの一実施形態の説明を兼ねるものである。
本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態は、（１）スケッチの画像をスキャナにより読み取り、コンピュータにスケッチの画像データを読み取らせ、スケッチの画像をデータ化する処理と、（２）スケッチの画像上にて描かれた３次元物体を特徴付ける特徴点および特徴軸と、コンピュータ内に定義された３次元空間の所定の点および所定の軸とのそれぞれを対応させて、すなわち、点と点、軸と軸および点と軸を対応させてスケッチの３次元空間内における配置位置と観察位置（視点）を定義する処理と、（３）スケッチに描かれている線（以下、画像線ともいう）のうち、断面線（センター、ドアなど）を３次元空間に写像し、スケッチに描かれた３次元物体の任意部位を一括して３次元空間における複合面として創生する処理と、（４）任意部位の複合面間を面接合する処理とからなる。
なお、本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態の各処理は、コンピュータのＣＰＵとメモリに格納されたプログラムとが協働することにより実現する。したがって、本実施形態の３次元形状データの作成方法は、コンピュータを用いて実施する場合を例示して以下に説明する。なお、本発明の３次元形状データの作成プログラムは、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷなど、その他の任意の媒体に格納されていてもよい。
図１は、スケッチから３次元形状データを作成する本発明による３次元形状データ作成方法の一実施形態を示すフローチャートである。なお、本明細書において、「スケッチ」とは、デザイナ等の意図やイメージを表現した絵、すなわち、正確なパース表現ではなく、比率や角度が異なり、一体構成も不正確であり得るものを指す。
図２は、本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態をコンピュータにより実施する場合のコンピュータの機能ブロック図である。図２に示すように、本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態をコンピュータにより実施する場合、このコンピュータには、スケッチされた３次元物体の長さなどのスペックを入力するための、キーボードなどにより構成される基本スペック入力部２０１と、スキャナなどを用いてスケッチの画像データを読み取るスケッチ読取部２０２と、スキャナにより読み取られたスケッチの画像などを表示するディスプレイなどの画面表示部２０３とを備える。
さらに、このコンピュータには、画面表示部２０３に表示されている画像に２次元座標を定義する２次元座標定義部２０４と、スキャナにより読み込まれた画像の線をデータ化する画像線データ化部２０５と、スキャナにより読み込まれた画像の３次元空間での配置位置と、スキャナにより読み込まれた画像の視点位置を決定する配置位置および視点決定部２０６と、３次元空間中にスキャナにより読み込まれた画像に対応する各部位の複合面を一括して創生する部位一括創生部２０７と、創生された各部位の複合面間にフィレット面を創生して面接合する部位間面接合部２０８とを備える。
また、配置位置および視点決定部２０６は、スキャナにより読み込まれた画像上にて３次元物体を特徴付ける特徴点および特徴軸を選択する選択部２０９を備える。また、部位一括創生部２０７は、ドア断面線（ＳＬ断面線）とセンター断面線（ＳＷ断面線）とを創生する断面線創生部２１０と、創生された断面線を分割して基本線を生成する基本線生成部２１１と、生成された基本線とこの基本線と所定の幾何学的な関係にある円弧および曲率可変の接続線からなるフィレット接合線とを接合する基本線接合部２１２と、基本線およびフィレット接合線からなる断面線を用いて空間曲線を創生する空間曲線創生部２１３と、創生された空間曲線、基本線およびフィレット接合線から複合面を創生し部位を造形する複合面創生部２１４と、創生された複合面の形状を修正する形状修正部２１５とを備える。
また、部位間面接合部２０８は、造形された部位の複合面の基本線と所定の幾何学的な関係にある円弧および曲率可変の接続線からなるフィレット接合線を用いてフィレット接合面を創生する接合面創生部２１６を備える。これら図２に示される各部の機能は、メモリに格納されたプログラムにより実現されるとよい。
まず、コンピュータに入力される入力データには、３次元物体の所与のスペックデータ（本実施形態では、車両の特徴点に対応する所定の点としての全長、全幅、高さ、車輪の配置情報および車両の特徴軸に対応する所定の軸としてのバンパー線、ロッカー線など）が含まれる（ステップＳ１００）。具体的に、車両の特徴点である車両の全長に関するデータとしては車両の前端点および後端点を表す座標データであり、全幅に関するデータとしては車両の最大幅となる全幅点を表す座標データであり、高さに関するデータとしては車両の最大高となる全高点を表す座標データであり、車輪の配置情報に関するデータとしては車両の前輪中心点および後輪中心点を表す座標データである。また、車両の特徴軸である車両のバンパー線は例えば前端部に設けられるバンパーの車幅方向に延在する線（軸）を表す線データであり、車両のロッカー線は車両のロッカー部の車両前後方向に延在する線（軸）を表す線データである。これらのデータを入力することにより、図３に示すように、車両サイズおよび車両形状を決定する車両スペックボックスが３次元空間上に形成される。
また、本実施形態では、３次元形状データを作成する基になるスケッチは、図４に示すように、車両を斜め前方向から表現したスケッチ（以下、クォータビュースケッチという）である。なお、図４に示すクォータビュースケッチは、本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態において使用されるスケッチの一例であり、例えば、他の方向から表現したスケッチを用いてもよいし、複数のスケッチを用いてもよい。
クォータビュースケッチの画像データは、スキャナ等で読み込まれ、ディスクプレイに画像として表示される（ステップＳ１１０）。ここで、ディスプレイ上のスケッチに対応する画像は、例えば、ユーザがマウス等を操作することによって、回転、移動、拡大および縮小が可能となっている。
次に、スキャナ入力されたスケッチの画像データの中に、２次元座標が定義される（ステップＳ１２０）。すなわち、図５に示すように、スキャナにより画像が読み取られ、データとして入力されたスケッチに対して、ユーザが入力した所定のパラメータに基づいて、コンピュータが２次元直交座標を定義する。
次に、スキャナ入力されたスケッチの画像の線（画像線）がデータ化される（ステップＳ１３０）。すなわち、スケッチの画像線は、それぞれの２次元直交座標系における座標値の集合として表現される。画像線には、断面線や輪郭などのキャラクタ線が含まれる。そして、この座標値の集合により、スケッチの画像線をデータにより定義する。なお、スケッチの画像線のデータ化は、既存のＣＡＤが通常的に備える曲線創生機能を用いて実行可能である。
次に、スキャナにより読み込まれたスケッチの画像の３次元空間上での配置位置とその画像の観察方向となる視点を決定する処理が行われる（ステップＳ１４０）。この決定処理は、スケッチの画像上における特徴点および特徴軸と、前記ステップＳ１００にて入力された３次元空間中の所定の点（特徴点）および所定の軸（特徴軸）とを対応させて、スケッチの画像の３次元空間上での配置位置とその画像の観察方向となる視点を決定する処理である。以下、この決定処理を詳細に説明する。
今、図６に示すように、全体座標系（以下、３Ｄ座標系という）の３軸をＸ１，Ｘ２，Ｘ３とし、この３Ｄ座標系における視点（カメラ）Ｅの座標を（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３）とし、視点（カメラ）の右手方向をａ１、上方向をａ２、ａ１とａ２の外積をａ３とする座標系をカメラ座標系として定義する。また、クォータビュースケッチにおけるｕ１−ｕ２座標系をスケッチ座標系とし、視点（カメラ）からスケッチまでの距離（焦点距離）をＦとする。
このように、座標系および距離Ｆを定義すると、スケッチ上の任意点Ｕ（ｕ１，ｕ２）は、３Ｄ座標系における３Ｄ座標値を用いて下記式１により表すことができる。
ここで、カメラ座標系ａ１，ａ２，ａ３をオイラー角θ，φ，Ψを用いて表現すると、視点を一意に解く（決定する）ためには、前記式１における未知数７個に対して７つの式が必要となる。なお、７個の未知数は、視点（カメラ）の位置を表す座標（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３）、カメラ座標系を表すオイラー角θ，φ，Ψおよび視点（カメラ）からスケッチまでの距離Ｆである。
そして、本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態においては、上記７個の未知数を、下記式２によって表される関数Ｇ１の値が最小となるように、言い換えれば、未知数７個による最小値問題として決定する。
ただし、前記式２右辺中のｆｐｐ＿ｎは、後述するように、スケッチの２次元画像上における任意点と３次元空間における任意点とを対応させる、すなわち、点一致条件の誤差を表すものである。また、前記式２右辺中のｆａａ＿ｎは、後述するように、スケッチの２次元画像上における任意軸と３次元空間における任意軸とを対応させる、すなわち、軸一致条件の誤差を表すものである。また、前記式２右辺中のｆａｐ＿ｎは、後述するように、スケッチの２次元画像上における任意点と３次元空間における任意軸とを対応させる、すなわち、点・軸一致条件の誤差を表すものである。さらに、前記式２右辺中のｗｐｐ＿ｎ，ｗａａ＿ｎ，ｗａｐ＿ｎは、それぞれ、前記各誤差に係る所定の重み係数を表すものである。
なお、重み係数ｗｐｐ＿ｎ，ｗａａ＿ｎ，ｗａｐ＿ｎは、スケッチの２次元画像上における任意点と３次元空間における任意点との対応、スケッチの２次元画像上における任意軸と３次元空間における任意軸との対応およびスケッチの２次元画像上における任意点と３次元空間における任意軸との対応の組み合わせｍＣｌのうち、前記各誤差を演算するために抽出された組み合わせ（項目）に係る場合には、それぞれ、予め設定された重要度に応じて重みの大きさが決定される。一方、組み合わせｍＣｌのうち、前記各誤差を演算するために抽出されない組み合わせ（項目）に係る場合には、重み係数ｗｐｐ＿ｎ，ｗａａ＿ｎ，ｗａｐ＿ｎは、それぞれ、「０」とされる。
次に、前記式２における点一致条件の誤差ｆｐｐ＿ｎ、軸一致条件の誤差ｆａａ＿ｎおよび点・軸一致条件の誤差ｆａｐ＿ｎについて、詳細に説明する。
まず、点一致条件の誤差ｆｐｐ＿ｎから説明する。点一致条件の誤差ｆｐｐ＿ｎは、スケッチの２次元画像上における任意点と３次元空間における任意点とを対応させるときに生じる誤差を表すものである。このため、点一致条件の誤差ｆｐｐ＿ｎの演算においては、図７に示すように、ある視点と３次元空間における任意点とを結び、この任意点をスケッチの２次元画像上に投影する。そして、投影された任意点（投影点）と、投影点に対応する２次元画像上の任意点の座標誤差すなわち誤差ｆｐｐ＿ｎが最小となるように視点を調整することにより、最適視点を決定することができる。
この場合、誤差ｆｐｐ＿ｎが最小となるように視点を調整するときには、次の２つの拘束条件を満たす必要がある。すなわち、スケッチの２次元画像上の任意点を表すスケッチ点座標が３Ｄ座標上の点座標（以下、３Ｄ点座標という）と一致する拘束条件と、スケッチ点座標は３Ｄ点座標から得られる座標と一致する、言い換えれば、スケッチ点座標と３Ｄ点座標から得られる座標との間の距離が「０」となる拘束条件を満たす必要がある。このことを具体的に説明する。
今、カメラ座標系を（ａ１，ａ２，ａ３）、視点座標をＥ、焦点距離をＦ、２次元のスケッチ点座標を（ｕ１，ｕ２）、視中心原点移動量を（Ｕ１，Ｕ２）、３Ｄ点座標をＸとする。この場合、下記式３に示すように、前記式１に基づいてスケッチ点座標を３Ｄ座標系における３Ｄ座標値で表すことにより、スケッチ点座標が３Ｄ点座標と一致する拘束条件を満たすことができる。
そして、スケッチ点座標と３Ｄ点座標から得られる座標との間の距離が「０」となる拘束条件から、点一致条件の誤差ｆｐｐ＿ｎは、下記式４によって表される。
なお、点一致条件においては、前記式３および前記式４が拘束式（拘束条件）となる。
次に、軸一致条件の誤差ｆａａ＿ｎを説明する。軸一致条件の誤差ｆａａ＿ｎは、スケッチの２次元画像上における任意軸と３次元空間における任意軸とを対応させるときに生じる誤差を表すものである。このため、軸一致条件の誤差ｆａａ＿ｎの演算においては、図８に示すように、ある視点とスケッチの２次元画像上における任意軸とから形成される平面を考える。そして、形成された平面の法線ベクトルと３次元空間における任意軸とが直交するように視点を調整することにより、最適視点を決定することができる。
この場合、形成された平面の法線ベクトルと３次元空間における任意軸とが直交するように、すなわち、誤差ｆａａ＿ｎが最小となるように視点を調整するときには、既知であるスケッチの２次元画像上における任意軸と視点とから形成される平面と、既知である３次元空間における任意軸とが互いに平行となる拘束条件を満たす必要がある。このことを具体的に説明する。
今、３次元空間における任意軸をＡｎ、カメラ座標系の軸方向を（ａ１，ａ２，ａ３）、カメラ座標系をｖ、視点座標をＥ、焦点距離をＦ、２次元のスケッチ点座標を（ｕ１，ｕ２）、視中心原点移動量を（Ｕ１，Ｕ２）とする。この場合、スケッチ座標系における２次元画像上の既知の任意軸は、下記式５に示すように表すことができる。
ここで、前記式５により表される既知の任意軸をカメラ座標系ｖに射影すると、下記式６が成立する。
そして、前記式６によって表される射影された既知の任意軸と視点Ｅとを結んで形成される平面の法線方向Ｎ＝｛Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３｝は、下記式７によって表される。
ここで、前記式７によって表される平面と、既知である３次元空間における任意軸とが互いに平行となる拘束条件を満たすためには、下記式８が成立する必要がある。
したがって、軸一致条件の誤差ｆａａ＿ｎは、下記式９によって表される。
なお、軸一致条件においては、前記式９が拘束式（拘束条件）となる。
次に、点・軸一致条件の誤差ｆａｐ＿ｎを説明する。点・軸一致条件の誤差ｆａｐ＿ｎは、スケッチの２次元画像上における任意点と３次元空間における任意軸とを対応させるときに生じる誤差を表すものである。このため、点・軸一致条件の誤差ｆａｐ＿ｎの演算においては、図９に示すように、まず、２次元のスクリーンを想定する。そして、ある視点とスケッチの２次元画像上における任意点とを結び、想定したスクリーン上に２次元画像上における任意点を投影する。また、ある視点と３次元空間における任意軸（３Ｄ軸）とを結び、想定したスクリーン上に３次元空間における任意軸を投影する。そして、スクリーン上に投影された任意点（投影点）と、投影された任意軸（投影線）との距離すなわち誤差ｆａｐ＿ｎが最小となる拘束条件を満たすように視点を調整することにより、最適視点を決定することができる。このことを具体的に説明する。
今、カメラ座標系を（ａ１，ａ２，ａ３）、視点座標をＥ、焦点距離をＦ、２次元のスケッチ点座標を（ｕ１，ｕ２）、視中心原点移動量を（Ｕ１，Ｕ２）、３Ｄ軸の始点座標をＸ、スクリーン座標系を（ν１，ν２）、所定の重み係数をｗ１，ｗ２とする。この場合、３Ｄ軸をスクリーン座標系上に投影すると、投影線は、下記式１０に示すように表すことができる。
ここで、スクリーン座標系における投影点と投影線との関係は、図１０に示すようになる。したがって、点・軸一致条件の誤差ｆａｐ＿ｎは、下記式１１によって表される投影点と投影線の垂直方向成分距離ｇ１と、下記式１２によって表される投影線沿い方向成分距離ｇ２とを用いて、下記式１３のようにこれら成分距離ｇ１とｇ２との重み付き和で表わすことができる。
なお、点・軸一致条件においては、前記式１３が拘束式（拘束条件）となる。
このように、前記式４、前記式９および前記式１３によってそれぞれ表される点一致条件の誤差ｆｐｐ＿ｎ、軸一致条件の誤差ｆａａ＿ｎおよび点・軸一致条件の誤差ｆａｐ＿ｎを用いた前記式２の関数Ｇ１を採用し、最小値問題として７個の未知数を決定することにより、極めて精度よくクォータビュースケッチの３次元空間上での配置位置とその視点を決定することができる。すなわち、前記式２によって表される関数Ｇ１が最小となるように、言い換えれば、各誤差ｆｐｐ＿ｎ、ｆａａ＿ｎおよびｆａｐ＿ｎが小さくなるように、７個の未知数を決定すれば、前記式１に従って極めて精度よくクォータビュースケッチの３次元空間上での配置位置を決定することができるとともに最適視点を極めて精度よく決定することができる。
また、複数の点と点、軸と軸および点と軸をそれぞれ対応させる場合であっても、前記式２に従って最小値問題として７個の未知数を決定することができるため、確実にクォータビュースケッチの３次元空間上での配置位置および最適視点を決定することができる。すなわち、前記式２は一般式として扱うことができるため、複数の点と点、軸と軸および点と軸をそれぞれ対応させる場合であっても、演算を収束させることができ、その結果、確実にクォータビュースケッチの３次元空間上での配置位置および最適視点を速やかに決定することができる。
ここで、ステップＳ１４０における決定処理について、デザイナ等が描いた車両のクォータビュースケッチと車両スペックボックスとを対応付けて、クォータビュースケッチの３次元空間上での配置位置およびその視点を決定する場合を具体的に説明する。なお、本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態においては、特徴点および特徴軸の数として何点何軸であってもよいが、例としてクォータビュースケッチ上の５点５軸を車両スペックボックスと対応付ける場合を説明する。
上述したように、車両スペックボックスを設定するにあたっては、前記ステップＳ１００にて、所定の点（特徴点）として車両の前端点、後端点、全高点、全幅点、前輪中心点および後輪中心点を入力し、所定の軸（特徴軸）として車両のバンパー線、ロッカー線を入力する。この場合、車両スペックボックスは３次元空間上に形成されるため、必然的に、車両の前後方向軸（Ｌ軸）、上下方向軸（Ｈ軸）および左右方向軸（Ｗ軸）が決定されている。このような車両スペックボックスの各点および各軸に対して、車両前方に視点をおいたクォータビュースケッチの５点５軸を対応させる場合、例えば、図１１に示すように、特徴点としては、クォータビュースケッチに描かれた前端点、全高点、全幅点、前輪中心点および後輪中心点を選択し、特徴軸としては、バンパー線、ロッカー線、Ｌ軸、Ｈ軸およびＷ軸を選択する。
ここで、この選択においては、上述したように、スケッチの画像線がデータにより定義されるため、５点５軸を自動的に選択したり、あるいは、ユーザがマウス等を操作して手動により５点５軸を選択することができる。
次に、精度よく配置位置および最適視点を決定するためには、前記式３，４，９，１３によって表される４つの拘束式（拘束条件）を満たす必要がある。ところで、クォータビュースケッチ上の５点５軸が選択された場合においては、クォータビュースケッチ上の特徴点と車両スペックボックス上の特徴点とを対応させるには拘束式（前記式３，４）が２つあるため５点×２＝１０個の連立方程式が得られ、クォータビュースケッチ上の特徴軸と車両スペックボックス上の特徴軸とを対応させるには拘束式（前記式９）が１つあるため５点×１＝５個の連立方程式が得られ、さらに、クォータビュースケッチ上の特徴点と車両スペックボックス上の特徴軸とを対応させるには拘束式（前記式１３）が１つあるため５点×１＝５個の連立方程式が得られる。すなわち、５点５軸を選択した場合には、２０個の連立方程式が得られる。
そして、上述したように、前記式１は７個の未知数を有しているため、視点を一意に解くためには、最低７個の連立方程式が得られればよいことになる。ところで、本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態においては、上記７個の未知数を、前記式２によって表される関数Ｇ１の値が最小となるように、言い換えれば、未知数７個による最小値問題として決定することができる。これにより、単に、７個の連立方程式を用いて未知数を決定しておき、前記式１に従ってクォータビュースケッチの３次元空間上での配置位置および視点を決定する場合に比して、より正確にクォータビュースケッチの３次元空間上での配置位置を決定することができるとともに、最適視点を確実に決定することができる。
ここで、上述したように、７個の未知数を、前記式２によって表される関数Ｇ１の値が最小となるように、言い換えれば、未知数７個による最小値問題として決定することによって正確な配置位置および最適視点を得ることができるが、このように決定される配置位置および最適視点がデザイナ等の意図やイメージを反映したものになるとは限らない。すなわち、デザイナ等が描いたスケッチは不正確なパースで描かれており、正確なパースとした場合には逆にデザイナ等の意図やイメージが適切に反映されない場合がある。このため、デザイナ等の意図やイメージが適切に反映されることを優先する場合には、若干、点一致条件の誤差ｆｐｐ＿ｎ、軸一致条件の誤差ｆａａ＿ｎおよび点・軸一致条件の誤差ｆａｐ＿ｎが大きくなる配置位置および視点をも選択できることが好ましい。
この場合には、前記式２に基づく下記式１４で表わされる関数Ｇ２を用いて、全組み合わせｍＣｌにより決定した７個の未知数について、関数Ｇ２の値が小さい順にリストアップしてユーザに提示する。
なお、前記式１４においては、点一致条件の誤差ｆｐｐ＿ｎ、軸一致条件の誤差ｆａａ＿ｎおよび点・軸一致条件の誤差ｆａｐ＿ｎを演算するために抽出されない組み合わせ（項目）に係る場合であっても、重み係数ｗｐｐ＿ｎ，ｗａａ＿ｎ，ｗａｐ＿ｎは、それぞれ、予め設定された重要度に応じて重みの大きさが決定される。なお、５点５軸を選択した場合の全組み合わせは、２０Ｃ７＋２０Ｃ８＋・・・＋２０Ｃ２０となる。
このように、リストアップしてディスプレイ上に表示して提示することにより、例えば、デザイナ等は、意図やイメージを適切に反映した配置位置および最適視点を決定するために試行錯誤する必要がなく、リスト順の極めて容易な目視によって好みの配置位置および最適視点を選択することができる。
このように、クォータビュースケッチの３次元空間上での配置位置および最適視点を決定すると、次に、クォータビュースケッチに描かれている任意部位の複合面を一括して創生し、任意部位を造形する（ステップＳ１５０）。本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態における任意部位の造形処理は、（１）クォータビュースケッチに描かれた２次元画像上で各部位を表現する２Ｄ線、詳しくは、２本のキャラクタ線およびキャラクタ線間におけるＳＬ断面線（センター断面線）やＳＷ断面線（ドア断面線）を生成する処理と、（２）生成した２本のキャラクタ線、ＳＬ断面線（センター断面線）またはＳＷ断面線（ドア断面線）を３次元空間内に創生する処理と、（３）３次元空間内に創生されたキャラクタ線と、ＳＬ断面線（センター断面線）またはＳＷ断面線（ドア断面線）とを用いて各部位の複合面を一括して創生する処理とからなる。
２Ｄ線の生成処理は、図１２に示すように、読み込まれてデータ化されたクォータビュースケッチの２次元画像上で、任意部位（図１２においてはドア部位）を表現する２本のキャラクタ線を自動的にまたは手動により生成（選択）するとともに、この生成（選択）した２本のキャラクタ線に交わり部位の断面形状を表現する断面線（図１２においてはドア断面線）を自動的にまたは手動により生成（選択）する。ここで、上述したように、コンピュータ内部の３次元空間においては、クォータビュースケッチの配置位置が正確に決定されているとともに最適視点が決定されている。したがって、クォータビュースケッチに描かれた２次元画像上で２Ｄのドア断面線を生成（選択）すると、図１３に示すように、断面線は３次元空間内のドア断面平面に対して視点方向から投影されて３次元空間内における断面線すなわち３Ｄ断面線が自動的に創生される。
なお、ドア断面平面とは、車両前後方向から見た車両の外形線、すなわち、車両前後方向に垂直な面である。また、図１２および図１３においては、ドア断面線を例示的に示したが、センター断面線も同様に３Ｄ断面線が生成される。この場合、２Ｄのセンター断面線は車両左右方向に垂直なセンター断面平面に対して視点方向から投影されて、３次元空間内における３Ｄ断面線が自動的に創生される。
このように３Ｄ断面線が創生されると、本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態においては、前記生成（選択）された２Ｄのキャラクタ線の３Ｄ線化および高品質曲面を一括して創生するために、創生された３Ｄ断面線を基本線部分と円弧部分（フィレット区間）とに分解する。以下、この３Ｄ断面線の分解処理について詳細に説明する。
３Ｄ断面線の分解処理においては、創生された３Ｄ断面線を曲率単調な基本線部分と基本線同士に接続する円弧部分とに自動的に分解する。まず、図１４に示すように、創生された３Ｄ断面線において、変曲点すなわち曲率反転位置が存在する場合には、この変曲点位置にて３Ｄ断面線を分割する。
次に、分割した３Ｄ断面線のそれぞれについて、基本線部分と円弧部分とを検出する。円弧部分は、例えば、分割した３Ｄ断面線の最小曲率半径値を用いて検出したり、図１５に示すように、分割した３Ｄ断面線の曲率半径位置を挟む区間内に設定した点との誤差が最小となる円を求めたりすることによって、円弧区間として検出される。
このように円弧部分（円弧区間）を検出することにより、基本線部分は、分割した３Ｄ断面線の端点から円弧部分を含んで基本線同士を接合するフィレット区間までの間に存在する部分となる。そして、基本線部分は、曲率単調な線によって近似された基本線を含むものである。なお、以下の説明においては、曲率単調な線として２次曲線を採用して説明する。
２次曲線の形状は、図１６に概略的に示すように、３つのコントロールポイントＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３によって決定される。この場合、コントロールポイントＣＰ２は、図１６に示すように、決定された２次曲線の弦を２等分した直線を直径とした円（以下、領域円という）の範囲内になければならず、また、コントロールポイントＣＰ２およびＣＰ３は、図１７に示すように、決定された２次曲線の両端を接点とする接線と２次曲線とによって囲まれる領域内になければならない。
このようなコントロールポイントＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３は以下に示す３つのパラメータが決定されることによって機械的に決定されるものであり、その結果、２次曲線すなわち基本線部分が決定される。すなわち、図１８に示すように、パラメータａは、コントロールポイントＣＰ２を決定するためのパラメータであり、前記分割された３Ｄ断面線（以下、元線ともいう）の接線と前記領域円（半円）との交点を所定の比によって内分するものである。パラメータｂは、コントロールポイントＣＰ３を決定するためのパラメータであり、元線における曲率最小点から法線方向への距離である。パラメータｃは、コントロールポイントＣＰ１を決定するためのパラメータであり、元線の端点（または曲率反転位置）から線有効範囲側への弧長距離である。
そして、このように決定されるコントロールポイントＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３によって決定される２次曲線を用いて基本線部分が決定される。具体的に図１９を用いて２本の基本線部分を決定する場合を説明すると、まず、パラメータ（ａ，ｂ，ｃ）を仮決め（例えば、初期値など）して（ａ１，ｂ１，ｃ１）および（ａ２，ｂ２，ｃ２）を設定する。これにより、元線の両端からコントロールポイントＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３およびコントロールポイントＣＰ１’，ＣＰ２’ＣＰ３’が決定され、２次曲線１（基本線１に相当）と２次曲線２（基本線２に相当）を生成することができる。次に、２次曲線間に任意の半径Ｒの接円（円弧）を想定し、この円（円弧）に対して接するまで２次曲線１および２次曲線２をオフセットさせる。なお、この想定する接円（円弧）については、上述したように、元線の円弧部分を検出するために求めた接円を用いてもよい。そして、後述する意匠フィレット掛け処理と同様に、フィレット区間を決定する円弧側ぼかし開始位置決定角度α、基本線側ぼかし開始位置決定角度βおよび基本線オフセット量γを、２次曲線１について（α１，β１，γ１）として決定し、２次曲線２について（α２，β２，γ２）として決定する。これにより、元線を基本線部分、後述する接続線部分および円弧部分に分割することができる。
そして、フィレット区間（接続線部分および円弧部分）を除いた元線（すなわち基本線部分）と２次曲線１および２次曲線２との間の誤差が最小となるように、コントロールポイントＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３を決定するパラメータ（ａ１，ｂ１，ｃ１）、コントロールポイントＣＰ１’，ＣＰ２’ＣＰ３’を決定するパラメータ（ａ２，ｂ２，ｃ２）および接円（円弧）の半径Ｒを決めることにより、最終的に２本の基本線１および基本線２が決定（生成）される。ここで、元線（基本線部分）と２次曲線１および２次曲線２との間の誤差は、例えば、基本線部分の誤差と所定の重み係数ｅを乗算した値と、接続線部分の誤差と所定の重み係数ｆを乗算した値と、円弧部分の誤差と所定の重み係数ｇを乗算した値との和として計算することができる。そして、この計算した誤差が最小となる組み合わせを算出することによって、（ａ１，ｂ１，ｃ１，ａ２，ｂ２，ｃ２，Ｒ）を決定することができる。これにより、元線の基本線部分の形状を適切に反映した滑らかな基本線を生成することができる。
このように、２本の基本線が作成されると、本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態においては、これら基本線を意匠フィレット掛け処理により接合する。以下、この意匠フィレット掛け処理を詳細に説明する。
従来から知られているフィレット掛け処理は、例えば、機械部品などの丸め面取りを目的とするものである。このため、デザイナ等が描いたスケッチから従来から知られているフィレット掛けを含む３次元形状データを作成して、例えば、シェーディング処理を行うと、フィレット部分が不自然に再現されてデザイナ等の意図やイメージを反映したものとならない場合がある。具体的には、線を単に円弧によって接合すると、円弧の接続部分に曲率段差が生じ、例えば、蛍光灯の映り込み線（ハイライト線）が折れてしまう場合がある。また、線上に円弧始まり点を選んで連続条件から自由曲線によって接合すると、デザイナ等が意図する円弧部分が得られない場合がある。また、一般的な連続条件である曲率連続（所謂、Ｇ２連続）により接合すると、視点方向によってハイライト線が折れたり流れたりする場合がある。したがって、従来から知られているフィレット掛け処理は、デザインやスタイリングを検討する際に必要な意匠上の見栄えを重視するものではないといえる。
このため、本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態における意匠フィレット掛け処理においては、デザイナ等が手描きによってスケッチを描く際に行うフィレット掛け手法すなわち基本線から円（円弧）に対して連続的に曲率が変化する複数アプローチ線を描いて滑らかな意匠フィレット掛けを行う手法をアルゴリズム化して、２本の基本線を接合する。ここで、意匠フィレット掛け処理には、２本の基本線に対して円（円弧）が内接する内接パターンと、２本の基本線に対して円（円弧）が外接する外接パターンとがある。
内接パターンにおいては、図２０に示すように、まず、上述したように決定（生成）された２本の基準線１、基本線２に対して内接する所定の内接円（円弧）を設定する。なお、基本線１および基本線２に対する意匠フィレット掛け処理は同様に行われるため、以下の説明においては基本線１に意匠フィレット掛け処理を行う場合を説明する。このように、内接円を想定すると、接点位置における基本線１の曲率半径と内接円の曲率半径との差（以下、曲率半径段差という）を計算する。
次に、計算された曲率半径段差に基づいて、後述するように決定されるオフセット量γだけ基本線１を曲率半径方向内方にオフセットさせる。そして、オフセットさせた基本線１（および基本線２）に対して、再度、所定の内接円（円弧）を設定する。続いて、設定した内接円（円弧）の中心と接点位置とを結ぶ直線を設定し、この直線を基準として、後述するように決定される開き角αおよびβを決定する。次に、開き角αに対応する内接円（円弧）上の点をぼかし終了点として設定し、開き角βに対応する基本線１上の点をぼかし開始点として設定する。
ここで、上記開き角α，βおよびオフセット量γについて説明する。今、図２１に示すように、円弧角度をｒＡｎｇとし、円弧半径をＡｒとし、基本線の曲率半径をｃｒとする。また、予め設定される定数として、角度基準値Ａｂ、角度係数Ａｅおよび移動基準値Ｍｂをそれぞれ所定の値に設定する。
この場合、円弧側ぼかし開始位置決定角度として決定される開き角αは、下記式１５に示すように、例えば、実験的に定まって角度基準値Ａｂとなる。
また、基本線側ぼかし開始位置決定角度としての開き角βは、角度基準値Ａｂ、角度係数Ａｅ、円弧半径Ａｒおよび基本線の曲率半径ｃｒを用いて、例えば、実験的に定まる下記式１６によって表される。
さらに、オフセット量γは、前記式１５によって決定される開き角α、前記式１６によって決定される開き角β、移動基準値Ｍｂ、円弧半径Ａｒ、円弧角度ｒＡｎｇおよび基本線の曲率半径ｃｒを用いて、例えば、実験的に定まる下記式１７によって表される。
ここで、前記式１７からも明らかなように、オフセット量γは、曲率半径段差に基づいて決定される。
したがって、前記式１５，１６に基づいて、開き角αおよび開き角βが決定されることにより、図２０に示すように、内接円（円弧）上のぼかし終了点（円弧側ぼかし開始位置）と基本線１上のぼかし開始点（基本線側ぼかし開始位置）とを設定することができる。また、前記式１７に基づいて、オフセット量γが決定されることにより、図２０に示すように、基本線１を曲率半径方向内方にオフセット量γだけオフセットさせることができる。すなわち、基本線と内接円（円弧）とは、オフセット量γだけ離間する幾何学的な関係にある。
このように、内接円（円弧）上のぼかし終了点と基本線１上のぼかし開始点とを決定すると、これらの点を接続する接続線を生成する。この場合、生成される接続線は、曲率微分連続（所謂、Ｇ３連続）を満たす曲線として生成される。なお、Ｇ３連続を満たす接続線を生成する場合には、接続線の始点側と終点側の接線長を適切に決定するとよい。この場合、適切な接線長を算出するには、コントロールポイント間の距離や角度を調整して接線長を算出したり、Ｇ２連続となる接線長を用いたり、コントロールポイント間や弦との内積を用いて接線長を算出したり、あるいは、曲率変化率の変化量（４階微分）を用いて接線長を算出するとよい。そして、最終的に、基準線１および基準線２のそれぞれに対応して設定される内接円（円弧）上の２つのぼかし終了点間（円弧区間）と、基準線１および基準線２のそれぞれに対応して生成される接続線とを、意匠フィレット掛け処理によるフィレット接合線として創生する。
次に、外接パターンを説明する。この外接パターンは、上述した内接パターンを同様の処理によって接合線を創生する。すなわち、外接パターンにおいては、図２２に示すように、まず、上述したように決定（生成）された２本の基準線１、基本線２に対して外接する所定の外接円（円弧）を設定する。なお、この外接パターンにおいても、基本線１および基本線２に対する意匠フィレット掛け処理は同様に行われるため、以下の説明では基本線１に意匠フィレット掛け処理を行う場合を説明する。このように、外接円を想定すると、接点位置における基本線１の曲率半径と外接円の曲率半径との差、すなわち、曲率半径段差を計算する。
次に、計算された曲率半径段差に基づいて、後述するように決定されるオフセット量γだけ基本線１を曲率半径方向外方にオフセットさせる。そして、オフセットさせた基本線１（および基本線２）に対して、再度、所定の外接円（円弧）を設定する。続いて、設定した外接円（円弧）の中心と接点位置とを結ぶ直線を設定し、この直線を基準として、後述するように決定される開き角αおよびβを決定する。次に、開き角αに対応する外接円（円弧）上の点をぼかし終了点として設定し、開き角βに対応する基本線１上の点をぼかし開始点として設定する。
ここで、外接パターンにおける開き角α，βおよびオフセット量γについて説明する。この外接パターンにおいても、上述した内接パターンと同様にして、図２３に示すように、円弧角度をｒＡｎｇとし、円弧半径をＡｒとし、基本線の曲率半径をｃｒとする。また、予め設定される定数として、角度基準値Ａｂ、角度係数Ａｅおよび移動基準値Ｍｂをそれぞれ所定の値に設定する。
そして、外接パターンにおける円弧側ぼかし開始位置決定角度として決定される開き角αは、角度基準値Ａｂ、角度係数Ａｅ、円弧半径Ａｒおよび基本線の曲率半径ｃｒを用いて、例えば、実験的に定まる下記式１８によって表される。
また、外接パターンにおける基本線側ぼかし開始位置決定角度としての開き角βは、下記式１９に示すように、例えば、実験的に定まって角度基準値Ａｂとなる。
さらに、外接パターンにおけるオフセット量γは、内接パターンにおけるオフセット量γを決定する前記式１７と同様に、前記式１８によって決定される開き角α、前記式１９によって決定される開き角β、移動基準値Ｍｂ、円弧半径Ａｒ、円弧角度ｒＡｎｇおよび基本線の曲率半径ｃｒを用いて、例えば、実験的に定まる下記式２０によって表される。
ここで、前記式２０からも明らかなように、外接パターンにおいても、オフセット量γは、曲率半径段差に基づいて決定される。
したがって、前記式１８，１９に基づいて、開き角αおよび開き角βが決定されることにより、図２２に示すように、外接円（円弧）上のぼかし終了点（円弧側ぼかし開始位置）と基本線１上のぼかし開始点（基本線側ぼかし開始位置）とを設定することができる。また、前記式２０に基づいて、オフセット量γが決定されることにより、図２２に示すように、基本線１を曲率半径方向外方にオフセット量γだけオフセットさせることができる。すなわち、基本線と外接円（円弧）とは、オフセット量γだけ離間する幾何学的な関係にある。
このように、外接円（円弧）上のぼかし終了点と基本線１上のぼかし開始点とを決定すると、これらの点を接続する接続線を生成する。この場合、外接パターンにおいても、生成される接続線は、曲率微分連続（所謂、Ｇ３連続）を満たす曲線として生成される。そして、最終的に、基準線１および基準線２のそれぞれに対応して設定される外接円（円弧）上の２つのぼかし終了点間（円弧区間）と、基準線１および基準線２のそれぞれに対応して生成される接続線とを、意匠フィレット掛け処理によるフィレット接合線として創生する。
なお、上述のように基本線および接合線を創生した場合においては、必要に応じて、元線（すなわち、３Ｄ断面線）との誤差を確認し、誤差が大きいときには、上述した円弧検出処理以降の各処理を繰り返し実行することが可能である。これにより、デザイナ等が描いたスケッチを適切に反映した基本線および接合線からなる最終的な３Ｄ分割断面線を創生することができる。
このように、最終的な３Ｄ分割断面線を創生すると、上述したように選択されたキャラクタ線に対応する３Ｄ分割断面線を決定し、この決定した３Ｄ分割断面線を用いて、キャラクタ線を空間曲線として創生する。具体的には、キャラクタ線に対応する３Ｄ分割断面線を、ＳＬ断面はＳＷ断面の方向に回転・平行移動・拡大縮小させ、ＳＷ断面はＳＬ断面の方向に回転・平行移動・拡大縮小させることによってスィープ面（仮想面）を作り、このスィープ面に視点方向から対応するキャラクタ線を投影して、キャラクタ線を空間曲線として創生する。なお、この場合、生成される空間曲線（すなわち、キャラクタ線）は平面曲線として創生する方が曲線傾向として好ましいため、スィープ面上で任意の３点を設定して空間曲線を平面曲面化するとよい。
そして、このようにキャラクタ線を空間曲線として創生すると、少なくとも１本の空間曲線をガイド線とし、このガイド線方向にて、図２４に示すように、最終的な３Ｄ分割断面線を用いた複合面を一括して創生し、各部位を造形する。ここで、各部位の複合面を一括して創生する場合には、上述したように得られた３Ｄ座標系表現の各曲線データを用いるとともに予め設定された拘束条件（例えば、創生される基本面に対する連続性条件（Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）、接続角度拘束、通過位置拘束やフィレット接合面に対する半径値、連続性条件（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）、徐変有無など）を満たして、既存のＣＡＤ機能により３次元物体の各部位の複合面を一括して創生することができる。
さらに、本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態においては、自動的に一括して創生された各部位の複合面の形状が修正される。この複合面の形状修正は、例えば、パースではきれいに見えるが、三面で歪んだり不自然に見える形状を修正する処理である。この複合面の形状修正においては、例えば、２Ｄの断面線の形状を修正したり、パースの方向を決定する成分（座標値、接線値、曲率成分）を修正したり、各投象での立体の傾きを他の投象での見方を変えずに矯正したり、車両の対称性を利用して修正したり、別視点から描かれたスケッチ画像の見え方に基づいて修正したりする。ここで、車両の対称性を利用して複合面の形状を修正する場合や別視点から描かれたスケッチ画像の見え方に基づいて複合面の形状を修正する場合には、例えば、キャラクタ線が投影されるスィープ面の平面ラウンド量を変更することによって、創生された各部位の複合面の形状を適切に修正することができる。
次に、前記ステップＳ１５０にて造形された任意部位間を、上述した意匠フィレット掛け処理を用いて、創生されたフィレット接合面によって接合する（ステップＳ１６０）。すなわち、この接合処理は、造形された任意部位の複合面のうち、例えば、隣接する２つの複合面を形成するそれぞれの基本線間において、図２５に示すように、上述した意匠フィレット掛け処理によってフィレット接合線を生成する。そして、図２５に示すように、この生成されたフィレット接合線から創生されるフィレット接合面を用いて、複合面間を接合する処理である。これにより、デザイナ等の意図やイメージを反映して、任意部位間を接合することができる。なお、各部位の複合面間を接合する場合は、フィレット接合線のデータを用いるとともに予め設定された拘束条件（例えば、複合面における基本面に対する連続性条件（Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）、接続角度拘束、通過位置拘束や創生されるフィレット接合面に対する半径値、連続性条件（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）、徐変有無など）を満たして、既存のＣＡＤ機能により３次元物体の任意部位の複合面間を接合することができる。
さらに、ステップＳ１６０においては、既存のＣＡＤ機能を用いて、３面以上のコーナフィレット掛け処理が実行される。この結果、デザイナ等が作成したクォータビュースケッチから、最終的な３次元物体の３次元形状データが得られる。
以上の説明からも理解できるように、視点位置を決定する際に、スケッチに描かれた３次元物体上の特徴点および特徴軸と車両スペックボックス上の所定の点および所定の軸とを対応させるすなわち点と点、点と軸および軸と軸を対応させるための一般解を得ることができるため、極めて速やかにかつ確実に最適な視点位置、言い換えれば、スケッチの画像中に描かれた３次元物体と、スケッチの画像の視点と、車両スペックボックスとの間の３次元空間上での相対的な位置関係を決定することができる。また、決定された視点位置（相対的な位置関係）に基づいて、スケッチの画像中に描かれた３次元物体の任意部位における３Ｄ断面線を決定することによって任意部位の複合面を一括して生成することができるとともに、各任意部位の複合面間を連続的にかつ滑らかに接合することができる。したがって、簡略化した極めて良好な操作性により、意匠性の高い極めて高品質な曲面を創生する３次元形状データを作成することができる。
そして、デザイナ等がスケッチに描いた３次元物体（２次元）が適切に３次元形状データに反映されるため、スケッチにおいてデザイナ等が意図またはイメージした通りの３次元形状データを作成することができる。したがって、作成された３次元形状データをそのまま、例えば、型の加工データ（ＮＣ加工データなど）として用いることによって、速やかにデザインされた立体物を作製することができるため、製品開発プロセスを大幅に短縮することができる。
また、本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態では、例えば、ＣＧにより作成された人工の２次元物であっても、この２次元物のイメージを維持しつつ３次元化することができる。このため、例えば、写真背景に人工の２次元物を自然に合成することができる。
さらに、本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態では、スケッチに描かれた２次元の画像を極めて容易にかつ正確に３次元化することができるため、例えば、アニメーションキャラクタをも容易に３次元化することができる。
なお、本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態では、デザイナ等の描くスケッチに適用した場合を例に挙げて、３次元化することを説明した。しかし、例えば、アニメ画（２Ｄ）→３Ｄ化→任意方向挙動→２Ｄ化という処理により、２Ｄのアニメーションキャラクタの作成を容易とすることも可能である。ここで、このアニメーションキャラクタを車両その他の乗り物、生命体、機械などその他任意のものとすることも可能である。
また、本発明の３次元形状データの作成方法の一実施形態は、例えば、自動車メーカ、家電メーカ、その他スケッチを描いて立体化するメーカの立体化作業、ＣＦ、ＴＶ、映画プロダクション業界におけるスケッチの立体化作業、アニメーション制作業界におけるスケッチの立体化作業などに適用することができる。
２０１…基本スペック入力部（入力受付手段）、２０２…スケッチ読取部（読取手段）、２０３…画面表示部、２０４…２次元座標定義部、２０５…画像線データ化部（データ化手段）、２０６…配置位置および視点決定部（選択手段、決定手段）、２０７…部位一括創生部（創生手段）、２０８…部位間面接合部（面接合手段）、２０９…選択部（選択手段）、２１０…断面線創生部（断面創生手段）、２１１…基本線生成部（基本線生成手段）、２１２…基本線接合部（基本線接合手段）、２１３…空間曲線創生部（空間曲線創生手段）、２１４…複合面創生部（複合面創生手段）、２１５…形状修正部（形状修正手段）、２１６…接合面創生部（接合面創生手段）

Claims (15)

  1. スケッチの画像中に描かれた３次元物体の３次元形状データを作成する３次元形状データの作成方法において、
    前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体について、３次元空間における前記３次元物体上の所定の軸および所定の点を定義するためのスペックボックスを作成するために必要な前記３次元物体の各部の寸法および前記３次元物体を構成する部品の配置位置を含むスペックを入力する入力工程と、
    前記スケッチの画像を画像データとして読み取る読取工程と、
    前記読み取られた画像に含まれる線を２次元座標の座標値によりデータ化するデータ化工程と、
    前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体の形状を特徴付ける特徴軸および特徴点を選択する選択工程と、
    前記選択された前記特徴軸および特徴点と前記入力されたスペックから作成される前記スペックボックス上の前記所定の軸および所定の点とを対応させる組み合わせのうち予め設定された拘束条件を満たす組み合わせを計算し、この計算された組み合わせを用いて、前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体と、前記スケッチの画像の視点と、前記スペックボックスとの間の、３次元空間上での相対的な位置関係を決定する決定工程と、
    前記決定された位置関係に基づいて、前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体の任意部位における断面線を３次元空間に写像して３次元空間における断面線を創生するとともに前記データ化されたスケッチの画像に含まれて前記任意部位における所定線を３次元空間の前記断面線を用いて３次元空間における空間曲線として創生して、前記任意部位の３次元空間における複合面を創生する創生工程と、
    前記創生された一の任意部位における複合面と創生された他の任意部位における複合面との間にフィレット接合面を創生し、前記創生された一の任意部位における複合面と創生された他の任意部位における複合面とを連続的に接合する面接合工程とを備える３次元形状データの作成方法。
  2. 請求項１に記載した３次元形状データの作成方法において、
    前記決定工程は、
    前記予め設定された拘束条件を満たす組み合わせを用いて決定した前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体と、前記スケッチの画像の視点と、前記スペックボックスとの間の、３次元空間上での相対的な位置関係の誤差が小さい順にリストアップして提示する提示工程を備えることを特徴とする３次元形状データの作成方法。
  3. 請求項１または請求項２に記載した３次元形状データの作成方法において、
    前記創生工程は、
    前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体の任意部位における断面線を３次元空間に創生する断面線創生工程と、
    前記創生された断面線のうち円弧部分を除いた基本線を生成する基本線生成工程と、
    前記生成された基本線と、この基本線と所定の幾何学的な関係にある円弧および曲率可変の接続線からなるフィレット接合線とを接合する基本線接合工程と、
    前記接合された基本線およびフィレット接合線を用いて前記空間曲線を創生する空間曲線創生工程と、
    前記創生された空間曲線、前記基本線およびフィレット接合線を用いて前記任意部位の３次元空間における複合面を創生する複合面創生工程とを備えることを特徴とする３次元形状データの作成方法。
  4. 請求項３に記載した３次元形状データの作成方法において、
    前記創生工程は、
    前記空間曲線創生工程によって創生された空間曲線の歪を修正するとともに、前記創生された空間曲線の形状を前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体の対称性およびスケッチの画像中に描かれた他視点の３次元物体に基づいて修正して、前記複合面創生工程によって創生された複合面の形状を修正する形状修正工程を備えることを特徴とする３次元形状データの作成方法。
  5. 請求項１ないし請求項４のうちのいずれか一つに記載した３次元形状データの作成方法において、
    前記面接合工程は、
    前記創生工程によって創生された一の任意部位における複合面の基本線および前記創生された他の任意部位における複合面の基本線と所定の幾何学的な関係にある円弧および曲率可変の接続線からなるフィレット接合線を用いて前記フィレット接合面を創生する接合面創生工程を備えることを特徴とする３次元形状データの作成方法。
  6. スケッチの画像中に描かれた３次元物体の３次元形状データを作成する３次元形状データの作成装置において、
    ユーザによる前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体について、３次元空間における前記３次元物体上の所定の軸および所定の点を定義するためのスペックボックスを作成するために必要な前記３次元物体の各部の寸法および前記３次元物体を構成する部品の配置位置を含むスペックの入力を受け付ける入力受付手段と、
    前記スケッチの画像を画像データとして読み取る読取手段と、
    前記読み取られた画像に含まれる線を２次元座標の座標値によりデータ化するデータ化手段と、
    前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体の形状を特徴付ける特徴軸および特徴点を選択する選択手段と、
    前記選択された前記特徴軸および特徴点と前記入力されたスペックから作成される前記スペックボックス上の前記所定の軸および所定の点とを対応させる組み合わせのうち予め設定された拘束条件を満たす組み合わせを計算し、この計算された組み合わせを用いて、前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体と、前記スケッチの画像の視点と、前記スペックボックスとの間の、３次元空間上での相対的な位置関係を決定する決定手段と、
    前記決定された位置関係に基づいて、前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体の任意部位における断面線を３次元空間に写像して３次元空間における断面線を創生するとともに前記データ化されたスケッチの画像に含まれて前記任意部位における所定線を３次元空間の前記断面線を用いて３次元空間における空間曲線として創生して、前記任意部位の３次元空間における複合面を創生する創生手段と、
    前記創生された一の任意部位における複合面と創生された他の任意部位における複合面との間にフィレット接合面を創生し、前記創生された一の任意部位における複合面と創生された他の任意部位における複合面とを連続的に接合する面接合手段とを備える３次元形状データの作成装置。
  7. 請求項６に記載した３次元形状データの作成装置において、
    前記決定手段は、
    前記予め設定された拘束条件を満たす組み合わせを用いて決定した前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体と、前記スケッチの画像の視点と、前記スペックボックスとの間の、３次元空間上での相対的な位置関係の誤差が小さい順にリストアップして提示する提示手段を備えることを特徴とする３次元形状データの作成装置。
  8. 請求項６または請求項７に記載した３次元形状データの作成装置において、
    前記創生手段は、
    前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体の任意部位における断面線を３次元空間に創生する断面線創生手段と、
    前記創生された断面線のうち円弧部分を除いた基本線を生成する基本線生成手段と、
    前記生成された基本線と、この基本線と所定の幾何学的な関係にある円弧および曲率可変の接続線からなるフィレット接合線とを接合する基本線接合手段と、
    前記接合された基本線およびフィレット接合線を用いて前記空間曲線を創生する空間曲線創生手段と、
    前記創生された空間曲線、前記基本線およびフィレット接合線を用いて前記任意部位の３次元空間における複合面を創生する複合面創生手段とを備えることを特徴とする３次元形状データの作成装置。
  9. 請求項８に記載した３次元形状データの作成装置において、
    前記創生手段は、
    前記空間曲線創生手段によって創生された空間曲線の歪を修正するとともに、前記創生された空間曲線の形状を前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体の対称性およびスケッチの画像中に描かれた他視点の３次元物体に基づいて修正して、前記複合面創生手段によって創生された複合面の形状を修正する形状修正手段を備えることを特徴とする３次元形状データの作成装置。
  10. 請求項６ないし請求項９のうちのいずれか一つに記載した３次元形状データの作成装置において、
    前記面接合手段は、
    前記創生手段によって創生された一の任意部位における複合面の基本線および前記創生された他の任意部位における複合面の基本線と所定の幾何学的な関係にある円弧および曲率可変の接続線からなるフィレット接合線を用いて前記フィレット接合面を創生する接合面創生手段を備えることを特徴とする３次元形状データの作成装置。
  11. スケッチの画像中に描かれた３次元物体の３次元形状データを作成する３次元形状データの作成プログラムにおいて、
    コンピュータを、
    ユーザによる前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体について、３次元空間における前記３次元物体上の所定の軸および所定の点を定義するためのスペックボックスを作成するために必要な前記３次元物体の各部の寸法および前記３次元物体を構成する部品の配置位置を含むスペックの入力を受け付ける入力受付手段、
    前記スケッチの画像を画像データとして読み取る読取手段、
    前記読み取られた画像に含まれる線を２次元座標の座標値によりデータ化するデータ化手段、
    前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体の形状を特徴付ける特徴軸および特徴点を選択する選択手段、
    前記選択された前記特徴軸および特徴点と前記入力されたスペックから作成される前記スペックボックス上の前記所定の軸および所定の点とを対応させる組み合わせのうち予め設定された拘束条件を満たす組み合わせを計算し、この計算された組み合わせを用いて、前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体と、前記スケッチの画像の視点と、前記スペックボックスとの間の、３次元空間上での相対的な位置関係を決定する決定手段、
    前記決定された位置関係に基づいて、前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体の任意部位における断面線を３次元空間に写像して３次元空間における断面線を創生するとともに前記データ化されたスケッチの画像に含まれて前記任意部位における所定線を３次元空間の前記断面線を用いて３次元空間における空間曲線として創生して、前記任意部位の３次元空間における複合面を創生する創生手段、および、
    前記創生された一の任意部位における複合面と創生された他の任意部位における複合面との間にフィレット接合面を創生し、前記創生された一の任意部位における複合面と創生された他の任意部位における複合面とを連続的に接合する面接合手段として機能させる３次元形状データの作成プログラム。
  12. 請求項１１に記載した３次元形状データの作成プログラムにおいて、
    前記決定手段は、
    前記予め設定された拘束条件を満たす組み合わせを用いて決定した前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体と、前記スケッチの画像の視点と、前記スペックボックスとの間の、３次元空間上での相対的な位置関係の誤差が小さい順にリストアップして提示する提示手段を備えることを特徴とする３次元形状データの作成プログラム。
  13. 請求項１１または請求項１２に記載した３次元形状データの作成プログラムにおいて、
    前記創生手段は、
    前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体の任意部位における断面線を３次元空間に創生する断面線創生手段と、
    前記創生された断面線のうち円弧部分を除いた基本線を生成する基本線生成手段と、
    前記生成された基本線と、この基本線と所定の幾何学的な関係にある円弧および曲率可変の接続線からなるフィレット接合線とを接合する基本線接合手段と、
    前記接合された基本線およびフィレット接合線を用いて前記空間曲線を創生する空間曲線創生手段と、
    前記創生された空間曲線、前記基本線およびフィレット接合線を用いて前記任意部位の３次元空間における複合面を創生する複合面創生手段とを備えることを特徴とする３次元形状データの作成プログラム。
  14. 請求項１３に記載した３次元形状データの作成プログラムにおいて、
    前記創生手段は、
    前記空間曲線創生手段によって創生された空間曲線の歪を修正するとともに、前記創生された空間曲線の形状を前記スケッチの画像中に描かれた３次元物体の対称性およびスケッチの画像中に描かれた他視点の３次元物体に基づいて修正して、前記複合面創生手段によって創生された複合面の形状を修正する形状修正手段を備えることを特徴とする３次元形状データの作成プログラム。
  15. 請求項１１ないし請求項１４のうちのいずれか一つに記載した３次元形状データの作成プログラムにおいて、
    前記面接合手段は、
    前記創生手段によって創生された一の任意部位における複合面の基本線および前記創生された他の任意部位における複合面の基本線と所定の幾何学的な関係にある円弧および曲率可変の接続線からなるフィレット接合線を用いて前記フィレット接合面を創生する接合面創生手段を備えることを特徴とする３次元形状データの作成プログラム。
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