JP2014109935A - Three-dimensional modeling method and three-dimensional modeling device - Google Patents

Three-dimensional modeling method and three-dimensional modeling device Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently input a three-dimensional model.SOLUTION: A three-dimensional modeling system accepts input of face elements and generates a three-dimensional model as an area surrounded with a plurality of input face elements. It is preferable that the input of face elements is accepted by designation of points and directions. It is preferable that instructions to move or rotate already inputted face elements are accepted to generate again a three-dimensional model with the moved or rotated face elements. In generation of the three-dimensional model, it is preferable that a distance between each of pairs into which a plurality of face elements are coupled is obtained and face areas constituting the three-dimensional model are determined on the basis of lines of intersection between pairs of face elements in the ascending order of distance. In this case, it is preferable that an area including points designating face elements out of areas divided by a line of intersection is determined as a face area constituting the three-dimensional model. Further, it is preferable that the plurality of face elements are grouped and can be collectively moved and rotated.

Description

本発明は、3次元モデリング技術に関する。   The present invention relates to a three-dimensional modeling technique.

従来の3次元モデリングにおいては、空間中の頂点が基本的な要素として利用されている。ユーザが空間中に頂点を配置し、それらの頂点の間を辺で連結し、さらに、辺によって閉じられた領域を面として定義することで3次元モデルを表現することが一般的である。このような手法は、計算機の内部表現を直接反映したものであるため、実装が容易であり、広く用いられている。   In conventional three-dimensional modeling, vertices in space are used as basic elements. In general, a user places vertices in a space, connects the vertices with edges, and further defines a region closed by the edges as a surface to express a three-dimensional model. Since such a method directly reflects the internal representation of the computer, it is easy to implement and widely used.

建築物などについては、大きな平面の組合せで3次元モデルを表現される。モデル作成の際に、平面を平行移動したり回転したりする操作が要求されるが、平面性を維持しつつ頂点を協調して移動させることは困難であり、ユーザに対する負担が大きい。例えば、立方体の1つの面を引き出すには、4つの頂点を平行に移動することが必要である。   For buildings and the like, a three-dimensional model is expressed by a combination of large planes. When creating a model, an operation of translating or rotating the plane is required. However, it is difficult to move the apex in a coordinated manner while maintaining the flatness, which places a heavy burden on the user. For example, to pull out one face of a cube, it is necessary to move four vertices in parallel.

非特許文献1や特許文献1に記載の技術では、図23(a)に示すようにまず面を作成し、その面を直接つかんで引っぱり出したり押し込んだりすることによって、図23(b)に示すようなモデリングを行うことを可能としている。しかしながら、この手法においても内部表現には頂点を用いており、既存の面を回転させると周りの面の平面性が失われるという問題や、何もないところに新たに面を置くことができないという問題を有している。例えば、図24(a)に示す3次元モデルにおいて、辺Sを中心として面P1を回転させた場合には、頂点V1,V2の高さが変わるため、図24(b)に示すように面P2の平面性が失われてしまう。また、図25(a)に示す3次元モデルを、図25(b)に示す3次元モデルに変更する場合には、複雑な操作が必要となる。   In the techniques described in Non-Patent Document 1 and Patent Document 1, as shown in FIG. 23 (a), a surface is first created, and the surface is directly grasped and pulled out or pushed in, so that FIG. Modeling as shown is possible. However, even in this method, vertices are used for the internal representation, and if the existing surface is rotated, the flatness of the surrounding surfaces is lost, and it is impossible to place a new surface where there is nothing Have a problem. For example, in the three-dimensional model shown in FIG. 24A, when the surface P1 is rotated around the side S, the heights of the vertices V1 and V2 change, so that the surface as shown in FIG. The flatness of P2 is lost. Further, when changing the three-dimensional model shown in FIG. 25A to the three-dimensional model shown in FIG. 25B, a complicated operation is required.

米国特許第6628279号明細書US Pat. No. 6,628,279

"SketchUp", [online], 平成24年10月26日検索, Trimble, <URL: http://www.sketchup.com/intl/en/index.html>"SketchUp", [online], Retrieved October 26, 2012, Trimble, <URL: http://www.sketchup.com/intl/en/index.html>

本発明は、効率よく3次元モデルを入力することが可能な3次元モデリング方法および3次元モデリング装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a three-dimensional modeling method and a three-dimensional modeling apparatus capable of efficiently inputting a three-dimensional model.

本発明においては、面を基本要素として3次元モデルの入力を行う。より具体的には、本発明にかかる3次元モデリング方法は、面要素の入力を受け付ける入力ステップと、入力された複数の面要素によって囲まれる領域として3次元モデルを生成するモデリングステップとを、含む。   In the present invention, a three-dimensional model is input using a surface as a basic element. More specifically, the three-dimensional modeling method according to the present invention includes an input step for receiving input of surface elements, and a modeling step for generating a three-dimensional model as a region surrounded by the plurality of input surface elements. .

このように、ユーザから面要素の入力を受け付け、面要素によって囲まれる領域を3次元モデルとして生成するので、少数の平面から構成される3次元形状のモデル作成が容易になる。少数の平面から構成される3次元形状の例として、建築物が挙げられる。   As described above, since the input of the surface element is received from the user and the region surrounded by the surface element is generated as a three-dimensional model, it is easy to create a three-dimensional model composed of a small number of planes. A building is mentioned as an example of the three-dimensional shape comprised of a small number of planes.

本発明において、入力済みの面要素を移動または回転させる指示を受け付けるステップをさらに有し、移動または回転後の面要素に基づいて3次元モデルを再生成することも好ましい。   In the present invention, it is preferable to further include a step of receiving an instruction to move or rotate the input surface element, and to regenerate the three-dimensional model based on the surface element after the movement or rotation.

面要素に基づいた3次元モデル生成を行っているので、面要素を移動させたり回転させたりするだけで、3次元モデルの編集が行える。すなわち、面要素の移動の際に、複数の頂点が平面を保つようにそれぞれの頂点をユーザが平行移動させたりする必要は無い。また、面要素の回転の際に、周りの平面が平面性を保つように頂点位置を明示的に指示する必要もない。すなわち、ユーザは単純な操作によって3次元モデルの編集が可能となる。   Since the 3D model generation based on the surface element is performed, the 3D model can be edited only by moving or rotating the surface element. That is, when the surface element is moved, it is not necessary for the user to translate each vertex so that the plurality of vertices maintain a plane. Further, when the surface element is rotated, it is not necessary to explicitly indicate the vertex position so that the surrounding planes are kept flat. That is, the user can edit the three-dimensional model by a simple operation.

本発明において、複数の面要素をグループ化する指定を受け付けるステップをさらに含み、グループ化された複数の面要素に対する移動または回転の指示を受け付けた場合は、当該グループ化された複数の面要素に対して指定された移動または回転を施すことが好ましい。   In the present invention, the method further includes a step of accepting a designation for grouping a plurality of surface elements. When an instruction for movement or rotation with respect to the plurality of grouped surface elements is accepted, the grouped surface elements are included in the grouped surface elements. It is preferable to apply the specified movement or rotation.

このように、複数の面要素をグループ化することで、同一の移動や回転を複数の面要素に対して施す場合の操作が容易となる。   As described above, by grouping a plurality of surface elements, an operation when the same movement or rotation is performed on the plurality of surface elements becomes easy.

本発明において、複数の面要素によって囲まれる領域として3次元モデルを生成するモデリングステップは、複数の面要素の全ての組合せについて、面要素間の距離を求めるステップと、距離が小さい面要素対から順に、面要素対の交線に基づいて3次元モデルを構成する面領域を決定するステップと、からなることが好ましい。本発明において、面要素は、点および方向の指定により特定することができる。この場合、面要素間の距離は、面要素を指定する点の間の距離として求めれば良い。また、上記の面領域を決定するステップでは、面要素対の交線により分割される領域のうち入力された点を含む領域を、3次元モデルを構成する面領域として決定する、ことが好ましい。   In the present invention, the modeling step of generating a three-dimensional model as a region surrounded by a plurality of surface elements includes a step of obtaining a distance between the surface elements for all combinations of the plurality of surface elements, and a pair of surface elements having a small distance. Preferably, the method includes, in order, a step of determining a surface region that constitutes the three-dimensional model based on the intersection line of the surface element pairs. In the present invention, the surface element can be specified by specifying a point and a direction. In this case, the distance between the surface elements may be obtained as a distance between points specifying the surface elements. In the step of determining the surface area, it is preferable that an area including an input point among areas divided by the intersection of the surface element pairs is determined as a surface area constituting the three-dimensional model.

複数の面要素が存在する場合に、これらの面要素によって囲まれる多面体の形状を決定することは必ずしも容易ではない。上記の方法によれば、面要素の入力以外の操作を必要とせずに、適切な3次元モデルを生成することが可能となる。   When there are a plurality of surface elements, it is not always easy to determine the shape of the polyhedron surrounded by these surface elements. According to the above method, it is possible to generate an appropriate three-dimensional model without requiring an operation other than the input of the surface element.

本発明において、入力された面要素のいくつかがグループ化されている場合には、前記モデリングステップは、グループ化された複数の面要素について、3次元モデルを構成する面領域を決定するステップと、グループ化された複数の面要素について決定された面領域を一つの要素とみなして、他の面要素との間で、3次元モデルを構成する面領域を決定するステップと、からなることも好ましい。なお、グループ化された面要素をさらにグループ化している場合など階層的な構造を有する場合には、末端の要素から順に上記の処理を施せばよい。   In the present invention, when some of the input surface elements are grouped, the modeling step includes a step of determining a surface region constituting a three-dimensional model for the plurality of grouped surface elements; The surface area determined for a plurality of grouped surface elements is regarded as one element, and the surface area constituting the three-dimensional model is determined with other surface elements. preferable. In addition, when it has a hierarchical structure, such as when the grouped surface elements are further grouped, the above processing may be performed in order from the end element.

このようにすれば、グループ化された面要素の形状を保ちつつ、適切な3次元モデルを生成することが可能である。   In this way, it is possible to generate an appropriate three-dimensional model while maintaining the shapes of the grouped surface elements.

本発明における面は、平面であっても良いし、曲面であっても良い。平面を用いる場合には、点および方向(法線)の指定を受け付けることが面の入力を受け付ける。曲面を用いる場合には、点、方向、および曲率の指定を受け付けることで面の入力を受け付ける。   The surface in the present invention may be a flat surface or a curved surface. When a plane is used, receiving a designation of a point and a direction (normal line) receives an input of the plane. In the case of using a curved surface, the input of the surface is accepted by accepting designation of a point, a direction, and a curvature.

本発明において、複数の面要素の組合せをグループ化してあらかじめ記憶するステップをさらに含み、入力ステップにおいては、あらかじめ記憶されたグループ化された複数の面要素を選択して、配置可能とすることも好ましい。   In the present invention, the method further includes a step of grouping and storing a plurality of combinations of surface elements in advance, and in the input step, a plurality of grouped surface elements stored in advance may be selected and arranged. preferable.

このようにすれば、複数の面要素から構成される複雑な形状を簡単に入力することができる。また、面要素として平面を用いる場合であっても、複数の平面の組合せにより曲面を近似的に表現することができるので、曲面の入力が容易にできる。   In this way, a complicated shape composed of a plurality of surface elements can be easily input. Further, even when a plane is used as the surface element, the curved surface can be approximately expressed by a combination of a plurality of planes, so that the curved surface can be easily input.

本発明は、上記処理の少なくとも一部を含む3次元モデリング方法として捉えることができる。上記の方法をコンピュータで実行するためのプログラムとして捉えることもできる。また、上記の処理を実行する手段を有する3次元モデリング装置として捉えることもできる。   The present invention can be understood as a three-dimensional modeling method including at least a part of the above processing. It can also be understood as a program for executing the above method on a computer. Moreover, it can also be regarded as a three-dimensional modeling apparatus having means for executing the above processing.

本発明によれば、効率よく3次元モデルを入力することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to input a three-dimensional model efficiently.

3次元モデリングシステムの基本構成要素である面要素を説明する図。The figure explaining the surface element which is a basic component of a three-dimensional modeling system. 3次元モデリングシステムにおけるモデリング方法を説明する図。The figure explaining the modeling method in a three-dimensional modeling system. 3次元モデリングシステムにおけるモデリング方法を説明する図。The figure explaining the modeling method in a three-dimensional modeling system. 3次元モデリングシステムの装置構成を示す図。The figure which shows the apparatus structure of a three-dimensional modeling system. 3次元モデリングシステムの外観を示す図。The figure which shows the external appearance of a three-dimensional modeling system. 3次元モデリングシステムで用いられる入力装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the input device used with a three-dimensional modeling system. 3次元モデリングシステムの機能ブロックを示す図。The figure which shows the functional block of a three-dimensional modeling system. 面要素記憶部が記憶する情報の例を示す図。The figure which shows the example of the information which a surface element memory | storage part memorize | stores. 3次元モデリングシステムが行う3次元モデリング方法のフローチャート。The flowchart of the three-dimensional modeling method which a three-dimensional modeling system performs. 3次元モデリング方法において複数の面要素から3次元形状の領域を決定する領域決定処理の詳細を示すフローチャート。The flowchart which shows the detail of the area | region determination process which determines the area | region of a three-dimensional shape from several surface element in a three-dimensional modeling method. 3次元形状の領域決定処理を具体的に説明する図。The figure which demonstrates the area | region determination process of a three-dimensional shape concretely. 3次元形状の領域決定処理を具体的に説明する図。The figure which demonstrates the area | region determination process of a three-dimensional shape concretely. 面要素の中心点配置の違いによる最終的な3次元形状の違いを説明する図。The figure explaining the difference of the final three-dimensional shape by the difference in the center point arrangement | positioning of a surface element. 複数の面要素のグループ化を説明する図。The figure explaining grouping of several surface element. グループに対する編集操作を説明する図。The figure explaining edit operation with respect to a group. グループに対する編集操作を説明する図。The figure explaining edit operation with respect to a group. グループ化の有無による最終的な3次元形状の違いを説明する図。The figure explaining the difference of the final three-dimensional shape by the presence or absence of grouping. グループ化の有無による最終的な3次元形状の違いを説明する図。The figure explaining the difference of the final three-dimensional shape by the presence or absence of grouping. シーンがグループを含む場合の構造を示す図。The figure which shows the structure when a scene contains a group. グループと面要素の間の領域決定処理を説明する図。The figure explaining the area | region determination process between a group and a surface element. グループ同士の間の領域決定処理を説明する図。The figure explaining the area | region determination process between groups. あらかじめ登録されるグループ化されたプリミティブ形状を説明する図。The figure explaining the grouped primitive shape registered beforehand. 従来技術の3次元モデリング方法を説明する図。The figure explaining the three-dimensional modeling method of a prior art. 従来技術の3次元モデリング方法における問題点を説明する図。The figure explaining the problem in the three-dimensional modeling method of a prior art. 従来技術の3次元モデリング方法における問題点を説明する図。The figure explaining the problem in the three-dimensional modeling method of a prior art.

以下、図面を参照しながら本発明にかかる3次元モデリングシステムについて説明する。   Hereinafter, a three-dimensional modeling system according to the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
<システム概要>
本実施形態にかかる3次元モデリングシステムは、面要素を基本要素とする3次元モデリングシステムである。すなわち、ユーザが行う主な操作は、向きを持った点として表現
される面要素の3次元仮想空間中への配置と、その移動・回転である。3次元モデリングシステムは、入力された複数の面要素によって囲まれる領域を算出し、3次元形状のモデルを生成する。
(First embodiment)
<System overview>
The three-dimensional modeling system according to the present embodiment is a three-dimensional modeling system having plane elements as basic elements. That is, the main operations performed by the user are the arrangement of the surface elements expressed as points with orientation in the three-dimensional virtual space, and their movement / rotation. The three-dimensional modeling system calculates a region surrounded by a plurality of input surface elements and generates a three-dimensional model.

本システムにおいて、面要素は、概念的には無限の広がりを持つ平面として扱われるが、実装的にはシステムが扱う有限の3次元仮想空間内に収まるようにトリミングされる。面要素は、位置と向きの2つによって指定される。図1の例では、2つの平面101,102が示されている。平面101は、位置(点)101aおよび向き101bによって特定される。同様に、平面102は、位置(点)102aおよび向き102bによって特定される。なお、以下では、面要素を指定するために入力された位置(点)のことを、面要素の中心あるいは中心点とも表記する。   In this system, the surface element is conceptually treated as a plane having an infinite extent, but in terms of implementation, it is trimmed so as to fit in a finite three-dimensional virtual space handled by the system. The surface element is specified by two positions and orientations. In the example of FIG. 1, two planes 101 and 102 are shown. The plane 101 is specified by a position (point) 101a and an orientation 101b. Similarly, the plane 102 is specified by a position (point) 102a and an orientation 102b. In the following, the position (point) input for designating the surface element is also expressed as the center or the center point of the surface element.

本システムにおいては、配置済みの面要素を編集することも可能である。編集とは具体的には、面要素の中心点を移動させたり、面要素の向きを変更したりする操作である。すなわち、面要素の中心点を移動することで面要素の移動(平行移動)が行われ、面要素の向きを変更することで面要素の中心点を中心とした回転が行われる。   In this system, it is also possible to edit the arranged surface elements. Specifically, the editing is an operation of moving the center point of the surface element or changing the direction of the surface element. That is, the movement (parallel movement) of the surface element is performed by moving the center point of the surface element, and the rotation about the center point of the surface element is performed by changing the direction of the surface element.

複数の面要素から3次元形状のモデルを作成する処理について説明する。上述のように、面要素は半無限に広がる平面であり、複数の面要素が配置されると面要素のペア全てについて交線が求められる。面要素の交線は、それぞれの面要素を2つの領域に分割する。分割された領域のうち、面要素の中心点を含む領域を3次元モデルを構成する面領域とし、面要素の中心点を含まない側の領域はトリミングする。基本的には、このような処理によって3次元モデルを構成する領域を決定し、複数の面からなる多面体を決定する。   Processing for creating a three-dimensional shape model from a plurality of surface elements will be described. As described above, the surface element is a plane that extends semi-infinitely. When a plurality of surface elements are arranged, intersection lines are obtained for all pairs of surface elements. The intersecting line of surface elements divides each surface element into two regions. Of the divided regions, a region including the center point of the surface element is defined as a surface region constituting the three-dimensional model, and a region not including the center point of the surface element is trimmed. Basically, a region constituting a three-dimensional model is determined by such processing, and a polyhedron composed of a plurality of surfaces is determined.

入力された3次元形状を画像として出力する際には、上述のようにして求めた3次元形状のそれぞれの頂点座標に基づいて画像を生成する。しかしながら、システム内部では面要素を基本要素として、その中心点と向きとを保持している。したがって、新たに面要素が追加された場合には、それぞれの面要素によって囲まれる領域が再計算されて、3次元形状が決定される。   When outputting the input three-dimensional shape as an image, an image is generated based on the vertex coordinates of the three-dimensional shape obtained as described above. However, in the system, the surface element is used as a basic element, and the center point and orientation are maintained. Therefore, when a surface element is newly added, the area surrounded by each surface element is recalculated to determine the three-dimensional shape.

図2を参照しながら、より具体的に説明する。図2(a)は、2つの平面201,202が配置されている状態である。平面201,202の中心は点201a,202aによりそれぞれ示されている。平面の向きの図示は省略する。なお、本システムにおいては、地面を表す水平面があらかじめ設定されており、ユーザが入力した面要素のうち地面より下の部分についてトリミングがされる。図2およびその他の図面において地面に相当する面要素の記載は省略する。   More specific description will be given with reference to FIG. FIG. 2A shows a state in which two planes 201 and 202 are arranged. The centers of the planes 201 and 202 are indicated by points 201a and 202a, respectively. The orientation of the plane is not shown. In this system, a horizontal plane representing the ground is set in advance, and trimming is performed on a portion below the ground among the surface elements input by the user. Description of surface elements corresponding to the ground is omitted in FIG. 2 and other drawings.

2つの平面201,202は、図2(b)に示すように、交線210で交わり、それぞれの平面が分割される。各平面201,202の分割領域のうち、点201a、202aを含む領域を残すことで、図2(b)に示すようなL字型の形状が得られる。同様に、図2(c)に示すように新たな平面203を追加すると、図2(d)に示すようなU字型の形状が得られる。さらに、図2(e)に示すような新たな平面204を追加すると、図2(f)に示すような三角柱型の形状が得られる。このように、複数の平面を配置するという直感的な操作のみによって、多面体のモデリングが可能となる。   As shown in FIG. 2B, the two planes 201 and 202 intersect at an intersection line 210, and each plane is divided. By leaving an area including the points 201a and 202a among the divided areas of the planes 201 and 202, an L-shaped shape as shown in FIG. 2B is obtained. Similarly, when a new plane 203 is added as shown in FIG. 2C, a U-shaped shape as shown in FIG. 2D is obtained. Furthermore, when a new plane 204 as shown in FIG. 2E is added, a triangular prism shape as shown in FIG. 2F is obtained. Thus, the polyhedron can be modeled only by an intuitive operation of arranging a plurality of planes.

図2(g)は、図2(f)のモデルに対してさらに平面205を追加した状態である。平面205によるトリミングが行われるので、図2(h)に示すように台形柱型の形状が得られる。頂点座標を入力する手法では、図2(f)に示す三角柱形状を図2(h)に示す台形柱形状に変更することは容易ではないが、本システムによれば平面を1つ追加するだけでこのような変形が可能である。   FIG. 2G shows a state where a plane 205 is further added to the model of FIG. Since trimming by the plane 205 is performed, a trapezoidal columnar shape is obtained as shown in FIG. In the method of inputting vertex coordinates, it is not easy to change the triangular prism shape shown in FIG. 2 (f) to the trapezoidal prism shape shown in FIG. 2 (h). However, according to this system, only one plane is added. Such a modification is possible.

さらに、本システムでは、配置済みの面要素に対する移動や回転といった操作を許容するので、平面性を保ちつつ入力済みの3次元形状を編集することが可能である。例えば、図3(a)に示す3次元形状を構成する面要素のうち、面要素P1を回転させると、3次元形状は図3(b)のように変更される。ここで、3次元形状はそれぞれの面要素によって囲まれる領域として決定されるので、面要素P1を回転させても、その他の面の平面性が失われることがない。頂点座標を入力する手法では、1つの面を回転させる場合にその他の面の平面性を失わないように頂点を決定する必要があるが、本システムによればユーザは平面性の維持を考慮することなく、1つの面を回転させるだけで図3(a)の形状を図3(b)の形状に変更することができる。   Furthermore, since this system allows operations such as movement and rotation with respect to the arranged surface elements, it is possible to edit the input three-dimensional shape while maintaining flatness. For example, among the surface elements constituting the three-dimensional shape shown in FIG. 3A, when the surface element P1 is rotated, the three-dimensional shape is changed as shown in FIG. Here, since the three-dimensional shape is determined as a region surrounded by the respective surface elements, even if the surface element P1 is rotated, the flatness of other surfaces is not lost. In the method of inputting vertex coordinates, when one surface is rotated, it is necessary to determine the vertex so as not to lose the planarity of the other surface. According to this system, the user considers maintaining the planarity. Without changing the shape of FIG. 3A, the shape of FIG. 3A can be changed to the shape of FIG.

<構成>
図4は、本実施形態にかかる3次元モデリングシステム400の装置構成を示す図である。3次元モデリングシステムは、CPU(中央演算処理装置)402、RAMなどのメインメモリ404、記憶部406、入力部408、出力部410から構成される。CPU402は、記憶部406に格納されたオペレーティングシステム(OS)やアプリケーションプログラム(3次元モデリングプログラム)を実行することにより、図7に示すような機能部として機能する。入力部408は、ユーザからの指示を3次元モデリングシステム400へ伝達するためのインタフェースである。入力部408として、マウス、キーボード、タッチスクリーンなどを用いることができる。入力部408としてモーションキャプチャ装置を用いて、3次元の入力を容易に行えるようにしてもよい。出力部410は、3次元モデリングシステム400からユーザに対して情報提示を行うためのインタフェースである。出力部410として、ディスプレイやスピーカーなどを用いることができる。出力部410としてヘッドマウントディスプレイ(HMD)を用いることも好ましい。ここでは1台のコンピュータによってシステムを構成する例を説明しているが、互いにネットワークで接続された複数のコンピュータによってシステムを構成してもよい。
<Configuration>
FIG. 4 is a diagram showing a device configuration of the three-dimensional modeling system 400 according to the present embodiment. The three-dimensional modeling system includes a CPU (central processing unit) 402, a main memory 404 such as a RAM, a storage unit 406, an input unit 408, and an output unit 410. The CPU 402 functions as a functional unit as shown in FIG. 7 by executing an operating system (OS) and an application program (three-dimensional modeling program) stored in the storage unit 406. The input unit 408 is an interface for transmitting an instruction from the user to the three-dimensional modeling system 400. As the input unit 408, a mouse, a keyboard, a touch screen, or the like can be used. A motion capture device may be used as the input unit 408 to facilitate three-dimensional input. The output unit 410 is an interface for presenting information from the three-dimensional modeling system 400 to the user. As the output unit 410, a display, a speaker, or the like can be used. It is also preferable to use a head mounted display (HMD) as the output unit 410. Here, an example in which the system is configured by one computer has been described, but the system may be configured by a plurality of computers connected to each other via a network.

図5は、モーションキャプチャ装置を用いて実装した3次元モデリングシステム500の概要を示す図である。この例では、入力部408として、ユーザが操作する入力装置508、複数のカメラ506a〜506dおよびモーションキャプチャ用ソフトウェア(コンピュータ502で実行される)から構成されるモーションキャプチャ装置を採用している。ここでは4つのカメラを示しているが、カメラの数は任意であってよい。ユーザは、入力装置508を操作して3次元形状のモデリングを行う。コンピュータ502は、ユーザからの入力に基づいて3次元モデリング処理を行い、結果をディスプレイ504へ出力する。なお、ここでは出力部410としてフラットパネルディスプレイ(FPD)を用いる例を示しているが、ヘッドマウントディスプレイを用いて3次元映像の表示を行えば、3次元仮想空間への没入感を高めることができる。   FIG. 5 is a diagram showing an overview of a three-dimensional modeling system 500 implemented using a motion capture device. In this example, as the input unit 408, a motion capture device configured by an input device 508 operated by a user, a plurality of cameras 506a to 506d, and motion capture software (executed by the computer 502) is employed. Although four cameras are shown here, the number of cameras may be arbitrary. The user operates the input device 508 to model a three-dimensional shape. The computer 502 performs a three-dimensional modeling process based on the input from the user and outputs the result to the display 504. Here, an example in which a flat panel display (FPD) is used as the output unit 410 is shown, but if a 3D image is displayed using a head-mounted display, the sense of immersion in the 3D virtual space can be enhanced. it can.

図6は、入力装置508の詳細を示す図である。図6(a)に示すように、入力装置508は、把持部601と平面部602から構成される。把持部601にはボタン603a,603bが設けられ、ユーザからの入力がコンピュータ502へ伝達される。図6(b)は平面部602を正面から示した図である。平面部602は、この例では円盤状であり、その表面に4つのマーカー604a〜dが取り付けられている。カメラ506がマーカー604をトラッキングすることで、コンピュータ502への面要素の入力とする。面の中心点は4つのマーカーの中心位置として決定することができ、面の向きは4つのマーカーから定まる平面に垂直な向きとして決定することができる。なお、3つのマーカーがあれば平面が一意に定まるので、マーカーの数は3つでも構わないが、その場合はいずれか1つのマーカーを撮影できない場合にはトラッキングができなくなってしまう。そこで、本実施例では4つのマーカーを採用している。なお、マーカーの数は4つより多くても構わない。   FIG. 6 is a diagram showing details of the input device 508. As shown in FIG. 6A, the input device 508 includes a gripping part 601 and a flat part 602. The grip unit 601 is provided with buttons 603 a and 603 b, and an input from the user is transmitted to the computer 502. FIG. 6B is a diagram showing the flat portion 602 from the front. In this example, the flat portion 602 has a disk shape, and four markers 604a to 604d are attached to the surface thereof. When the camera 506 tracks the marker 604, the surface element is input to the computer 502. The center point of the surface can be determined as the center position of the four markers, and the orientation of the surface can be determined as the direction perpendicular to the plane determined from the four markers. Since the plane is uniquely determined if there are three markers, the number of markers may be three, but in that case, tracking cannot be performed if any one of the markers cannot be photographed. Therefore, four markers are employed in this embodiment. Note that the number of markers may be more than four.

図5,図6に示すように、本実施例ではマーカーをカメラで撮影するモーションキャプチャ装置を採用しているが、任意のヴァーチャルリアリティー技術を採用することができる。例えば入力装置としてコイルを利用し、コイルから発生する磁場を検知する磁気ベースの3次元入力装置を用いてもよい。また、入力装置に対して力覚フィードバックを与えるようにすることで、仮想空間内のオブジェクトとユーザの間のインタラクションに関して力覚情報も与えられる。また、出力装置として、紙に印刷した2次元バーコードに合わせてHMDで仮想オブジェクトを表示することで、実空間に仮想オブジェクトを重ね合わせて表示でき、3次元仮想空間への没入感を高められる。   As shown in FIGS. 5 and 6, the present embodiment employs a motion capture device that photographs a marker with a camera, but any virtual reality technique can be employed. For example, a coil may be used as the input device, and a magnetic-based three-dimensional input device that detects a magnetic field generated from the coil may be used. Further, by providing force feedback to the input device, force information is also given regarding the interaction between the object in the virtual space and the user. In addition, as an output device, by displaying a virtual object with an HMD in accordance with a two-dimensional barcode printed on paper, the virtual object can be displayed superimposed on the real space, and the sense of immersion in the three-dimensional virtual space can be enhanced. .

なお、3次元入力装置などのヴァーチャルリアリティー技術を用いたユーザインタフェースを採用することが好ましいが、平面ディスプレイなどによる仮想空間の表示を行ったり、マウスなどの2次元入力装置によって3次元仮想空間への入力を行ったりしても構わない。   Although it is preferable to adopt a user interface using virtual reality technology such as a three-dimensional input device, a virtual space is displayed by a flat display or the like, or a three-dimensional input device such as a mouse is used to display the virtual space. You may enter.

図7は、3次元モデリングシステム400のCPU402がコンピュータプログラムを実行することにより実現される機能を示す図である。すわなち、3次元モデリングシステムは、面要素入力部701、面要素編集部702、面要素記憶部703、3次元モデル決定部704、画像生成部705をその機能部として含む。   FIG. 7 is a diagram illustrating functions realized by the CPU 402 of the three-dimensional modeling system 400 executing a computer program. That is, the three-dimensional modeling system includes a surface element input unit 701, a surface element editing unit 702, a surface element storage unit 703, a three-dimensional model determination unit 704, and an image generation unit 705 as functional units.

面要素入力部701は、ユーザから新規の面要素の入力を受け付ける機能部である。図1に示されるように、面要素は点と向きとによって表される。図5,図6に示すようなモーションキャプチャ装置を用いる場合には、入力装置508の複数のマーカー604の中心位置を面要素の中心点とし、複数のマーカー604によって定まる平面と垂直な方向を面要素の向きとして取得する。   The surface element input unit 701 is a functional unit that receives an input of a new surface element from the user. As shown in FIG. 1, surface elements are represented by points and orientations. When the motion capture device as shown in FIGS. 5 and 6 is used, the center position of the plurality of markers 604 of the input device 508 is set as the center point of the surface element, and the direction perpendicular to the plane defined by the plurality of markers 604 is the surface. Get as the orientation of the element.

面要素記憶部703には、入力済みの面要素が格納される。具体的には、図8に示すように、それぞれの面要素について、中心点の座標と、向きのベクトルとが格納される。面要素の向きについては、2つの偏角(天頂角と方位角)によって特定して記憶しても構わない。   The surface element storage unit 703 stores input surface elements. Specifically, as shown in FIG. 8, the coordinates of the center point and the orientation vector are stored for each plane element. The orientation of the surface element may be specified and stored by two declination angles (zenith angle and azimuth angle).

面要素編集部702は、入力済みの面要素について、その中心点あるいは向きを変更する機能部である。面要素の中心点を変更することにより、面要素の平行移動が実現できる。また、面要素の向きを変更することにより、面要素の回転が実現できる。面要素編集部702によって面要素が編集された場合は、面要素記憶部703内の情報が更新される。   The surface element editing unit 702 is a functional unit that changes the center point or orientation of an input surface element. By changing the center point of the surface element, the parallel movement of the surface element can be realized. Moreover, rotation of a surface element is realizable by changing the direction of a surface element. When the surface element is edited by the surface element editing unit 702, the information in the surface element storage unit 703 is updated.

3次元モデル決定部704は、面要素記憶部703に格納された複数の面要素によって囲まれる領域として、3次元形状を生成する。面要素が交わる場合には、面要素は交線によってそれぞれ2つの領域に分割される。分割された領域のうち、面要素の中心点を含む領域を残し、含まない領域をトリミングすることで、3次元形状を決定する。この際、3次元形状の頂点座標が求められ、記憶装置に記憶される。3次元形状決定のためのより詳細なアルゴリズムについては、後述する。なお、3次元モデル決定部704は、面要素が追加・編集される度に3次元モデルの生成を行ってもよいし、ユーザからの明示的な指示に応答して3次元モデルの生成を行ってもよい。   The three-dimensional model determination unit 704 generates a three-dimensional shape as an area surrounded by a plurality of surface elements stored in the surface element storage unit 703. When the surface elements intersect, the surface elements are each divided into two regions by the intersection line. Among the divided areas, a three-dimensional shape is determined by leaving an area including the center point of the surface element and trimming the area that does not include the area element. At this time, the vertex coordinates of the three-dimensional shape are obtained and stored in the storage device. A more detailed algorithm for determining the three-dimensional shape will be described later. The 3D model determination unit 704 may generate a 3D model each time a surface element is added or edited, or generate a 3D model in response to an explicit instruction from the user. May be.

画像生成部705は、3次元モデル決定部704によって決定された3次元モデルを、ディスプレイに表示するための画像データを生成する機能部である。画像生成部705が生成した画像データは、出力部410に送られてユーザに向けて提示される。   The image generation unit 705 is a functional unit that generates image data for displaying the 3D model determined by the 3D model determination unit 704 on the display. The image data generated by the image generation unit 705 is sent to the output unit 410 and presented to the user.

<処理>
図9は、本実施形態にかかる3次元モデリング方法の処理の流れを示すフローチャートである。まず、ユーザから、面要素を追加する入力や、既存の面要素を編集する入力を受け付ける(S901)。新たな面要素の中心点と向きを指定することによって、面要素の追加が行われる。また、既存の面要素の中心点や向きを変更することによって、面要素の編集が行われる。
<Processing>
FIG. 9 is a flowchart showing a process flow of the three-dimensional modeling method according to the present embodiment. First, an input for adding a surface element or an input for editing an existing surface element is received from the user (S901). A surface element is added by designating the center point and orientation of a new surface element. Further, the surface element is edited by changing the center point or orientation of the existing surface element.

面要素の追加や編集が行われると、3次元モデル決定部704は、入力済みの面要素によって確定される3次元形状を決定する(S902)。この処理の詳細については、図10〜図13を参照して後ほど詳しく説明する。この処理により、3次元形状の各頂点座標が求められる。そして、画像生成部705が表示装置に表示するための画像データを生成し(S903)、表示装置において画像を表示する(S904)。   When the surface element is added or edited, the three-dimensional model determination unit 704 determines a three-dimensional shape determined by the input surface element (S902). Details of this processing will be described later in detail with reference to FIGS. By this processing, each vertex coordinate of the three-dimensional shape is obtained. Then, the image generation unit 705 generates image data to be displayed on the display device (S903), and displays the image on the display device (S904).

図10は、ステップS902において3次元モデル決定部704が行う3次元形状決定処理の詳細を示すフローチャートである。まず、3次元モデル決定部704は、面要素記憶部703に格納された面要素の全ての組合せについて、面要素間の距離を求める(S1001)。面要素間の距離は、面要素の中心点の間の距離として求めることができる。そして、面要素間距離が小さい面要素の組(面要素対)から順番に、以下の処理を実行する。すなわち、面要素の組の交線を求め(S1002)、交線により分割される領域のうち、面要素の中心点を含む領域を残し、中心点を含まない領域をトリミングする(S1003)。なお、面要素同士が交わらない場合や、すでにトリミング済みの領域において面要素同士が交わる場合には、ステップS1003の処理は実行されない。   FIG. 10 is a flowchart illustrating details of the three-dimensional shape determination process performed by the three-dimensional model determination unit 704 in step S902. First, the three-dimensional model determination unit 704 obtains the distance between the surface elements for all combinations of the surface elements stored in the surface element storage unit 703 (S1001). The distance between the surface elements can be obtained as the distance between the center points of the surface elements. Then, the following processing is executed in order from a set of surface elements (surface element pair) having a smaller distance between the surface elements. That is, an intersection line of a set of surface elements is obtained (S1002), and among regions divided by the intersection line, a region including the center point of the surface element is left and a region not including the center point is trimmed (S1003). Note that when the surface elements do not intersect with each other or when the surface elements intersect with each other in the already trimmed region, the process of step S1003 is not executed.

図11に示す具体例にしたがって説明する。図11(a)は、6つの面要素A〜Fが配置されている状態を示す。この図は、3次元仮想空間を上方から見た平面図であり、各面要素A〜Fは紙面と垂直である。また、図中の四角形は、各面要素の中心点を表す。   This will be described according to a specific example shown in FIG. Fig.11 (a) shows the state by which six surface element AF is arrange | positioned. This figure is a plan view of the three-dimensional virtual space as viewed from above, and the surface elements A to F are perpendicular to the paper surface. In addition, the square in the figure represents the center point of each surface element.

3次元モデル決定部704は、6つの面要素のそれぞれの組合せについて、中心点間の距離を求める。ここでは、面要素Aと面要素Bの間の距離が最も小さいものとする。したがって、まず、面要素A,Bの組合せについて3次元形状を構成する領域を決定する。図11(b)に示すように、面要素A,Bの交線により、面要素Aは領域A1と領域A2に分割される。同様に、面要素Bも交線により領域B1と領域B2に分割される。ここで、分割された領域のうち、面要素の中心点を含む領域(領域A1,B1)を残し、面要素の中心点を含まない領域(領域A2,B2)を除外(トリミング)する。このようにして、図11(b)に太線で示す領域が、3次元形状を構成する領域として仮決定される。   The three-dimensional model determination unit 704 obtains the distance between the center points for each combination of the six surface elements. Here, it is assumed that the distance between the surface element A and the surface element B is the smallest. Therefore, first, a region constituting a three-dimensional shape is determined for the combination of the surface elements A and B. As shown in FIG. 11B, the surface element A is divided into a region A1 and a region A2 by the intersection line of the surface elements A and B. Similarly, the surface element B is also divided into regions B1 and B2 by intersection lines. Here, among the divided areas, the areas including the center point of the surface element (areas A1 and B1) are left, and the areas not including the center point of the surface element (areas A2 and B2) are excluded (trimmed). In this way, the area indicated by the thick line in FIG. 11B is provisionally determined as the area constituting the three-dimensional shape.

次に面要素間の距離が小さい組合せが、面要素Bと面要素Cの組合せであるとする。したがって、次に、面要素Bと面要素Cの組合せについて、3次元形状を構成する領域を同様にして決定する。図11(c)に示すように、面要素Bの領域B1は、面要素Cとの交線により、領域B11と領域B12に分割される。面要素Cは、面要素Bとの交線により、領域C1と領域C2に分割される。これらの領域のうち、面要素の中心点を含まない領域である領域B12および領域C2をトリミングし、面要素の中心点を含む領域である領域B11および領域C1を3次元形状を構成する領域として仮決定する。   Next, it is assumed that a combination having a small distance between the surface elements is a combination of the surface element B and the surface element C. Therefore, next, for the combination of the surface element B and the surface element C, the region constituting the three-dimensional shape is similarly determined. As shown in FIG. 11C, the area B1 of the surface element B is divided into an area B11 and an area B12 by an intersection line with the surface element C. The surface element C is divided into a region C1 and a region C2 by a line of intersection with the surface element B. Among these regions, the region B12 and the region C2 that are regions not including the center point of the surface element are trimmed, and the region B11 and the region C1 that are regions including the center point of the surface element are defined as regions constituting the three-dimensional shape. Make a provisional decision.

次に面要素間の距離が小さい組合せが、面要素Aと面要素Dの組合せであるとする。上記と同様に、図11(d)に示すように、交線により分割される領域のうち、面要素の中心点を含まない領域である領域A12および領域D2をトリミングし、面要素の中心を含む領域である領域A11と領域D1を3次元形状を構成する領域として仮決定する。   Next, it is assumed that a combination having a small distance between the surface elements is a combination of the surface element A and the surface element D. Similarly to the above, as shown in FIG. 11 (d), the area A12 and the area D2 that do not include the center point of the surface element among the areas divided by the intersection line are trimmed, and the center of the surface element is obtained. The region A11 and the region D1 that are included regions are provisionally determined as regions constituting a three-dimensional shape.

次に面要素間の距離が小さい組合せが、面要素Eと面要素Fの組合せであるとする。上記と同様に、図11(e)に示すように、交線により分割される領域のうち、面要素の中
心点を含まない領域である領域E2および領域F2をトリミングし、面要素の中心を含む領域である領域E1と領域F1を3次元形状を構成する領域として仮決定する。
Next, it is assumed that a combination having a small distance between the surface elements is a combination of the surface element E and the surface element F. Similarly to the above, as shown in FIG. 11E, among the regions divided by the intersection line, the region E2 and the region F2 that do not include the center point of the surface element are trimmed, and the center of the surface element is obtained. A region E1 and a region F1 that are included regions are provisionally determined as regions constituting a three-dimensional shape.

次に面要素間の距離が小さい組合せが、面要素Dと面要素Eの組合せであるとする。上記と同様に、図11(f)に示すように、交線により分割される領域のうち、面要素の中心を含む領域である領域D11と領域E11を3次元形状を構成する領域として仮決定する。次に面要素間の距離が小さい組合せが、面要素Cと面要素Fの組合せであるとする。上記と同様に、図11(f)に示すように、交線により分割される領域のうち、面要素の中心を含む領域である領域C11と領域F11を3次元形状を構成する領域として仮決定する。   Next, it is assumed that a combination having a small distance between the surface elements is a combination of the surface element D and the surface element E. Similarly to the above, as shown in FIG. 11 (f), among the areas divided by the intersection lines, the area D 11 and the area E 11 that are the areas including the center of the surface element are provisionally determined as the areas constituting the three-dimensional shape. To do. Next, it is assumed that a combination having a small distance between the surface elements is a combination of the surface element C and the surface element F. Similarly to the above, as shown in FIG. 11F, among the areas divided by the intersection line, the area C11 and the area F11 including the center of the surface element are provisionally determined as the areas constituting the three-dimensional shape. To do.

このようにして、全ての面要素の組合せについて処理を行った後に、残された面要素の領域が、3次元形状を構成する面領域として決定される。   In this way, after processing for all combinations of surface elements, the remaining surface element regions are determined as surface regions constituting a three-dimensional shape.

なお、上記の説明では、全ての面要素の組合せについて説明はしていないが、例えば、面要素Aと面要素Cは互いに交わらないので、トリミング処理は行われない。また、例えば、面要素B,E間の距離が、面要素B,A間およびB,C間の距離よりも大きければ、面要素B,Eの組合せについて処理する時点では面要素Bは図11(d)に示すようにトリミングされており、トリミング後の面要素Bは、面要素Eと交わらない。したがって、このような場合には面要素B,Eの組合せについては、面要素のトリミング処理は行われない。   In the above description, the combination of all the surface elements is not described. However, for example, since the surface element A and the surface element C do not intersect with each other, the trimming process is not performed. Further, for example, if the distance between the surface elements B and E is larger than the distance between the surface elements B and A and the distance between B and C, the surface element B will be shown in FIG. Trimming is performed as shown in (d), and the surface element B after trimming does not intersect with the surface element E. Therefore, in such a case, the surface element trimming process is not performed for the combination of the surface elements B and E.

別の例を、図12を参照して説明する。図12(a)では、3つの面要素A〜Cが配置されており、面要素間の距離は小さいものから順に、B−C,A−C,A−Bとする。まず、面要素B,Cの組合せについて処理が行われ、図12(b)に示すように面要素B,Cの一部がトリミングされる。次に、面要素A,Cの組合せについて処理が行われ、図12(c)に示すように面要素A−Cの一部がトリミングされる。なお、最後に面要素A,Bの組合せについて処理が行われるが、ここまでの処理でトリミングされた後の面要素A,Bは互いに交わらないので、この組合せについては特に処理が行われない。   Another example will be described with reference to FIG. In FIG. 12A, three surface elements A to C are arranged, and the distance between the surface elements is set to BC, AC, and AB in order from the smallest. First, processing is performed on the combination of the surface elements B and C, and a part of the surface elements B and C is trimmed as shown in FIG. Next, processing is performed on the combination of the surface elements A and C, and a part of the surface element A-C is trimmed as shown in FIG. Although the process is finally performed on the combination of the surface elements A and B, the surface elements A and B after trimming in the processes so far do not intersect with each other, and therefore, no particular process is performed on this combination.

面要素の数が増え、その空間的な位置関係が複雑なものになると、面要素からどのような多面体を構成するかは自明ではなく、多面体を一意に決定すること自体が困難である。本3次元モデリングシステムでは、上記のようなアルゴリズムにより、ユーザにとって分かりやすい方法で、多面体を一意に決定することができる。   When the number of surface elements increases and the spatial positional relationship becomes complicated, it is not obvious what polyhedron is configured from the surface elements, and it is difficult to determine the polyhedron uniquely. In the present three-dimensional modeling system, a polyhedron can be uniquely determined by an algorithm as described above in a manner that is easy for the user to understand.

上記のようなアルゴリズムによって3次元形状を構成する領域を決定するため、面要素の配置が一見同じであっても、面要素の中心点の位置関係によって最終的な3次元形状が変化する。このことを図13を参照して説明する。図13(a)〜(c)では、3つの面要素が配置されており、いずれの場合も幾何学的な配置は同一である。しかしながら、これらの配置において、各面要素の中心点位置が異なり、したがって面要素間の距離(中心点間の距離)が異なる。図13(a)では、面要素間の距離が小さいものから順に、B−C、A−B、A−Cである。図13(b)では、面要素間の距離が小さいものから順に、A−B、B−C、A−Cである。図13(c)では、面要素間の距離が小さいものから順に、A−C、B−C、A−Bである。このような違いにより、3次元形状を構成する領域を決定する順序が異なるため、最終的に得られる3次元形状に違いが生じる。   Since the region constituting the three-dimensional shape is determined by the algorithm as described above, the final three-dimensional shape changes depending on the positional relationship between the center points of the surface elements even if the arrangement of the surface elements is the same at first glance. This will be described with reference to FIG. 13A to 13C, three surface elements are arranged, and the geometric arrangement is the same in any case. However, in these arrangements, the position of the center point of each surface element is different, and therefore the distance between the surface elements (the distance between the center points) is different. In FIG. 13A, B-C, A-B, and A-C are in order from the smallest distance between the surface elements. In FIG.13 (b), it is AB, BC, and AC in an order from the thing with the small distance between surface elements. In FIG.13 (c), it is AC, BC, and AB in an order from the thing with the small distance between surface elements. Due to such differences, the order in which the regions constituting the three-dimensional shape are determined is different, so that the finally obtained three-dimensional shape is different.

<本実施形態の作用・効果>
本実施形態にかかる3次元モデリングシステムによれば、ユーザは面を配置することによって、3次元形状のモデリングが可能となる。面を配置するだけで3次元形状を作成できるので、頂点座標を入力する手法と比べるとユーザの負担が大幅に軽減される。また、
入力済みの3次元形状に対して1つの面要素を加えるだけで、その面要素によってトリミングをした形状を作成できるので、この点でもユーザの負担が軽減される。また、既存の面要素を移動させたり回転させたりする場合に、3次元形状の各面の平面性が保たれる点でもユーザの負担が軽減される。頂点を基本とする3次元モデリングシステムでは、平面性を保つように各座標を移動させる必要があるが、本システムではそのような考慮をユーザがする必要がないためである。
<Operation and effect of this embodiment>
According to the three-dimensional modeling system according to the present embodiment, a user can model a three-dimensional shape by arranging faces. Since a three-dimensional shape can be created simply by arranging the surfaces, the burden on the user is greatly reduced compared to a method of inputting vertex coordinates. Also,
Since only one surface element is added to the input three-dimensional shape, a shape trimmed by the surface element can be created, which also reduces the burden on the user. In addition, when an existing surface element is moved or rotated, the burden on the user is reduced in that the flatness of each surface of the three-dimensional shape is maintained. This is because in the 3D modeling system based on vertices, it is necessary to move each coordinate so as to maintain flatness, but in this system, it is not necessary for the user to make such considerations.

また、本実施形態にかかる3次元モデリングシステムは、複数の面要素が与えられた場合にそこから3次元形状を決定するための好適なアルゴリズムを提供している。面要素から3次元形状を決定するために、交線を有する面要素対をユーザに指定させる方法も考えられるが、本システムのアルゴリズムを用いればそのような余計な指定をユーザにさせることなく3次元形状を決定することができる。   In addition, the three-dimensional modeling system according to the present embodiment provides a suitable algorithm for determining a three-dimensional shape from a plurality of surface elements. In order to determine the three-dimensional shape from the surface element, a method of allowing the user to specify a pair of surface elements having intersecting lines is also conceivable. However, if the algorithm of the present system is used, 3 A dimensional shape can be determined.

本実施形態にかかる3次元モデリングシステムは、建築物のような比較的少数の平面から構成される3次元形状を入力する際に、特に好適に利用することができる。   The three-dimensional modeling system according to the present embodiment can be particularly suitably used when inputting a three-dimensional shape composed of a relatively small number of planes such as a building.

(第2の実施形態)
本実施形態では、複数の面要素をグループ化して、一括して移動や回転などの編集を行えるようにする。本実施形態にかかる3次元モデリングシステムは、グループ化が可能である点を除けば、基本的には第1の実施形態と同様である。以下では、主に第1の実施形態と異なる点について説明を行う。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, a plurality of surface elements are grouped so that editing such as movement and rotation can be performed collectively. The 3D modeling system according to the present embodiment is basically the same as that of the first embodiment except that grouping is possible. In the following description, differences from the first embodiment will be mainly described.

図14を参照して複数の面要素のグループ化について説明する。図14には、3つの面要素1410、1420、1430が示されている。各面要素の中心点はそれぞれ1411、1421、1431であり、向きはそれぞれ1412、1422、1432である。ユーザは面要素編集部702を介して、これら3つの面要素を選択してグループ化することが可能である。なお、ここでは3つの面要素をグループ化する場合を例に説明をするが、2つあるいは4つ以上の面要素をグループ化する場合も同様であることは容易に理解できるであろう。   The grouping of a plurality of surface elements will be described with reference to FIG. In FIG. 14, three surface elements 1410, 1420, 1430 are shown. The center points of the surface elements are 1411, 1421, and 1431, respectively, and the orientations are 1412, 1422, and 1432, respectively. The user can select and group these three surface elements via the surface element editing unit 702. Here, a case where three surface elements are grouped will be described as an example, but it can be easily understood that the same applies when two or four or more surface elements are grouped.

複数の面要素をグループ化する際には、ユーザは、グループを代表する面要素としてこれら複数の面要素のうちから1つの面要素を選択する。以下では、グループを代表する面要素をグループの「核」と称する。そして、グループの核である面要素の中心点および向きをユーザが編集することによって、グループ全体に対して一括して操作が行える。   When grouping a plurality of surface elements, the user selects one surface element from among the plurality of surface elements as a surface element representing the group. Hereinafter, the surface element representing the group is referred to as a “core” of the group. Then, when the user edits the center point and orientation of the surface element that is the core of the group, the entire group can be operated.

具体的には、グループの核の中心点を移動させることにより、グループ全体がその相対的な配置を保ったまま平行移動する。内部的には、グループを構成する全ての面要素の中心点に対して、同一の平行移動操作を加えることによって、上記処理を実現可能である。   Specifically, by moving the center point of the nucleus of the group, the entire group is translated while maintaining its relative arrangement. Internally, the above processing can be realized by applying the same translation operation to the center points of all the surface elements constituting the group.

また、グループの核の向きを変更することによって、グループ全体がその相対位置を保ったまま回転する。内部的には、グループを構成する全ての面要素の向きに対して、同一の回転操作を加えることによって、上記処理を実現可能である。   Further, by changing the orientation of the group nucleus, the entire group rotates while maintaining its relative position. Internally, the above processing can be realized by applying the same rotation operation to the orientations of all the surface elements constituting the group.

図15、図16は、グループ化によって可能となる操作を説明する図である。図15(a)では、直方体を構成する5つの面要素1501〜1505が含まれる。これら5つの面要素をグループ化して移動させることで、図15(b)(c)に示すように、直方体のみを一括して平行移動させることが可能となる。また、図16(a)では、5つの面要素1601〜1605をグループ化し、グループに対して回転操作を行うことで、図16(b)に示すようにこれら5つの面要素の傾きを一括して変更することが可能となる。   15 and 16 are diagrams for explaining operations that can be performed by grouping. In Fig.15 (a), the five surface elements 1501-1505 which comprise a rectangular parallelepiped are included. By grouping and moving these five surface elements, as shown in FIGS. 15B and 15C, only a rectangular parallelepiped can be translated in a lump. Further, in FIG. 16A, five surface elements 1601 to 1605 are grouped, and a rotation operation is performed on the group, so that the inclinations of these five surface elements are collectively shown in FIG. 16B. Can be changed.

グループ構造を導入した場合には、3次元形状を構成する領域を決定する処理(図9のステップS902や図10)は、第1の実施形態から若干変更する必要がある。まず、初めにグループ化された面要素のみについて領域判定処理を行い、グループの領域を決定する。そして、グループの領域を1つの要素とみなして、他の要素(面要素または他のグループ)との間で領域を決定する。したがって、複数の面要素が同じ配置をしている場合であっても、グループ化の有無によって最終的な3次元形状が異なる。   When the group structure is introduced, it is necessary to slightly change the process (step S902 in FIG. 9 and FIG. 10) for determining the area constituting the three-dimensional shape from the first embodiment. First, an area determination process is performed only on the grouped surface elements first to determine a group area. Then, the area of the group is regarded as one element, and the area is determined with other elements (surface elements or other groups). Therefore, even when a plurality of surface elements are arranged in the same manner, the final three-dimensional shape varies depending on the presence or absence of grouping.

図17は、最終的に得られる3次元形状がグループ化の有無によって異なることを説明する図である。図17(a)は、3つの面要素A〜Cはグループ化されていない場合の3次元形状を示す。ここでは、面要素A,Cの距離がもっとも近く、次に面要素B,Cの距離が近いことを想定する。この場合は、第1の実施形態で説明したような処理を行うことで、図示されるような形状が決定される。図17(b)に示される面要素A〜Cは、中心点および向きのいずれも図17(a)の場合と同じであるが、面要素B、CがBを核としてグループ化されている。したがって、まず、面要素B,Cの2つに基づいてトリミング処理をして領域が決定され、それに対してさらに面要素Aによるトリミングが施される。結果として得られる形状は、グループ化を行っていない図17(a)と異なるものとなる。   FIG. 17 is a diagram for explaining that the finally obtained three-dimensional shape varies depending on the presence or absence of grouping. FIG. 17A shows a three-dimensional shape when the three surface elements A to C are not grouped. Here, it is assumed that the distance between the surface elements A and C is the shortest, and the distance between the surface elements B and C is next short. In this case, the shape as illustrated is determined by performing the processing as described in the first embodiment. The surface elements A to C shown in FIG. 17B have the same center point and orientation as those in FIG. 17A, but the surface elements B and C are grouped with B as the nucleus. . Therefore, first, a region is determined by performing trimming processing based on the two surface elements B and C, and further, trimming by the surface element A is performed. The resulting shape is different from that in FIG. 17A where no grouping is performed.

図18は、グループ化の有無による違いを説明する別の例を示す図である。図18(a)では3つの面要素A〜Cはグループ化されていないが、図18(b)では面要素A,CがAを核としてグループ化されている。グループ化が行われている図18(b)では、まず面要素A,Cに基づいて領域決定処理が行われ、さらに面要素Bを考慮して領域決定処理が行われるので、最終的に得られる形状が図18(a)と異なるものとなる。   FIG. 18 is a diagram illustrating another example for explaining the difference depending on the presence or absence of grouping. In FIG. 18A, the three surface elements A to C are not grouped, but in FIG. 18B, the surface elements A and C are grouped with A as the nucleus. In FIG. 18B in which the grouping is performed, the area determination process is first performed based on the surface elements A and C, and further, the area determination process is performed considering the surface element B. The shape to be obtained is different from that in FIG.

グループは入れ子構造とすることができる。すなわち、1つのグループを別のグループの構成要素とすることもできる。すなわち、グループは、面要素同士の組合せであってもよいし、面要素とグループの組合せであってもよいし、グループ同士の組合せであってもよい。したがって、より一般的には、シーン全体を構成する3次元モデルは、木構造として表現される。図19は、シーン全体の構造を示す木構造グラフの例である。図19において、末端の葉ノードが面要素を表現し、中間ノードがグループを表現し、根がシーン全体を表現する。ここでは、4つの面要素P1〜P4からなるグループG1および2つの面要素P5,P6からなるグループG2が定義されている。そして、グループG1,G2、面要素P7,P8からシーンSが定義されている。   Groups can be nested. That is, one group can be a component of another group. That is, the group may be a combination of surface elements, a combination of surface elements and groups, or a combination of groups. Therefore, more generally, the three-dimensional model constituting the entire scene is expressed as a tree structure. FIG. 19 is an example of a tree structure graph showing the structure of the entire scene. In FIG. 19, the leaf node at the end represents a surface element, the intermediate node represents a group, and the root represents the entire scene. Here, a group G1 composed of four surface elements P1 to P4 and a group G2 composed of two surface elements P5 and P6 are defined. A scene S is defined from the groups G1 and G2 and the surface elements P7 and P8.

本実施形態における領域決定処理について、より詳細に説明する。本実施形態では、シーン全体は図17に示すように木構造として表現される。シーン全体のジオメトリを決定するにあたっては、この木構造をボトムアップにたどりながら、それぞれの中間ノードの下についている子ノード群の間で領域決定処理をしながら全体のジオメトリを決定していく。子ノードとしてグループを含みうる点で第1の実施形態と相違するが、子ノードを1つの要素として、第1の実施形態における領域決定処理(図10)を実行する。   The area determination process in the present embodiment will be described in more detail. In the present embodiment, the entire scene is expressed as a tree structure as shown in FIG. In determining the geometry of the entire scene, the entire geometry is determined by performing region determination processing between child node groups under each intermediate node while tracing this tree structure bottom-up. Although different from the first embodiment in that a group can be included as a child node, the region determination process (FIG. 10) in the first embodiment is executed with the child node as one element.

第1の実施形態では図10のステップS1001において、面要素の全ての組合せについて面要素間の距離を求めて、距離が小さい面要素対から順に処理を行っている。本実施形態では、グループを構成する要素(すなわち、グループまたは面要素)の全ての組合せについて要素間の距離を求める。この際、グループについては核の中心点を基準として距離が求められる。すなわち、グループと面要素の間の距離は、グループの核の中心点と、面要素の中心との間の距離として求められる。グループ間の距離についても同様である。そして、距離の小さい要素対から順に領域決定処理を行っていく。   In the first embodiment, in step S1001 in FIG. 10, the distance between the surface elements is obtained for all combinations of the surface elements, and the processing is performed in order from the surface element pairs with the smallest distance. In this embodiment, the distance between elements is calculated | required about all the combinations of the element (namely, group or surface element) which comprises a group. At this time, the distance of the group is obtained with reference to the center point of the nucleus. That is, the distance between the group and the surface element is obtained as the distance between the center point of the group nucleus and the center of the surface element. The same applies to the distance between groups. Then, the region determination process is performed in order from the element pair with the smallest distance.

ステップS1002〜S1003のループにおいて、本実施形態ではグループを構成す
る要素の組合せとして、2つの面要素、1つのグループと1つの面要素、および、2つのグループの3通りが考えられる。面要素同士の場合の処理は、第1の実施形態と同様にすればよいので説明は省略する。以下では、グループと面要素に基づく領域決定処理と、2つのグループに基づく領域決定処理について順に説明する。
In the loop of steps S1002 to S1003, in this embodiment, there are three possible combinations of elements constituting a group: two surface elements, one group and one surface element, and two groups. Since the process in the case of surface elements may be the same as that of the first embodiment, the description is omitted. Hereinafter, the area determination process based on the group and the surface element and the area determination process based on the two groups will be described in order.

図20は、グループと面要素の要素対についての領域決定処理を説明する図である。図20(a)は、図18(b)に示すように、面要素A、CからなるグループGと、面要素Bとから構成されるシーンを示す図である。図中の黒丸は各面要素の中心点を表す。ここでは、面要素AとCが、面要素Aを核としてグループ化されているものとする。グループGは図20(b)に示すような領域を有する。グループGの領域と面要素Bに基づいて領域決定処理は、基本的には第1の実施形態の方法と同様であり、面同士の交線によって分割される領域のうち、面要素の中心点を含む方を残して、中心点を含まない方をトリミングする。ただし、この際にグループ化されている方の形状については、グループの核の中心点に着目して、核の中心点を残すようにトリミングをする点が第1の実施形態と異なる点である。   FIG. 20 is a diagram for explaining region determination processing for an element pair of a group and a surface element. FIG. 20A is a diagram illustrating a scene including a group G composed of surface elements A and C and a surface element B, as illustrated in FIG. The black circle in the figure represents the center point of each surface element. Here, it is assumed that the surface elements A and C are grouped with the surface element A as a core. Group G has a region as shown in FIG. The region determination process based on the region of the group G and the surface element B is basically the same as the method of the first embodiment, and the center point of the surface element among the regions divided by the intersection line of the surfaces Trim the one that does not contain the center point, leaving the one that contains. However, the shape of the group that is grouped at this time is different from the first embodiment in that trimming is performed so as to leave the center point of the nucleus while paying attention to the center point of the nucleus of the group. .

図20(c)に示すように、面要素Bは交線によって領域B1とB2に分割される。そして、面要素Bの中心点を含む領域B1が残され、領域B2がトリミングされる。グループGについては、交線によって領域G1とG2に分割されるが、核である面要素Aの中心点を含む領域G1が残され、領域G2がトリミングされ、最終的に図20(c)に示す形状が得られる。   As shown in FIG. 20C, the surface element B is divided into regions B1 and B2 by intersection lines. Then, the region B1 including the center point of the surface element B is left, and the region B2 is trimmed. The group G is divided into regions G1 and G2 by intersecting lines, but the region G1 including the center point of the surface element A that is the core is left, the region G2 is trimmed, and finally in FIG. The shape shown is obtained.

なお、グループGの核が面要素Cである場合には、領域G2が残され、領域G1がトリミングされるため、最終的に得られる形状は図20(d)に示すものとなる。   When the core of the group G is the surface element C, the region G2 is left and the region G1 is trimmed, so that the finally obtained shape is as shown in FIG.

図21は、グループ同士を要素対とする場合の領域決定処理を説明する図である。図21(a)は、それぞれがU字型の形状を有する2つのグループA、Bから構成されている。グループAは,図21(b)に示すように、3つの面要素A1〜A3がグループ化されたものであり、面要素A1が核である。グループBは、図21(c)に示すように、3つの面要素B1〜B3がグループ化されたものであり、面要素B1が核である。   FIG. 21 is a diagram for explaining region determination processing when groups are used as element pairs. FIG. 21A is composed of two groups A and B each having a U-shape. In the group A, as shown in FIG. 21B, three surface elements A1 to A3 are grouped, and the surface element A1 is the core. In the group B, as shown in FIG. 21C, the three surface elements B1 to B3 are grouped, and the surface element B1 is a nucleus.

グループ同士についての領域決定処理は、グループを構成するジオメトリ内の面の間の全ての対について交線を計算し、その交線によって各面を領域に分割する。例えば、図21(a)では、面2102は、面2105および面2106との交線により3つの領域に分割される。その他の面についても分割領域が決定される。   In the area determination process for groups, intersection lines are calculated for all pairs between faces in the geometry forming the group, and each face is divided into areas by the intersection lines. For example, in FIG. 21A, the surface 2102 is divided into three regions by intersecting lines with the surface 2105 and the surface 2106. Divided regions are also determined for other surfaces.

そして、各グループの核を起点として、その周囲の範囲を広げながら、残すべき領域を決定していく。このとき、核からの距離が近い順に処理を行い、相手グループの領域に交差(または接触)するまで、領域を広げていく。グループAについては、まず、核A1の周囲から、次の交線までの分割領域を残すべき領域として決定する。すなわち、図20(d)の領域2102a,2103aが残すべき領域として決定される。グループBについても、同様に、領域2105aおよび2106aが残すべき領域として決定される。ここで、グループAの核から広げた領域2103aとグループBの核から広げた領域2105aは、互いに交差する。したがって、面2103および面2105についての領域拡大は、ここで終了となる。領域2102aおよび領域2106aについては、相手グループと交差していないので、引き続き領域拡大処理の対象となる。   Then, starting from the core of each group, the area to be left is determined while expanding the surrounding area. At this time, processing is performed in the order from the closest distance from the nucleus, and the area is expanded until it intersects (or contacts) the area of the partner group. For the group A, first, a divided area from the periphery of the nucleus A1 to the next intersection line is determined as an area to be left. That is, the areas 2102a and 2103a in FIG. 20D are determined as areas to be left. Similarly for the group B, the areas 2105a and 2106a are determined as areas to be left. Here, the region 2103a expanded from the group A nucleus and the region 2105a expanded from the group B nucleus intersect each other. Therefore, the area expansion for the surface 2103 and the surface 2105 ends here. Since the area 2102a and the area 2106a do not intersect with the partner group, the area 2102a and the area 2106a are continuously subjected to the area expansion process.

グループAの領域をさらに拡大すると、次の分割領域である領域2102bが残すべき領域として決定される。グループBについては、領域2106bが残すべき領域として決定される。ここで、これらの領域2102b、2106bは、相手グループと交差するの
で、領域拡大は終了する。これにより、全ての領域拡大処理が終了となるので、グループAとグループBに基づく領域は、図21(e)に示すような形状として確定する。
When the area of group A is further enlarged, the area 2102b which is the next divided area is determined as an area to be left. For group B, the region 2106b is determined as the region to be left. Here, since these areas 2102b and 2106b intersect with the partner group, the area expansion ends. As a result, all the region enlargement processes are completed, and the region based on the group A and the group B is determined as a shape as shown in FIG.

本実施形態によれば、グループを導入することで、複数の面要素に対して移動や回転などの処理を一回の動作で行えるようになるので、ユーザの負担が軽減される。また、グループ化により形状の決定が容易になる。グループ化しない場合には、面要素の位置関係によって最終的に得られる形状が異なるもの(例えば、図13参照)となるが、グループ化を行うことによってグループ外の面要素との位置関係によらずグループの形状を一定とすることができる(例えば、図15参照)。   According to the present embodiment, by introducing a group, processing such as movement and rotation can be performed on a plurality of surface elements in a single operation, so that the burden on the user is reduced. Further, the shape can be easily determined by grouping. When the grouping is not performed, the shape finally obtained differs depending on the positional relationship of the surface elements (see, for example, FIG. 13). However, by performing the grouping, depending on the positional relationship with the surface elements outside the group. The shape of the group can be made constant (for example, see FIG. 15).

(第3の実施形態)
第1の実施形態では、ユーザが面要素を1つずつ配置して多面体を作成するようにしていた。しかしながら、実際のモデリングにおいては、よく使われるプリミティブな形状が存在する。よく使われるようなプリミティブな形状を、複数の面要素からなるグループとして定義してメモリに記憶しておき、ユーザは面要素入力部701を介して、定義されたグループを選択して配置できるようにすれば、入力の負担が軽減する。なお、あらかじめ登録されたグループだけでなく、ユーザが作成したグループを登録して、後から利用可能とすることも好ましい。
(Third embodiment)
In the first embodiment, the user creates a polyhedron by arranging surface elements one by one. However, in actual modeling, there are primitive shapes that are often used. A primitive shape that is often used is defined as a group composed of a plurality of surface elements and stored in a memory so that the user can select and arrange the defined group via the surface element input unit 701. This reduces the input burden. It is also preferable to register not only the groups registered in advance but also the groups created by the user so that they can be used later.

定義済みのグループ形状は、任意のものであってよいが、例えば、図22に示すような形状が考えられる。図22(a)は、2つの面の組合せにより角を表現した形状である。図22(b)は、3つの面を組み合わせて平面上におく柱を表現した形状である。図22(c)は、5つの面を組み合わせて平面上におく直方体を表現したものである。図22(d)は、7つの面を組み合わせて平面上におく半円柱を表現した形状である。上記以外にも任意の種々の形状を、あらかじめ登録することができる。   The predefined group shape may be arbitrary, but for example, a shape as shown in FIG. 22 is conceivable. FIG. 22A shows a shape in which a corner is expressed by a combination of two surfaces. FIG. 22B shows a shape that represents a pillar placed on a plane by combining three surfaces. FIG. 22 (c) represents a rectangular parallelepiped that is obtained by combining five surfaces. FIG. 22D shows a shape representing a semi-cylinder that is placed on a plane by combining seven surfaces. In addition to the above, arbitrary various shapes can be registered in advance.

このようにすれば、使用頻度が高い形状や作成が困難な形状を、ユーザは簡単に配置することができる。特に、図22(d)のように平面の組合せを用いれば、近似的な曲面を簡単に配置することもできる。   In this way, the user can easily arrange shapes that are frequently used or shapes that are difficult to create. In particular, if a combination of planes is used as shown in FIG. 22D, approximate curved surfaces can be easily arranged.

(変形例)
上記の説明では、面要素として平面を用いている。しかしながら、面要素として曲面を採用することも好ましい。曲面の例として、円筒面、球面、放物面などが挙げられるが、その他任意の形状の曲面を用いることもできる。面要素として曲面を採用する場合には、位置と、その位置における法線の向きと、曲面を特徴付けるパラメータを入力することで、面要素を特定する。曲面を特徴付けるパラメータは、円筒面や球面であれば曲率半径、放物面であれば焦点距離などである。
(Modification)
In the above description, a plane is used as the surface element. However, it is also preferable to adopt a curved surface as the surface element. Examples of the curved surface include a cylindrical surface, a spherical surface, and a paraboloid, but a curved surface having an arbitrary shape can also be used. When a curved surface is adopted as the surface element, the surface element is specified by inputting the position, the direction of the normal at that position, and the parameters that characterize the curved surface. Parameters that characterize a curved surface include a radius of curvature for a cylindrical surface or a spherical surface, and a focal length for a parabolic surface.

701 面要素入力部
702 面要素編集部
703 面要素記憶部
704 3次元モデル決定部
705 画像生成部
701 Plane element input unit 702 Plane element editing unit 703 Plane element storage unit 704 Three-dimensional model determination unit 705 Image generation unit

Claims (17)

3次元モデリングシステムにおける3次元モデリング方法であって、
面要素の入力を受け付ける入力ステップと、
入力された複数の面要素によって囲まれる領域として3次元モデルを生成するモデリングステップと、
を含む、3次元モデリング方法。
A 3D modeling method in a 3D modeling system,
An input step for receiving an input of a surface element;
A modeling step for generating a three-dimensional model as a region surrounded by a plurality of input surface elements;
Including a three-dimensional modeling method.
前記入力ステップでは、点および方向の指定により面要素の入力を受け付ける、
請求項1に記載の3次元モデリング方法。
In the input step, an input of a surface element is accepted by specifying a point and a direction,
The three-dimensional modeling method according to claim 1.
入力済みの面要素を移動または回転させる指示を受け付けるステップをさらに有し、
移動または回転後の面要素に基づいて3次元モデルを再生成する、
請求項1または2に記載の3次元モデリング方法。
A step of accepting an instruction to move or rotate the input surface element;
Regenerate the 3D model based on the moved or rotated surface elements;
The three-dimensional modeling method according to claim 1 or 2.
複数の面要素をグループ化する指定を受け付けるステップをさらに含み、
グループ化された複数の面要素に対する移動または回転の指示を受け付けた場合は、当該グループ化された複数の面要素に対して指定された移動または回転を施す、
請求項3に記載の3次元モデリング方法。
Further comprising accepting a designation for grouping the plurality of face elements;
When a movement or rotation instruction for a plurality of grouped surface elements is received, the specified movement or rotation is applied to the grouped surface elements.
The three-dimensional modeling method according to claim 3.
前記モデリングステップは、
複数の面要素の全ての組合せについて、面要素間の距離を求めるステップと、
距離が小さい面要素対から順に、面要素対の交線に基づいて3次元モデルを構成する面領域を決定するステップと、
からなる、請求項1〜4のいずれかに記載の3次元モデリング方法。
The modeling step includes
Obtaining a distance between surface elements for all combinations of a plurality of surface elements;
Determining a surface area constituting the three-dimensional model based on the line of intersection of the surface element pairs in order from the surface element pair having the smallest distance;
The three-dimensional modeling method according to claim 1, comprising:
前記面要素は、点および方向の指定により入力を受け付けるものであり、
前記面領域を決定するステップでは、面要素対の交線により分割される領域のうち前記点を含む領域を、3次元モデルを構成する面領域として決定する、
請求項5に記載の3次元モデリング方法。
The surface element receives input by specifying a point and a direction,
In the step of determining the surface region, a region including the point is determined as a surface region constituting the three-dimensional model among the regions divided by the line of intersection of the surface element pairs.
The three-dimensional modeling method according to claim 5.
複数の面要素をグループ化する指定を受け付けるステップをさらに含み、
前記モデリングステップは、
グループ化された複数の面要素について、3次元モデルを構成する面領域を決定するステップと、
グループ化された複数の面要素について決定された面領域を一つの要素とみなして、他の面要素との間で、3次元モデルを構成する面領域を決定するステップと、
からなる、請求項5または6に記載の3次元モデリング方法。
Further comprising accepting a designation for grouping the plurality of face elements;
The modeling step includes
Determining a surface area constituting a three-dimensional model for a plurality of grouped surface elements;
Determining a surface area constituting a three-dimensional model with another surface element by regarding the surface area determined for the grouped surface elements as one element;
The three-dimensional modeling method according to claim 5 or 6, comprising:
複数の面要素の組合せをグループ化してあらかじめ記憶するステップをさらに含み、
前記入力ステップにおいては、あらかじめ記憶されたグループ化された複数の面要素を選択して、配置することが可能である、
請求項1〜7のいずれかに記載の3次元モデリング方法。
Further comprising the step of grouping and storing in advance a combination of a plurality of surface elements;
In the input step, it is possible to select and arrange a plurality of grouped surface elements stored in advance,
The three-dimensional modeling method according to claim 1.
請求項1〜8のいずれかに記載の方法の各ステップを、コンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。   The computer program for making a computer perform each step of the method in any one of Claims 1-8. 面要素の入力を受け付ける面要素入力手段と、
入力された複数の面要素によって囲まれる領域として3次元モデルを生成する3次元モデル決定手段と、
を備える、3次元モデリングシステム。
Surface element input means for receiving input of surface elements;
Three-dimensional model determining means for generating a three-dimensional model as a region surrounded by a plurality of input surface elements;
A three-dimensional modeling system comprising:
前記面要素入力手段は、点および方向の指定により面要素の入力を受け付ける、
請求項10に記載の3次元モデリングシステム。
The surface element input means receives an input of a surface element by specifying a point and a direction,
The three-dimensional modeling system according to claim 10.
入力済みの面要素を移動または回転させる指示を受け付ける面要素編集手段をさらに備え、
前記3次元モデル決定手段は、移動または回転後の面要素に基づいて3次元モデルを再生成する、
請求項10または11に記載の3次元モデリングシステム。
A surface element editing means for receiving an instruction to move or rotate the input surface element;
The three-dimensional model determining means regenerates the three-dimensional model based on the moved or rotated surface element.
The three-dimensional modeling system according to claim 10 or 11.
前記面要素編集手段は、複数の面要素をグループ化する指定を受け付け、
グループ化された複数の面要素に対する移動または回転の指示を受け付けた場合は、当該グループ化された複数の面要素に対して指定された移動または回転を施す、
請求項12に記載の3次元モデリングシステム。
The surface element editing means accepts designation for grouping a plurality of surface elements,
When a movement or rotation instruction for a plurality of grouped surface elements is received, the specified movement or rotation is applied to the grouped surface elements.
The three-dimensional modeling system according to claim 12.
前記3次元モデル決定手段は、
複数の面要素の全ての組合せについて、面要素間の距離を求め、
距離が小さい面要素対から順に、面要素対の交線に基づいて3次元モデルを構成する面領域を決定する、
ことによって3次元モデルを生成する、
請求項10〜13のいずれかに記載の3次元モデリングシステム。
The three-dimensional model determining means includes
For all combinations of multiple surface elements, find the distance between the surface elements,
In order from the surface element pair with the smallest distance, the surface region constituting the three-dimensional model is determined based on the intersection line of the surface element pair.
To generate a three-dimensional model,
The three-dimensional modeling system according to any one of claims 10 to 13.
前記面要素は、点および方向の指定により入力を受け付けるものであり、
前記3次元モデル決定手段は、面要素対の交線により分割される領域のうち前記点を含む領域を、3次元モデルを構成する面領域として決定する、
請求項14に記載の3次元モデリングシステム。
The surface element receives input by specifying a point and a direction,
The three-dimensional model determining means determines a region including the point among the regions divided by the line of intersection of the surface element pairs as a surface region constituting the three-dimensional model.
The three-dimensional modeling system according to claim 14.
前記面要素編集手段は、複数の面要素をグループ化する指定を受け付け、
前記3次元モデル決定手段は、
グループ化された複数の面要素について、3次元モデルを構成する面領域を決定し、
グループ化された複数の面要素について決定された面領域を一つの要素とみなして、他の面要素との間で、3次元モデルを構成する面領域を決定する、
ことによって3次元モデルを生成する、
請求項14または15に記載の3次元モデリングシステム。
The surface element editing means accepts designation for grouping a plurality of surface elements,
The three-dimensional model determining means includes
For a plurality of grouped surface elements, determine the surface region that constitutes the three-dimensional model,
A surface area determined for a plurality of grouped surface elements is regarded as one element, and a surface area constituting a three-dimensional model is determined with other surface elements.
To generate a three-dimensional model,
The three-dimensional modeling system according to claim 14 or 15.
複数の面要素の組合せをグループ化してあらかじめ記憶する記憶手段をさらに備え、
前記面要素入力手段は、あらかじめ記憶されたグループ化された複数の面要素を選択して、配置することが可能である、
請求項10〜16のいずれかに記載の3次元モデリングシステム。
Storage means for storing in advance a group of combinations of a plurality of surface elements;
The surface element input means can select and arrange a plurality of grouped surface elements stored in advance.
The three-dimensional modeling system according to any one of claims 10 to 16.
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