JP2016151997A - Three-dimensional object shaping data output control apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-dimensional object shaping data output control apparatus that is used in outputting a three-dimensional object on the basis of a polygon model and can accurately determine whether to control an output on the basis of a reference two-dimensional image.SOLUTION: An embodiment comprises: a frequency distribution database 50, in which a distance distribution and an angle distribution are registered that represent characteristics of each control image, which is an image whose output is to be controlled; model frequency distribution calculation means 10 to calculate, for a target model being a polygon model to be output, a distance from a reference point of the target model to each polygon constituting the target model and an angle specific to each polygon, calculate a distance distribution being a frequency distribution of the calculated distances to the individual polygons, and calculate an angle distribution being a frequency distribution of the calculated angles specific to the individual polygons; and frequency distribution checking means 30 to check the calculated distance distribution and angle distribution respectively against the distance distributions and angle distributions of the control images registered in the frequency distribution database 50 so as to determine whether to control the output.SELECTED DRAWING: Figure 10

Description

本発明は、立体物を表すデータを基に、樹脂等を加工して立体物を造形する3Dプリンタ等の立体物造形装置の利用に際して、立体物造形装置からの出力に不適切なものを判別するための技術に関する。   In the present invention, when using a three-dimensional object forming apparatus such as a 3D printer that processes a resin or the like to form a three-dimensional object based on data representing the three-dimensional object, it is determined which is inappropriate for output from the three-dimensional object forming apparatus. It relates to technology.

近年、立体物を表すデータをもとに、樹脂や石膏等を加工して造形する3Dプリンタが立体物造形装置として普及してきている。3Dプリンタは、立体物の3次元形状をポリゴンの集合で表現したポリゴンモデルを用いて立体物の出力を行う。3Dプリンタの医療応用として、医療診断で撮影されるCT/MRI画像(DICOM形式3次元ボクセルデータ)を基に、3Dプリンタ出力用モデリングデータ(ポリゴンモデル)を作成し、手術シミュレーション・医学教育・インフォームドコンセント向けの臓器模型を出力したり、体内埋め込み用の人工臓器(血管、骨、関節など)を作成したりする試みが始まっている。   In recent years, 3D printers that process and model resin, gypsum, and the like based on data representing a three-dimensional object have become widespread as three-dimensional object modeling apparatuses. The 3D printer outputs a three-dimensional object using a polygon model that represents a three-dimensional shape of the three-dimensional object as a set of polygons. As a medical application of 3D printer, 3D printer output modeling data (polygon model) is created based on CT / MRI image (DICOM format 3D voxel data) taken by medical diagnosis. Attempts have been made to output organ models for informed consent or to create artificial organs (blood vessels, bones, joints, etc.) for implantation in the body.

3Dプリンタには、インターネットを介して情報だけでなく、モノを遠隔地に間接的に伝搬できる革新性を備えている。そのため、これまで税関で規制されていた銃砲・刀剣などの危険物がデータ形態で国境を越えて流布され、3Dプリンタによりモノとして容易に入手可能になるという問題が発生している。   3D printers have an innovation that can propagate not only information but also things remotely to the remote location via the Internet. For this reason, there has been a problem that dangerous materials such as guns and swords that have been regulated by customs have been distributed across the border in the form of data and can be easily obtained as 3D printers.

具体的には、あるWEBサイトにて3Dプリンタを用いて所定のモデルの拳銃を製造できるSTL(Standard Triangulated Language)が無償で公開されている。金属製に比べて射程距離などは多少劣るが、3Dプリンタで作成された弾丸でも殺傷能力はそれなりにある。更に、現状の3Dプリンタで造形可能な材料は樹脂・石膏に限定され、金属が使用できないという欠点が裏目に出て、空港の金属探知機で見逃されるという問題も指摘されている。今後、民生用の3Dプリンタが普及するにあたり、3Dプリンタ側に投入される出力データの形状認証と危険物の出力規制などのセキュリティ機能をもたせることが求められる。   Specifically, STL (Standard Triangulated Language) that can manufacture a handgun of a predetermined model using a 3D printer is disclosed free of charge at a certain WEB site. Although the range is somewhat inferior to that of metal, bullets made with 3D printers have some killing ability. Furthermore, the material that can be formed by the current 3D printer is limited to resin and gypsum, and the disadvantage that metal cannot be used appears behind the scenes, and it is pointed out that it is overlooked by the metal detector at the airport. In the future, as 3D printers for consumer use become widespread, it is required to have security functions such as output authentication of output data input to the 3D printer and output regulation of dangerous goods.

これに対して、ウィルス対策ツールと類似した手法で出力可否判定を行うシステムを構築する手法が考えられ、その実現にあたり、ポリゴン同士を照合する技術が用いられている。しかし、3Dプリンタでの出力を規制すべき対象としては、3次元のポリゴンモデルを複製したものだけでなく、イラストや写真等の2次元で表現されたものを3次元化したものも含める必要がある。これに対応するため、2次元の画像を基に3次元のポリゴンモデルと照合を行う技術も開発されている(特許文献1〜3参照)。   On the other hand, a method of constructing a system that determines whether or not output is possible using a method similar to that of an anti-virus tool is conceivable, and a technique for matching polygons is used for realizing the system. However, not only the three-dimensional polygon model but also the three-dimensional representation of two-dimensional representations such as illustrations and photographs should be included as targets to be regulated by the 3D printer. is there. In order to cope with this, a technique for matching with a three-dimensional polygon model based on a two-dimensional image has been developed (see Patent Documents 1 to 3).

特許第4709668号公報Japanese Patent No. 4709668 特許第5278881号公報Japanese Patent No. 5278881 特許第5560925号公報Japanese Patent No. 5560925

しかしながら、上記従来の技術は、いずれも3次元のポリゴンモデルを2次元に投影して画像を生成し、この画像から得られる特徴ベクトルを照合に用いるものであるため、投影条件により特徴ベクトルが一意に定まらない。このため、2次元の画像を基にして、3次元のポリゴンモデルの出力適正を判定するのは、難しいという問題がある。   However, in each of the above conventional techniques, an image is generated by projecting a three-dimensional polygon model in two dimensions, and a feature vector obtained from this image is used for collation. Not determined. For this reason, there is a problem that it is difficult to determine the appropriateness of output of the three-dimensional polygon model based on the two-dimensional image.

そこで、本発明は、ポリゴンモデルを基に立体物の出力を行う際に、2次元の画像を基準として、出力を規制すべきか否かの判定を的確に行うことが可能な立体物造形用データ出力規制装置を提供することを課題とする。   Therefore, the present invention provides three-dimensional object modeling data that can accurately determine whether output should be regulated based on a two-dimensional image when outputting a three-dimensional object based on a polygon model. It is an object to provide an output regulating device.

上記課題を解決するため、本発明第1の態様では、
ポリゴンの集合として表現されたポリゴンモデルを立体物造形装置に立体物造形用データとして出力する際に、規制すべきか否かを判定する装置であって、
出力を規制すべき画像である規制画像の特徴を表現した距離分布および角度分布が登録されたデータベースと、
出力対象のポリゴンモデルである対象モデルに対して、当該対象モデルの基準点から当該対象モデルを構成する各ポリゴンまでの距離と各ポリゴン固有の角度を算出し、算出結果に基づいて各ポリゴンまでの距離の度数分布である距離分布と、各ポリゴン固有の角度の度数分布である角度分布とを算出するモデル度数分布算出手段と、
前記モデル度数分布算出手段により算出された対象モデルの距離分布、角度分布をそれぞれ、前記データベースに登録されている規制画像の距離分布、角度分布と照合し、出力を規制すべきか否かを判定する度数分布照合手段と、
を備えることを特徴とする立体物造形用データ出力規制装置を提供する。
In order to solve the above problems, in the first aspect of the present invention,
A device for determining whether or not to regulate when outputting a polygon model expressed as a set of polygons to a three-dimensional object modeling apparatus as three-dimensional object modeling data,
A database in which distance distributions and angle distributions representing the characteristics of restricted images, which are images whose outputs should be restricted, are registered;
For the target model that is the polygon model of the output target, the distance from the reference point of the target model to each polygon that constitutes the target model and the angle specific to each polygon are calculated, and based on the calculation result, the distance to each polygon is calculated. Model frequency distribution calculating means for calculating a distance distribution that is a frequency distribution of distances and an angle distribution that is a frequency distribution of angles unique to each polygon;
The distance distribution and angle distribution of the target model calculated by the model frequency distribution calculating means are respectively compared with the distance distribution and angle distribution of the restriction image registered in the database to determine whether or not the output should be restricted. A frequency distribution matching means;
A three-dimensional object shaping data output regulation device is provided.

本発明第1の態様によれば、規制画像の特徴を表現した距離分布および角度分布が登録されたデータベースを備え、対象モデルに対して、対象モデルの基準点から対象モデルを構成する各ポリゴンまでの距離と各ポリゴン固有の角度を算出し、算出結果に基づいて距離の度数分布である距離分布と、角度の度数分布である角度分布を算出し、算出された対象モデルの距離分布、角度分布をそれぞれ、データベースに登録されている規制画像の距離分布、角度分布と照合し、出力を規制すべきか否かを判定するようにしたので、ポリゴンモデルを基に立体物の出力を行う際に、出力を規制すべきか否かの判定を的確に行うことが可能となる。特に、3次元の対象モデルが、2次元の画像に基づいて作成されたポリゴンモデルであった場合、その画像が規制画像である場合に、対象モデルの出力を規制することができる。   According to the first aspect of the present invention, there is provided a database in which distance distributions and angle distributions representing the features of the restriction image are registered, and for the target model, from the reference point of the target model to each polygon constituting the target model The distance and the angle specific to each polygon are calculated, the distance distribution that is the frequency distribution of the distance and the angle distribution that is the frequency distribution of the angle are calculated based on the calculation result, and the calculated target model distance distribution and angle distribution Are compared with the distance distribution and angle distribution of the restriction image registered in the database, and it is determined whether the output should be restricted, so when performing the output of the three-dimensional object based on the polygon model, It is possible to accurately determine whether or not the output should be regulated. In particular, when the three-dimensional target model is a polygon model created based on a two-dimensional image, the output of the target model can be restricted when the image is a restriction image.

また、本発明第2の態様では、前記データベースに登録された規制画像の距離分布、角度分布は、前記規制画像に対して、対象物(オブジェクト)のエッジ(端)を構成する画素をエッジ点として抽出し、当該規制画像の基準点から当該規制画像の各エッジ点までの距離と各エッジ点固有の角度を算出し、算出結果に基づいて各エッジ点までの距離の度数分布である距離分布と、各エッジ点固有の角度の度数分布である角度分布とを算出する画像度数分布算出手段を有する画像度数分布算出装置により得られたものであることを特徴とする。ここで、対象物(オブジェクト)とは、規制画像中のポリゴンモデルに造形される対象領域であり、それ以外の領域は背景である。したがって、対象物とは、画像が写真であれば、被写体に相当する部分であり、人工的に作成された画像であれば、イラストやキャラクター等に相当する部分である。画像において対象物であるか背景であるかは、主観的なものとなるが、規制画像として登録される画像は、複製を防止したい部分が対象物として明確であることが多いため、対象物と背景の区分は比較的明確である。   Further, in the second aspect of the present invention, the distance distribution and the angle distribution of the restriction image registered in the database are pixels that constitute an edge of the object (object) with respect to the restriction image as edge points. And the distance from the reference point of the restriction image to each edge point of the restriction image and the angle specific to each edge point are calculated, and the distance distribution that is the frequency distribution of the distance to each edge point based on the calculation result And an image frequency distribution calculating device having an image frequency distribution calculating means for calculating an angle distribution which is a frequency distribution of angles unique to each edge point. Here, the object (object) is a target area that is formed on the polygon model in the restriction image, and the other area is the background. Therefore, the object is a portion corresponding to a subject if the image is a photograph, and a portion corresponding to an illustration or a character if the image is an artificially created image. Whether an image is an object or a background is subjective, but an image registered as a restricted image is often clearly defined as the object to be copied. The background classification is relatively clear.

本発明第2の態様によれば、データベースに登録された規制画像の距離分布、角度分布が、画像度数分布算出装置により、規制画像に対して、対象物のエッジを構成する画素をエッジ点として抽出し、規制画像の基準点から各エッジ点までの距離と各エッジ点固有の角度を算出し、算出結果に基づいて各エッジ点までの距離の度数分布である距離分布と、各エッジ点固有の角度の度数分布である角度分布とを算出するようにしたので、モデル度数分布算出手段により得られる対象モデルの距離分布および角度分布と整合性をもたせることができ、度数分布照合手段により2次元の規制画像と3次元の対象モデルという相互に次元の異なるデータどうしの類似性を各々の距離分布および角度分布を照合することにより判定することが可能となる。即ち、対象モデルと類似した3次元のポリゴンモデルを規制モデルとして事前に入手しデータベースに登録しなくても、2次元の規制画像を事前に入手しデータベースに登録すれば、規制画像の対象物を基に作成された3次元の対象モデルの出力を規制することが可能になる。   According to the second aspect of the present invention, the distance distribution and the angle distribution of the restriction image registered in the database are determined by the image frequency distribution calculation device using the pixels constituting the edge of the target object as edge points with respect to the restriction image. Extract and calculate the distance from the reference point of the restricted image to each edge point and the angle specific to each edge point, and based on the calculation result, the distance distribution that is the frequency distribution of the distance to each edge point, and each edge point specific Since the angle distribution, which is the frequency distribution of the angle, is calculated, the distance distribution and the angle distribution of the target model obtained by the model frequency distribution calculating means can be matched, and the frequency distribution matching means can perform two-dimensional It is possible to determine the similarity between data of different dimensions such as the restriction image and the three-dimensional target model by collating each distance distribution and angle distribution.That is, even if a three-dimensional polygon model similar to the target model is not obtained in advance as a restriction model and registered in the database, if a two-dimensional restriction image is obtained in advance and registered in the database, the target object of the restriction image is obtained. It becomes possible to regulate the output of the three-dimensional target model created based on the base.

また、本発明第3の態様では、
ポリゴンの集合として表現されたポリゴンモデルを立体物造形装置に立体物造形用データとして出力する際に、規制すべきか否かを判定する装置であって、
出力を規制すべき画像である規制画像に対して、対象物のエッジを構成する画素をエッジ点として抽出し、当該規制画像の基準点から当該規制画像の各エッジまでの距離と各エッジ点固有の角度を算出し、算出結果に基づいて各エッジまでの距離の度数分布である距離分布と、各エッジ点固有の角度の度数分布である角度分布とを算出する画像度数分布算出手段と、
出力対象のポリゴンモデルである対象モデルに対して、当該対象モデルの基準点から当該対象モデルを構成する各ポリゴンまでの距離と各ポリゴン固有の角度を算出し、算出結果に基づいて各ポリゴンまでの距離の度数分布である距離分布と、各ポリゴン固有の角度の度数分布である角度分布とを算出するモデル度数分布算出手段と、
前記画像度数分布算出手段により算出された規制画像の距離分布、角度分布と、前記モデル度数分布算出手段により算出された対象モデルの距離分布、角度分布と、を照合し、出力を規制すべきか否かを判定する度数分布照合手段と、
を備えることを特徴とする立体物造形用データ出力規制装置を提供する。
In the third aspect of the present invention,
A device for determining whether or not to regulate when outputting a polygon model expressed as a set of polygons to a three-dimensional object modeling apparatus as three-dimensional object modeling data,
For the restriction image, which is an image whose output should be restricted, the pixels that constitute the edge of the object are extracted as edge points, and the distance from the reference point of the restriction image to each edge of the restriction image and each edge point specific Image frequency distribution calculating means for calculating an angle of the distance, and calculating a distance distribution that is a frequency distribution of distances to each edge based on a calculation result and an angle distribution that is a frequency distribution of angles unique to each edge point;
For the target model that is the polygon model of the output target, the distance from the reference point of the target model to each polygon that constitutes the target model and the angle specific to each polygon are calculated, and based on the calculation result, the distance to each polygon is calculated. Model frequency distribution calculating means for calculating a distance distribution that is a frequency distribution of distances and an angle distribution that is a frequency distribution of angles unique to each polygon;
Whether the distance distribution and angle distribution of the restriction image calculated by the image frequency distribution calculation means and the distance distribution and angle distribution of the target model calculated by the model frequency distribution calculation means are collated, and whether the output should be restricted Frequency distribution matching means for determining whether or not
A three-dimensional object shaping data output regulation device is provided.

本発明第3の態様によれば、規制画像に対して、対象物のエッジを構成する画素をエッジ点として抽出し、規制画像の基準点から各エッジまでの距離と各エッジ点固有の角度を算出し、算出結果に基づいて各エッジまでの距離の度数分布である距離分布と、各エッジ点固有の角度の度数分布である角度分布とを算出し、対象モデルに対して、対象モデルの基準点から対象モデルを構成する各ポリゴンまでの距離と各ポリゴン固有の角度を算出し、算出された距離の度数分布である距離分布を算出し、算出された角度の度数分布である角度分布を算出し、対象モデルの距離分布、角度分布と、規制画像の距離分布、角度分布とを照合し、出力を規制すべきか否かを判定するようにしたので、ポリゴンモデルを基に立体物の出力を行う際に、次元の異なる2次元の規制画像と照合を行うことにより出力を規制すべきか否かの判定を行うことが可能となる。特に、3次元の対象モデルが、2次元の画像中の対象物に基づいて作成されたポリゴンモデルであった場合、その画像が規制画像である場合に、対象モデルの出力を規制することができる。   According to the third aspect of the present invention, pixels constituting the edge of the object are extracted as edge points from the restriction image, and the distance from the reference point of the restriction image to each edge and the angle unique to each edge point are determined. Calculate the distance distribution that is the frequency distribution of the distance to each edge and the angle distribution that is the frequency distribution of the angle specific to each edge point based on the calculation result, and calculate the reference of the target model for the target model Calculate the distance from the point to each polygon that makes up the target model and the angle unique to each polygon, calculate the distance distribution that is the frequency distribution of the calculated distance, and calculate the angle distribution that is the frequency distribution of the calculated angle The distance distribution and angle distribution of the target model are compared with the distance distribution and angle distribution of the restriction image to determine whether the output should be restricted. Dimension when doing Possible to determine whether or not to restrict the output by performing matching between different two-dimensional regulations images become. In particular, when the three-dimensional target model is a polygon model created based on the target in the two-dimensional image, the output of the target model can be restricted when the image is a restriction image. .

また、本発明第4の態様では、前記エッジ点として、前記規制画像の全ての画素の値に対して、事前に定義された8方向の3×3画素のフィルタマトリクスを適用し、各画素について算出された強度の最大値であるエッジ強度が所定のしきい値を超える画素が抽出されるものであることを特徴とする。   Further, in the fourth aspect of the present invention, as the edge point, a pre-defined filter matrix of 3 × 3 pixels in 8 directions is applied to the values of all the pixels of the restricted image, and each pixel is Pixels whose edge intensity, which is the maximum value of the calculated intensity, exceeds a predetermined threshold value are extracted.

本発明第4の態様によれば、エッジ点として、規制画像の全ての画素の値に対して、事前に定義された8方向の3×3画素のフィルタマトリクスを適用し、各画素について算出された強度の最大値であるエッジ強度が所定のしきい値を超える画素が抽出されるようにしたので、規制画像において、対象物のエッジを構成する画素であるエッジ点を抽出するだけでなくエッジの方向を的確に算出することが可能となる。   According to the fourth aspect of the present invention, as the edge point, a filter matrix of 3 × 3 pixels in 8 directions defined in advance is applied to the values of all the pixels of the restricted image, and is calculated for each pixel. Pixels whose edge intensity, which is the maximum value of the intensity, exceeds a predetermined threshold value, are extracted, so that in addition to extracting edge points that are pixels that constitute the edge of the object in the restricted image, the edge It is possible to accurately calculate the direction of.

また、本発明第5の態様では、前記エッジ点として、前記規制画像の全ての画素の値に対して、事前に定義された16方向の3×3画素のフィルタマトリクスを適用し、各画素について算出された強度の最大値であるエッジ強度が所定のしきい値を超える画素が抽出されるものであることを特徴とする。   In the fifth aspect of the present invention, as the edge point, a predefined 3 × 3 pixel filter matrix of 16 directions is applied to the values of all the pixels of the restricted image, Pixels whose edge intensity, which is the maximum value of the calculated intensity, exceeds a predetermined threshold value are extracted.

本発明第5の態様によれば、エッジ点として、規制画像の全ての画素の値に対して、事前に定義された16方向の3×3画素のフィルタマトリクスを適用し、各画素について算出された強度の最大値であるエッジ強度が所定のしきい値を超える画素が抽出されるようにしたので、規制画像において、対象物のエッジを構成する画素であるエッジ点を抽出するだけでなくエッジの方向を的確に算出することが可能となる。   According to the fifth aspect of the present invention, as the edge point, a predefined 3 × 3 pixel filter matrix of 16 directions is applied to the values of all the pixels of the restricted image, and is calculated for each pixel. Pixels whose edge intensity, which is the maximum value of the intensity, exceeds a predetermined threshold value, are extracted, so that in addition to extracting edge points that are pixels that constitute the edge of the object in the restricted image, the edge It is possible to accurately calculate the direction of.

また、本発明第6の態様では、前記規制画像の基準点は、前記エッジ点に当該エッジ点のエッジ強度を重みとして乗じた値を、全エッジ点について加算した値を、全エッジ点のエッジ強度の総和で除した値で特定される点として与えられるものであることを特徴とする。   In the sixth aspect of the present invention, the reference point of the restriction image is obtained by adding the value obtained by multiplying the edge point by the edge strength of the edge point as a weight and adding the value for all the edge points. It is given as a point specified by a value divided by the sum of intensity.

本発明第6の態様によれば、規制画像の基準点は、エッジ点にエッジ強度を重みとして乗じた値を、全エッジ点について加算した値を、全エッジ点のエッジ強度の総和で除した値で特定される点として与えられるので、規制画像中の対象物の重心に近い位置を基準点として迅速に算出することが可能となる。   According to the sixth aspect of the present invention, the reference point of the restriction image is obtained by dividing the value obtained by multiplying the edge point by the edge strength as a weight and adding the value for all the edge points by the sum of the edge strengths of all the edge points. Since it is given as a point specified by a value, it is possible to quickly calculate a position close to the center of gravity of the object in the restricted image as a reference point.

また、本発明第7の態様では、前記画像度数分布算出手段は、前記規制画像の基準点から各エッジ点へのベクトルをエッジ個別ベクトルとして求め、当該エッジ個別ベクトルの大きさを前記各エッジ点までの距離、前記エッジ個別ベクトルと対応するエッジ点において前記エッジ強度を与えるエッジ方向ベクトルとのなす角度を前記各エッジ点固有の角度とすることにより、前記各エッジ点までの距離と前記エッジ点固有の角度を算出することを特徴とする。   In the seventh aspect of the present invention, the image frequency distribution calculating means obtains a vector from the reference point of the restriction image to each edge point as an edge individual vector, and determines the size of the edge individual vector as each edge point. The distance between each edge point and the edge point is determined by making the angle formed by the edge direction vector that gives the edge strength at the edge point corresponding to the edge individual vector and the edge individual vector with an angle unique to each edge point. A unique angle is calculated.

本発明第7の態様によれば、規制画像の基準点から各エッジ点へのベクトルをエッジ個別ベクトルとして求め、エッジ個別ベクトルの大きさを各エッジ点までの距離、エッジ個別ベクトルと対応するエッジ点においてフィルタマトリクスを適用して算出された強度の最大値であるエッジ強度を与えるエッジ方向ベクトルとのなす角度を各エッジ点固有の角度とすることにより、各エッジ点までの距離とエッジ点固有の角度を算出するようにしたので、モデル度数分布算出手段により得られる対象モデルの角度分布と整合性をもたせた角度分布を規制画像からも算出することができ、2次元の規制画像と3次元の対象モデルという相互に次元の異なるデータどうしの類似性を各々の角度分布を照合することにより判定することが可能となる。   According to the seventh aspect of the present invention, the vector from the reference point of the restriction image to each edge point is obtained as an edge individual vector, the magnitude of the edge individual vector is the distance to each edge point, and the edge corresponding to the edge individual vector The distance to each edge point and the edge point specific are determined by making the angle formed with the edge direction vector that gives the edge strength, which is the maximum intensity calculated by applying the filter matrix at the point, as an angle specific to each edge point. Since the angle distribution of the target model obtained by the model frequency distribution calculating means and the consistency with the angle distribution of the target model can be calculated from the restriction image, the two-dimensional restriction image and the three-dimensional restriction image can be calculated. It is possible to determine the similarity between the data of different dimensions of the target model by comparing the respective angular distributions.

また、本発明第8の態様では、前記画像度数分布算出手段は、前記距離分布を算出するにあたり、所定数(MD)の要素で構成される1次元配列を準備し、前記算出された距離の最大値の範囲を前記所定数に均等分割した上で、前記各距離を当該距離に基づいて前記要素のいずれかに割り当て、当該要素に該当する数を計数することにより、前記距離分布を算出するようにしていることを特徴とする。   In the eighth aspect of the present invention, the image frequency distribution calculating means prepares a one-dimensional array composed of a predetermined number (MD) of elements to calculate the distance distribution, and calculates the calculated distance. The distance distribution is calculated by equally dividing the range of the maximum value into the predetermined number, assigning each distance to one of the elements based on the distance, and counting the number corresponding to the element. It is characterized by doing so.

本発明第8の態様によれば、規制画像の距離分布を算出するにあたり、所定数の要素で構成される1次元配列を準備し、算出された距離の最大値の範囲を所定数に均等分割した上で、各距離をその距離に基づいて要素のいずれかに割り当て、要素に該当する数を計数するようにしたので、基準点から各エッジ点までの距離を用いて容易に距離分布を算出することが可能となる。   According to the eighth aspect of the present invention, in calculating the distance distribution of the restriction image, a one-dimensional array composed of a predetermined number of elements is prepared, and the range of the maximum value of the calculated distance is equally divided into the predetermined number In addition, each distance is assigned to one of the elements based on the distance, and the number corresponding to the element is counted, so the distance distribution can be easily calculated using the distance from the reference point to each edge point. It becomes possible to do.

また、本発明第9の態様では、前記画像度数分布算出手段は、前記角度分布を算出するにあたり、所定数(MA)の要素で構成される1次元配列を準備し、角度0度から180度の範囲を前記所定数に均等分割した上で、前記各エッジ点固有の角度に基づいて前記要素のいずれかに割り当て、当該要素の値を計数することにより、前記角度分布を算出するようにしていることを特徴とする。   In the ninth aspect of the present invention, the image frequency distribution calculating unit prepares a one-dimensional array composed of a predetermined number (MA) of elements to calculate the angle distribution, and an angle of 0 to 180 degrees. The angle distribution is calculated by equally dividing the range into a predetermined number and assigning it to any one of the elements based on the angle unique to each edge point, and counting the value of the element. It is characterized by being.

本発明第9の態様によれば、規制画像の角度分布を算出するにあたり、所定数の要素で構成される1次元配列を準備し、角度0度から180度の範囲を所定数に均等分割した上で、各エッジ点固有の角度に基づいて要素のいずれかに割り当て、要素の値を計数することにより、角度分布を算出するようにしたので、各エッジ点固有の角度を用いて容易に角度分布を算出することが可能となる。   According to the ninth aspect of the present invention, in calculating the angular distribution of the restriction image, a one-dimensional array composed of a predetermined number of elements is prepared, and a range from 0 degrees to 180 degrees is equally divided into a predetermined number In the above, the angle distribution is calculated by assigning to one of the elements based on the angle unique to each edge point and counting the value of the element, so it is easy to use the angle unique to each edge point. The distribution can be calculated.

また、本発明第10の態様では、前記画像度数分布算出手段は、前記割り当てられた要素の値を計数する際、前記エッジ個別ベクトルに対応するエッジ点のエッジ強度で重み付けするようにしていることを特徴とする。   In the tenth aspect of the present invention, the image frequency distribution calculating means weights the edge element corresponding to the edge individual vector with the edge strength when counting the value of the assigned element. It is characterized by.

本発明第10の態様によれば、規制画像の距離分布または角度分布を算出するにあたり、割り当てられた要素の値を計数する際、前記エッジ個別ベクトルに対応するエッジ点のエッジ強度で重み付けするようにしたので、規制画像の精細度の差異が、距離分布または角度分布にあまり反映せず、画素数が異なる複数の規制画像をデータベースに登録しなくても、的確に判定させることが可能となる。   According to the tenth aspect of the present invention, in calculating the distance distribution or the angle distribution of the restricted image, the value of the assigned element is weighted with the edge strength of the edge point corresponding to the individual edge vector. As a result, the difference in definition image definition does not reflect much in the distance distribution or the angle distribution, and it is possible to make an accurate determination without registering a plurality of restriction images with different numbers of pixels in the database. .

また、本発明第11の態様では、前記対象モデルの基準点は、各ポリゴンの頂点座標の平均であるポリゴン平均座標に当該ポリゴンの面積を重みとして乗じた値を、全ポリゴンについて加算した値を、全ポリゴンの面積の総和で除した値で特定される点として与えられるものであることを特徴とする。   In the eleventh aspect of the present invention, the reference point of the target model is a value obtained by adding a value obtained by multiplying a polygon average coordinate, which is an average of vertex coordinates of each polygon, by using the area of the polygon as a weight, for all polygons. The point is specified as a point specified by a value obtained by dividing the total area of all the polygons.

本発明第11の態様によれば、対象モデルの基準点は、各ポリゴンの頂点座標の平均であるポリゴン平均座標にそのポリゴンの面積を重みとして乗じた値を、全ポリゴンについて加算した値を、全ポリゴンの面積の総和で除した値で特定される点として与えられるようにしたので、対象モデルの重心に近い位置を基準点として迅速に算出することができる。   According to the eleventh aspect of the present invention, the reference point of the target model is obtained by adding a value obtained by multiplying a polygon average coordinate, which is an average of vertex coordinates of each polygon, by the area of the polygon as a weight, for all polygons, Since it is given as a point specified by a value divided by the total area of all the polygons, a position close to the center of gravity of the target model can be quickly calculated as a reference point.

また、本発明第12の態様では、前記モデル度数分布算出手段は、前記基準点から各ポリゴンの平均座標へのベクトルをポリゴン個別ベクトルとして求め、当該ポリゴン個別ベクトルの大きさを前記各ポリゴンまでの距離、前記ポリゴン個別ベクトルと対応するポリゴンの法線ベクトルとのなす角度を前記各ポリゴン固有の角度とすることにより、前記各ポリゴンまでの距離と前記ポリゴン固有の角度を算出することを特徴とする。   In the twelfth aspect of the present invention, the model frequency distribution calculating means obtains a vector from the reference point to the average coordinates of each polygon as a polygon individual vector, and determines the size of the polygon individual vector to each polygon. A distance to each polygon and an angle specific to the polygon are calculated by setting a distance and an angle formed by the polygon individual vector and a normal vector of the corresponding polygon as an angle specific to each polygon. .

本発明第12の態様によれば、基準点から各ポリゴンの平均座標へのベクトルをポリゴン個別ベクトルとして求め、ポリゴン個別ベクトルの大きさを各ポリゴンまでの距離、ポリゴン個別ベクトルと対応するポリゴンの法線ベクトルとのなす角度を各ポリゴン固有の角度とすることにより、各ポリゴンまでの距離とポリゴン固有の角度を算出するようにしたので、各ポリゴンの3次元空間的な位置関係を反映し、ポリゴンモデルの形状特徴を正確に反映した度数分布を容易に算出することが可能となる。   According to the twelfth aspect of the present invention, a vector from the reference point to the average coordinate of each polygon is obtained as an individual polygon vector, the magnitude of the individual polygon vector is the distance to each polygon, and the polygon method corresponding to the individual polygon vector. By making the angle made with the line vector an angle unique to each polygon, the distance to each polygon and the angle unique to the polygon are calculated. It is possible to easily calculate a frequency distribution that accurately reflects the shape characteristics of the model.

また、本発明第13の態様では、前記モデル度数分布算出手段は、前記距離分布を算出するにあたり、所定数(MD)の要素で構成される1次元配列を準備し、前記算出された距離の最大値の範囲を前記所定数に均等分割した上で、前記各距離を当該距離に基づいて前記要素のいずれかに割り当て、当該要素に該当する数を計数することにより、前記距離分布を算出するようにしていることを特徴とする。   In the thirteenth aspect of the present invention, the model frequency distribution calculating means prepares a one-dimensional array composed of a predetermined number (MD) of elements for calculating the distance distribution, and calculates the calculated distance. The distance distribution is calculated by equally dividing the range of the maximum value into the predetermined number, assigning each distance to one of the elements based on the distance, and counting the number corresponding to the element. It is characterized by doing so.

本発明第13の態様によれば、距離分布を算出するにあたり、所定数の要素で構成される1次元配列を準備し、算出された距離の最大値の範囲を所定数に均等分割した上で、各距離をその距離に基づいて所定数のいずれかの要素に割り当て、その要素に該当する数を計数することにより、距離分布を算出するようにしたので、基準点から各ポリゴンへのベクトルを用いて容易に距離分布を算出することが可能となる。   According to the thirteenth aspect of the present invention, in calculating the distance distribution, a one-dimensional array composed of a predetermined number of elements is prepared, and the range of the maximum value of the calculated distance is equally divided into a predetermined number. Since each distance is assigned to one of a predetermined number of elements based on the distance, and the distance distribution is calculated by counting the number corresponding to that element, the vector from the reference point to each polygon is calculated. It is possible to easily calculate the distance distribution by using it.

また、本発明第14の態様では、前記モデル度数分布算出手段は、前記角度分布を算出するにあたり、所定数(MA)の要素で構成される1次元配列を準備し、角度0度から180度の範囲を前記所定数に均等分割した上で、前記各ポリゴン固有の角度に基づいて前記要素のいずれかに割り当て、当該要素の値を計数することにより、前記角度分布を算出するようにしていることを特徴とする。   In the fourteenth aspect of the present invention, the model frequency distribution calculating means prepares a one-dimensional array composed of a predetermined number (MA) of elements to calculate the angle distribution, and the angle is 0 to 180 degrees. Is uniformly divided into the predetermined number, and is assigned to one of the elements based on the angle unique to each polygon, and the angle distribution is calculated by counting the value of the element. It is characterized by that.

本発明第14の態様によれば、角度分布を算出するにあたり、所定数の要素で構成される1次元配列を準備し、角度0度から180度の範囲を所定数に均等分割した上で、各ポリゴン固有の角度に基づいて所定数のいずれかの要素に割り当て、その要素の値を計数することにより、角度分布を算出するようにしたので、基準点から各ポリゴンへのベクトルを用いて容易に角度分布を算出することが可能となる。   According to the fourteenth aspect of the present invention, in calculating the angle distribution, a one-dimensional array composed of a predetermined number of elements is prepared, and a range of angles from 0 degrees to 180 degrees is equally divided into a predetermined number. Since the angle distribution is calculated by assigning to a certain number of elements based on the unique angle of each polygon and counting the value of that element, it is easy to use the vector from the reference point to each polygon It is possible to calculate the angular distribution.

また、本発明第15の態様では、前記モデル度数分布算出手段は、前記割り当てられた要素の値を計数する際、前記ポリゴン個別ベクトルに対応するポリゴンの面積で重み付けするようにしていることを特徴とする。   In the fifteenth aspect of the present invention, the model frequency distribution calculating unit weights the area of a polygon corresponding to the polygon individual vector when counting the value of the allocated element. And

本発明第15の態様によれば、距離分布または角度分布を算出するにあたり、割り当てられた要素の値を計数する際、ポリゴン個別ベクトルに対応するポリゴンの面積で重み付けするようにしたので、ポリゴン分割の精細度の差異が、距離分布または角度分布にあまり反映せず、ポリゴン分割の精細度が異なる複数のポリゴンモデルに対して同一(出力を規制すべき)であると判定させることが可能となる。   According to the fifteenth aspect of the present invention, in calculating the distance distribution or the angle distribution, the value of the allocated element is weighted by the area of the polygon corresponding to the polygon individual vector. The difference in the resolution of the image is not reflected in the distance distribution or the angle distribution so much, and it is possible to determine that a plurality of polygon models having different polygon divisions are the same (the output should be regulated). .

また、本発明第16の態様では、
前記度数分布照合手段は、前記対象モデルの距離分布、角度分布をそれぞれ、前記規制画像の距離分布、角度分布と照合するにあたり、
前記距離分布同士の相関係数、前記角度分布同士の相関係数を算出し、算出された双方の相関係数が所定の正のしきい値より大きい場合に、出力を規制すべきであると判定するようにしていることを特徴とする。
In the sixteenth aspect of the present invention,
The frequency distribution matching means, when matching the distance distribution and angle distribution of the target model with the distance distribution and angle distribution of the restriction image, respectively,
The correlation coefficient between the distance distributions and the correlation coefficient between the angular distributions are calculated, and the output should be regulated when both of the calculated correlation coefficients are larger than a predetermined positive threshold value. It is characterized by making it judge.

本発明第16の態様によれば、対象モデルの距離分布、角度分布をそれぞれ、規制画像の距離分布、角度分布と照合するにあたり、距離分布同士の相関係数、角度分布同士の相関係数を算出し、算出された双方の相関係数が所定の正のしきい値より大きい場合に、出力を規制すべきであると判定するようにしたので、対象モデルと規制画像の特徴の照合を、迅速かつ的確に行うことが可能となる。   According to the sixteenth aspect of the present invention, when collating the distance distribution and the angle distribution of the target model with the distance distribution and the angle distribution of the restriction image, respectively, the correlation coefficient between the distance distributions and the correlation coefficient between the angle distributions are calculated. When the calculated correlation coefficient is larger than a predetermined positive threshold, it is determined that the output should be regulated. It becomes possible to carry out quickly and accurately.

また、本発明第17の態様では、前記対象モデルに含まれるポリゴンの数が所定の値以下になるようにポリゴンを削減するポリゴン削減手段を更に備え、前記ポリゴンが削減された対象モデルに対して、前記モデル度数分布算出手段が処理を行うことを特徴とする。   The seventeenth aspect of the present invention further includes polygon reduction means for reducing polygons so that the number of polygons included in the target model is equal to or less than a predetermined value. The model frequency distribution calculating means performs processing.

本発明第17の態様によれば、まず、対象モデルに含まれるポリゴンの数が所定の値以下になるようにポリゴンを削減し、ポリゴンが削減された対象モデルに対して、距離分布、角度分布を算出するようにしたので、対象モデルの微細形状の相違を許容して高速に出力が適正か否かの判断を行うことが可能となる。   According to the seventeenth aspect of the present invention, first, polygons are reduced so that the number of polygons included in the target model is equal to or less than a predetermined value. Therefore, it is possible to determine whether the output is appropriate at high speed while allowing a difference in the fine shape of the target model.

また、本発明第18の態様では、出力対象のポリゴンモデルである対象モデルを複数の部分対象モデルに分割する対象モデル分割手段を更に備え、前記部分対象モデルに対して、前記モデル度数分布算出手段が処理を行うことを特徴とする。   The eighteenth aspect of the present invention further includes target model dividing means for dividing a target model, which is a polygon model to be output, into a plurality of partial target models, and the model frequency distribution calculating means for the partial target model. Is characterized by performing processing.

本発明第18の態様によれば、まず、対象モデルを複数の部分対象モデルに分割し、部分対象モデルに対して、距離分布、角度分布を算出するようにしたので、複数の部品で構成される物品を表現した対象モデルの照合の際、規制画像を基に作成されたものと対象モデルとで互いに部品構成が異なる場合でも、適切に出力が適正か否かの判断を行うことが可能となる。   According to the eighteenth aspect of the present invention, first, the target model is divided into a plurality of partial target models, and the distance distribution and the angle distribution are calculated for the partial target model. When collating target models that represent products to be manufactured, it is possible to determine whether the output is appropriate or not even if the component models of the target model and the target model are different from each other Become.

また、本発明第19の態様では、前記ポリゴンは三角形であり、前記対象モデル分割手段は、あるポリゴンと、当該ポリゴンと辺を共有する3つの隣接ポリゴンが、同一の部分対象モデルに属するように、分割することを特徴とする。   In the nineteenth aspect of the present invention, the polygon is a triangle, and the target model dividing means is arranged so that a polygon and three adjacent polygons sharing a side with the polygon belong to the same partial target model. And dividing.

本発明第19の態様によれば、ポリゴンは三角形であり、対象モデル分割手段は、あるポリゴンと、そのポリゴンと辺を共有する3つの隣接ポリゴンが、同一の部分対象モデルに属するように分割するようにしたので、複数の部品で構成される物品を表現した対象モデルを、迅速かつ的確に複数の部分対象モデルに分割することが可能となる。   According to the nineteenth aspect of the present invention, the polygon is a triangle, and the target model dividing means divides a polygon and three adjacent polygons sharing the sides with the polygon so that they belong to the same partial target model. Since it did in this way, it becomes possible to divide | segment the object model expressing the articles | goods comprised by several components into several partial object model rapidly and exactly.

また、本発明第20の態様では、前記規制画像に対して、対象物のエッジを構成する画素をエッジ点として抽出し、当該規制画像の基準点から当該規制画像の各エッジ点までの距離と各エッジ点固有の角度を算出し、算出結果に基づいて各エッジ点までの距離の度数分布である距離分布と、前記各エッジ点固有の角度の度数分布である角度分布を算出する画像度数分布算出装置により算出された度数分布を受信し、受信した度数分布を前記データベースに登録する登録手段を更に有することを特徴とする。   Further, in the twentieth aspect of the present invention, with respect to the restriction image, pixels constituting the edge of the object are extracted as edge points, and the distance from the reference point of the restriction image to each edge point of the restriction image An image frequency distribution that calculates an angle specific to each edge point and calculates a distance distribution that is a frequency distribution of distances to each edge point and an angle distribution that is a frequency distribution of angles specific to each edge point based on the calculation result It further comprises registration means for receiving the frequency distribution calculated by the calculation device and registering the received frequency distribution in the database.

本発明第20の態様によれば、規制画像に対して、対象物のエッジを構成する画素をエッジ点として抽出し、規制画像の基準点から規制画像の各エッジ点までの距離と各エッジ点固有の角度を算出し、算出結果に基づいて各エッジ点までの距離の度数分布である距離分布と、各エッジ点固有の角度の度数分布である角度分布を算出する画像度数分布算出装置を別途用意し、この画像度数分布算出装置から規制画像の度数分布を受信し、データベースに登録するようにしたので、データベースの更新を遠隔地から迅速に行うことが可能となる。   According to the twentieth aspect of the present invention, with respect to the restriction image, pixels constituting the edge of the object are extracted as edge points, and the distance from the reference point of the restriction image to each edge point of the restriction image and each edge point A separate image frequency distribution calculation device that calculates a unique angle and calculates a distance distribution that is a frequency distribution of distances to each edge point and an angular distribution that is a frequency distribution of angles unique to each edge point based on the calculation result Since the frequency distribution of the regulated image is received from the image frequency distribution calculating device and registered in the database, the database can be updated quickly from a remote location.

また、本発明第21の態様では、
前記対象モデルを、接続された立体物造形装置に出力する手段と、
前記立体物造形装置による立体物の造形処理と並行して実行される前記度数分布照合手段により、出力を規制すべきである(出力不適)と判定された場合に、前記立体物造形装置に、前記対象モデルの出力中止命令を出力する手段と、
を更に備えることを特徴とする。
In the twenty-first aspect of the present invention,
Means for outputting the target model to a connected three-dimensional object shaping apparatus;
When it is determined that the output should be regulated (output inappropriate) by the frequency distribution matching unit executed in parallel with the three-dimensional object modeling process by the three-dimensional object modeling apparatus, Means for outputting an output stop command of the target model;
Is further provided.

本発明第21の態様によれば、対象モデルを、接続された立体物造形装置に出力し、並行して実行される度数分布照合手段による照合の結果、出力を規制すべきであると判定された場合に、立体物造形装置に、対象モデルの出力中止命令を出力するようにしたので、時間のかかる立体物の造形を遅延させることなく、出力不適の場合にのみ、出力を中止することが可能となる。   According to the twenty-first aspect of the present invention, the target model is output to the connected three-dimensional object shaping apparatus, and as a result of collation performed by the frequency distribution collating means executed in parallel, it is determined that the output should be restricted. In this case, since the output stop command for the target model is output to the three-dimensional object modeling apparatus, the output can be canceled only when the output is inappropriate without delaying the modeling of the three-dimensional object that takes time. It becomes possible.

また、本発明第22の態様では、
出力制御用端末と、処理サーバがネットワークを介して接続された構成であって、
前記出力制御用端末は、前記モデル度数分布算出手段を有し、
前記処理サーバは、
前記データベースと、
ネットワークを介して前記出力制御用端末から前記対象モデルの距離分布と角度分布を受信する受信手段と、
前記度数分布照合手段と、
前記度数分布照合手段により判定された、出力を規制すべきか否かに基づくデータを前記出力制御用端末に送信する出力適否データ送信手段と、
を更に有することを特徴とする。
In the twenty-second aspect of the present invention,
The output control terminal and the processing server are connected via a network,
The output control terminal has the model frequency distribution calculating means,
The processing server
The database;
Receiving means for receiving a distance distribution and an angle distribution of the target model from the output control terminal via a network;
The frequency distribution matching means;
Output suitability data transmission means for transmitting data based on whether the output should be regulated or not, determined by the frequency distribution matching means, to the output control terminal;
It further has these.

本発明第22の態様によれば、ネットワークを介して対象モデルの距離分布と角度分布を受信し、出力を規制すべきか否かの判定により得られた出力を規制すべきか否かに基づくデータを対象モデルの距離分布と角度分布の送信元に送信するようにしたので、出力を規制すべきか否かの判定をクラウド型で提供することができ、出力側における処理を軽減することができる。更に、データベースをクラウド側で一元管理でき、3Dプリンタ等の立体物造形装置ごとに接続されている出力制御用端末内でデータベースを管理する必要がないため、常に最新のデータベースに基づいて出力を規制すべきか否かの判定を行うことが可能になる。   According to the twenty-second aspect of the present invention, data based on whether the output obtained by receiving the distance distribution and the angle distribution of the target model via the network and regulating the output should be regulated. Since the transmission is made to the transmission source of the distance distribution and the angle distribution of the target model, it is possible to provide a determination as to whether or not the output should be regulated in a cloud type, and the processing on the output side can be reduced. In addition, the database can be centrally managed on the cloud side, and there is no need to manage the database in the output control terminal connected to each 3D object shaping device such as a 3D printer, so the output is always regulated based on the latest database. It is possible to determine whether or not to do so.

また、本発明第23の態様では、
前記立体物造形用データ出力規制装置と、
前記立体物造形用データ出力規制装置で出力許可された対象モデルを用いて立体物を造形する立体物造形装置と、
を有することを特徴とする立体物造形システムを提供する。
In the twenty-third aspect of the present invention,
The three-dimensional object shaping data output restriction device;
A three-dimensional object modeling apparatus that models a three-dimensional object using a target model whose output is permitted by the three-dimensional object modeling data output restriction apparatus;
There is provided a three-dimensional object forming system.

本発明第23の態様によれば、立体物造形用データ出力規制装置と、立体物造形用データ出力規制装置で出力許可された対象モデルを用いて立体物を造形する立体物造形装置により立体物造形システムを実現するようにしたので、ボードコンピュータを組み込んだ3Dプリンタ等の形態で、立体物造形システムを提供することが可能となる。   According to the twenty-third aspect of the present invention, the three-dimensional object is formed by using the three-dimensional object modeling data output restriction device and the three-dimensional object shaping apparatus that forms the three-dimensional object using the target model that is permitted to be output by the three-dimensional object shaping data output restriction device. Since the modeling system is realized, the three-dimensional object modeling system can be provided in the form of a 3D printer or the like incorporating a board computer.

本発明によれば、ポリゴンモデルを基に立体物の出力を行う際に、2次元の画像を基準として、出力を規制すべきか否かの判定を的確に行うことが可能となる。   According to the present invention, when a three-dimensional object is output based on a polygon model, it is possible to accurately determine whether or not the output should be restricted based on a two-dimensional image.

本発明の基本概念を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the basic concept of this invention. 画像度数分布算出装置300のハードウェア構成図である。3 is a hardware configuration diagram of an image frequency distribution calculating apparatus 300. FIG. 画像度数分布算出装置300の構成を示す機能ブロック図である。3 is a functional block diagram illustrating a configuration of an image frequency distribution calculation apparatus 300. FIG. 画像度数分布算出装置300の処理動作を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing a processing operation of the image frequency distribution calculation apparatus 300. 8方向エッジフィルタを示す図である。It is a figure which shows an 8-way edge filter. 16方向エッジフィルタを示す図である。It is a figure which shows a 16 direction edge filter. 16方向エッジフィルタを示す図である。It is a figure which shows a 16 direction edge filter. 距離分布と角度分布における距離と角度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the distance and angle in distance distribution and angle distribution. 本発明の一実施形態に係る立体物造形用データ出力規制装置100を含む立体物造形システムのハードウェア構成図である。1 is a hardware configuration diagram of a three-dimensional object formation system including a three-dimensional object formation data output restriction device 100 according to an embodiment of the present invention. 本発明第1の実施形態に係る立体物造形用データ出力規制装置の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the data output control apparatus for solid object modeling which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明第1の実施形態に係る立体物造形用データ出力規制装置の処理概要を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process outline | summary of the data output control apparatus for solid object modeling which concerns on the 1st Embodiment of this invention. ステップS100のモデル度数分布の算出処理の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of the calculation process of the model frequency distribution of step S100. ステップS200の度数分布の照合処理の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of the collation process of the frequency distribution of step S200. 本発明第2の実施形態に係る立体物造形用データ出力規制装置の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the data output control apparatus for solid object modeling which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明第2の実施形態に係る立体物造形用データ出力規制装置の処理概要を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process outline | summary of the data output control apparatus for solid object modeling which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 2つの球体モデルA、Bそれぞれに対して得られる距離分布と角度分布を示す図である。It is a figure which shows the distance distribution and angle distribution obtained with respect to each of two spherical models A and B. 2つの球体モデルB、Cそれぞれに対して得られる距離分布と角度分布を示す図である。It is a figure which shows the distance distribution and angle distribution which are obtained with respect to two spherical models B and C, respectively. ポリゴン削除の基本原理を示す図である。It is a figure which shows the basic principle of polygon deletion. ポリゴン削減処理の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of a polygon reduction process. 対象モデル分割処理の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of object model division processing. 変形例における立体物造形用データ出力規制装置を含む立体物造形システムのハードウェア構成図である。It is a hardware block diagram of the solid object modeling system containing the data output control apparatus for solid object modeling in a modification. クラウド型の立体物造形システムのハードウェア構成図である。It is a hardware block diagram of a cloud type solid thing modeling system. クラウド型の立体物造形システムの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a cloud type solid thing modeling system. 球体aに対する度数分布算出事例を示す図である。It is a figure which shows the frequency distribution calculation example with respect to the spherical body a. 達磨bに対する度数分布算出事例を示す図である。It is a figure which shows the frequency distribution calculation example with respect to dachi b. 達磨cに対する度数分布算出事例を示す図である。It is a figure which shows the frequency distribution calculation example with respect to dachi c. 達磨dに対する度数分布算出事例を示す図である。It is a figure which shows the frequency distribution calculation example with respect to dachi d. 図24〜図27に示したモデルと画像の相関係数Dd、Daを示す図である。FIG. 28 is a diagram illustrating correlation coefficients Dd and Da between the model illustrated in FIGS. 24 to 27 and an image. 医療臓器模型に対する度数分布算出事例を示す図である。It is a figure which shows the frequency distribution calculation example with respect to a medical organ model. 医療臓器模型に対する度数分布算出事例を示す図である。It is a figure which shows the frequency distribution calculation example with respect to a medical organ model.

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
<1.本発明の基本概念>
最初に、本発明の基本概念について説明しておく。3Dプリンタでキャラクターのモチーフ画像を基に、フィギュアを造形するためには、3次元のポリゴンモデルを制作する必要があるが、近年、画面上に表示されているイラストや写真の上をトレースするだけで、自動的に円柱形状などにより奥行きを付加し、3次元のポリゴンモデルを半自動的に制作できるツールの開発が活発になっている。これに伴い、キャラクターやイラストなど著作物性の高い二次元の画像を基に、3Dプリンタにより違法なフィギュアが容易に制作され、金型等で成形されるフィギュア正規品の市場を圧迫されようとしている。本発明では、キャラクターやイラストなど著作物性の高い二次元の画像を基に、3次元のポリゴンモデルを作成し、このポリゴンモデルをキャラクターやイラストの権利者の許可なく出力しようとした際に、出力を規制することを一つの目的としている。しかし、事前に違法なフィギュアの3次元のポリゴンモデルをデータベース化することは困難で、たとえデータベースに登録できても、キャラクターのモチーフ画像を基に制作される3次元のポリゴンモデルの形状には無尽蔵の多様性があり、出力対象のポリゴンモデルをデータベースに登録されているポリゴンモデルと照合する方法ではタイムリーな出力規制を行うことができない。そこで、データベースには多様性が少ない典型的なキャラクターの2次元モチーフ画像を登録し、3次元のポリゴンモデルを3Dプリンタで出力しようとした際に、登録されている2次元の画像を用いて照合を行えるようにする機能を実現する必要がある。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings.
<1. Basic concept of the present invention>
First, the basic concept of the present invention will be described. In order to form a figure based on a character motif image with a 3D printer, it is necessary to create a 3D polygon model. In recent years, however, it has only been traced over illustrations and photographs displayed on the screen. Therefore, development of tools that can automatically add a depth by a cylindrical shape or the like and produce a three-dimensional polygon model semi-automatically has become active. Along with this, illegal figures are easily produced by 3D printers based on two-dimensional images with high literary properties such as characters and illustrations, and the market for genuine figure figures molded with molds is about to be pressed. . In the present invention, a three-dimensional polygon model is created on the basis of a two-dimensional image having a high copyright property such as a character or an illustration, and when the polygon model is output without the permission of the right holder of the character or illustration, the output is output. One purpose is to regulate. However, it is difficult to create a 3D polygon model of an illegal figure in advance, and even if it can be registered in the database, the shape of the 3D polygon model created based on the character motif image is inexhaustible. Therefore, the method of collating the polygon model to be output with the polygon model registered in the database cannot perform timely output regulation. Therefore, when two-dimensional motif images of typical characters with little diversity are registered in the database and a three-dimensional polygon model is output by a 3D printer, matching is performed using the registered two-dimensional images. It is necessary to implement a function that enables

図1は、本発明の基本概念を説明するための図である。図1(a)は、出力しようとする3次元のポリゴンモデルであり、図1(b)は、データベースに登録された規制すべき2次元の画像である。本発明では、図1(a)に示したポリゴンモデルから図1(c)に示した距離、角度についての2種の度数分布を作成し、図1(b)に示した画像から図1(c)に示したような距離、角度についての2種の度数分布を図1(d)に示すように作成する。そして、図1(c)および図1(d)に示す距離、角度についての2種の度数分布に対して、互いに整合性をもたせるようにすれば、これらを照合し、その相関をとることにより、図1(a)に示すポリゴンモデルと図1(b)に示す画像の類似性を判定することができる。ポリゴンモデルが登録された画像に類似する特徴をもつ場合には、当該ポリゴンモデルの出力が規制されることになる。   FIG. 1 is a diagram for explaining the basic concept of the present invention. FIG. 1A shows a three-dimensional polygon model to be output, and FIG. 1B shows a two-dimensional image to be regulated registered in the database. In the present invention, two types of frequency distributions for the distance and angle shown in FIG. 1C are created from the polygon model shown in FIG. 1A, and the image shown in FIG. As shown in FIG. 1D, two frequency distributions with respect to distance and angle as shown in c) are created. If the two frequency distributions for the distance and angle shown in FIGS. 1 (c) and 1 (d) are made to be consistent with each other, these are collated and their correlation is obtained. The similarity between the polygon model shown in FIG. 1A and the image shown in FIG. 1B can be determined. When the polygon model has characteristics similar to the registered image, the output of the polygon model is restricted.

<2.第1の実施形態>
<2.1.画像度数分布算出装置の装置構成>
第1の実施形態では、3次元のポリゴンモデルの出力適否の判定を行う際に、ポリゴンモデルから作成した度数分布と、規制対象とする2次元の画像から作成した度数分布との照合を行う。このため、事前に画像から度数分布を作成しておく必要がある。まず、このような画像から度数分布を作成する画像度数分布算出装置について説明する。
<2. First Embodiment>
<2.1. Device Configuration of Image Frequency Distribution Calculation Device>
In the first embodiment, when determining whether or not the output of a three-dimensional polygon model is appropriate, the frequency distribution created from the polygon model and the frequency distribution created from the two-dimensional image to be regulated are collated. For this reason, it is necessary to create a frequency distribution from an image in advance. First, an image frequency distribution calculation apparatus that creates a frequency distribution from such an image will be described.

図2は、画像度数分布算出装置のハードウェア構成図である。画像度数分布算出装置300は、汎用のコンピュータで実現することができ、図2に示すように、CPU(Central Processing Unit)81と、コンピュータのメインメモリであるRAM(Random Access Memory)82と、CPU81が実行するプログラムやデータを記憶するためのハードディスク、フラッシュメモリ等の大容量の記憶装置83と、キーボード、マウス等のキー入力I/F(インターフェース)84と、3Dプリンタやデータ記憶媒体等の外部装置とデータ通信するためのデータ入出力I/F(インターフェース)85と、液晶ディスプレイ等の表示デバイスである表示部86と、を備え、互いにバスを介して接続されている。   FIG. 2 is a hardware configuration diagram of the image frequency distribution calculation apparatus. The image frequency distribution calculating apparatus 300 can be realized by a general-purpose computer. As shown in FIG. 2, the CPU (Central Processing Unit) 81, a RAM (Random Access Memory) 82 that is a main memory of the computer, and a CPU 81 A large-capacity storage device 83 such as a hard disk or flash memory for storing programs and data executed by the computer, a key input I / F (interface) 84 such as a keyboard and a mouse, and an external device such as a 3D printer and a data storage medium A data input / output I / F (interface) 85 for data communication with the apparatus and a display unit 86 which is a display device such as a liquid crystal display are provided and connected to each other via a bus.

図3は、画像度数分布算出装置の構成を示す機能ブロック図である。図3において、91は規制画像記憶手段、92は画像度数分布算出手段、93は画像度数分布記憶手段である。   FIG. 3 is a functional block diagram showing the configuration of the image frequency distribution calculation apparatus. In FIG. 3, reference numeral 91 denotes restriction image storage means, 92 denotes image frequency distribution calculation means, and 93 denotes image frequency distribution storage means.

画像度数分布算出手段92は、規制対象の画像である規制画像に対して、規制画像の基準点から規制画像を構成する各エッジまでの距離と方向を算出し、算出された距離の度数分布である距離分布を算出し、算出された方向と各エッジ点のエッジ方向とのなす角度の度数分布である角度分布を算出する処理を行う。   The image frequency distribution calculating unit 92 calculates the distance and direction from the reference point of the restriction image to each edge constituting the restriction image with respect to the restriction image that is the restriction target image, and the frequency distribution of the calculated distance is used. A certain distance distribution is calculated, and an angle distribution that is a frequency distribution of angles formed by the calculated direction and the edge direction of each edge point is calculated.

画像度数分布算出手段92は、CPU81が、記憶装置83に記憶されているプログラムを実行することにより実現される。規制画像記憶手段91は、出力を規制すべき画像である規制画像を記憶した記憶手段であり、記憶装置83により実現される。   The image frequency distribution calculating unit 92 is realized by the CPU 81 executing a program stored in the storage device 83. The restriction image storage unit 91 is a storage unit that stores a restriction image that is an image whose output should be restricted, and is realized by the storage device 83.

画像度数分布記憶手段93は、出力を規制すべき画像である規制画像に対して、2種の度数分布として算出された距離分布および角度分布を記憶して、データベース化したものであり、記憶装置83により実現される。2種の度数分布である距離分布および角度分布は、規制画像の特徴を表現した特徴ベクトルとしての役割を果たすものとなる。即ち、2種の度数分布により、元の規制画像の相違を識別可能であるが、元の規制画像を復元できるわけではない。これは、指紋(フィンガープリント)により個人の相違を識別可能であるが、人物の姿そのものを復元できるわけではないのと同様である。したがって、2種の度数分布は、著作物としての役割は果たさないが、2つの著作物の同一性を証明する、いわゆるフィンガープリントとしての役割を果たすことになる。画像度数分布記憶手段93には、距離分布および角度分布だけでなく、距離分布および角度分布の算出の基になった規制画像自体を登録しておけば類似性が判定された規制画像に対してヒトが目視で確認できるため、通常は、著作権者から許諾を受け、商用品質に値しない解像度で規制画像自体も登録される。   The image frequency distribution storage means 93 stores a distance distribution and an angle distribution calculated as two types of frequency distributions for a restriction image, which is an image whose output is to be restricted, into a database. 83. The distance distribution and the angle distribution, which are two types of frequency distribution, serve as a feature vector that represents the feature of the restriction image. That is, the difference between the original restriction images can be identified by the two types of frequency distributions, but the original restriction image cannot be restored. This is similar to the fact that individual differences can be identified by fingerprints, but the figure of the person itself cannot be restored. Therefore, the two frequency distributions do not serve as works, but serve as so-called fingerprints that prove the identity of the two works. In the image frequency distribution storage means 93, not only the distance distribution and the angle distribution but also the restriction image itself that is the basis for the calculation of the distance distribution and the angle distribution is registered. Since it can be visually confirmed by a human, the regulated image itself is usually registered with a resolution not worth commercial quality after receiving permission from the copyright holder.

図3に示した各構成手段は、現実には図2に示したように、コンピュータおよびその周辺機器等のハードウェアに専用のプログラムを搭載することにより実現される。すなわち、コンピュータが、専用のプログラムに従って各手段の内容を実行することになる。   Each component shown in FIG. 3 is actually realized by mounting a dedicated program on hardware such as a computer and its peripheral devices as shown in FIG. That is, the computer executes the contents of each means according to a dedicated program.

図2に示した記憶装置83には、CPU81を動作させ、コンピュータを、画像度数分布算出装置として機能させるための専用のプログラムが実装されている。この専用のプログラムを実行することにより、CPU81は、画像度数分布算出手段92としての機能を実現することになる。また、記憶装置83は、規制画像記憶手段91、画像度数分布記憶手段93として機能するだけでなく、画像度数分布算出装置としての処理に必要な様々なデータを記憶する。   In the storage device 83 shown in FIG. 2, a dedicated program for operating the CPU 81 and causing the computer to function as an image frequency distribution calculation device is installed. By executing this dedicated program, the CPU 81 realizes a function as the image frequency distribution calculating unit 92. The storage device 83 not only functions as the restricted image storage unit 91 and the image frequency distribution storage unit 93 but also stores various data necessary for processing as the image frequency distribution calculation device.

<2.2.画像度数分布算出装置の処理動作>
次に、図2、図3に示した画像度数分布算出装置の処理動作について説明する。画像度数分布算出装置の画像度数分布算出手段92は、出力を規制すべき画像である規制画像について、2種の度数分布である距離分布および角度分布を算出する。図4は、度数分布の算出処理の詳細を示すフローチャートである。ここでは、後述するフィルタ演算を簡便に行うため、規制画像を256階調のモノクロ画像として扱う。したがって、カラー画像の場合は、事前に256階調のモノクロ画像に変換する処理を行っておき、ニ値画像の場合は、0または255のいずれかの値をもつ256階調のモノクロ画像として処理する。したがって、x方向の画素数Xs、y方向の画素数Ysの規制画像は、Img(x,y)=0〜255(x=0,・・・,Xs−1;y=0,・・・,Ys−1)と定義される。規制画像には、対象物部分と背景部分が存在し、対象物部分はグレーまたは白く表示されるImg(x,y)>0に設定し、背景は黒く表示されるImg(x,y)=0に設定する。規制画像の四隅は、背景となるため、Img(0,0)=Img(0,Ys−1)=Img(Xs−1,0)=Img(Xs−1,Ys−1)=0となっている。
<2.2. Processing Operation of Image Frequency Distribution Calculation Device>
Next, the processing operation of the image frequency distribution calculation apparatus shown in FIGS. 2 and 3 will be described. The image frequency distribution calculating unit 92 of the image frequency distribution calculating apparatus calculates a distance distribution and an angle distribution, which are two types of frequency distributions, for a restricted image that is an image whose output is to be restricted. FIG. 4 is a flowchart showing details of the frequency distribution calculation process. Here, the restriction image is handled as a monochrome image having 256 gradations in order to easily perform a filter operation described later. Therefore, in the case of a color image, a process of converting into a 256 gradation monochrome image is performed in advance, and in the case of a binary image, it is processed as a 256 gradation monochrome image having a value of either 0 or 255. To do. Therefore, the restricted image having the number of pixels Xs in the x direction and the number of pixels Ys in the y direction is Img (x, y) = 0 to 255 (x = 0,..., Xs−1; y = 0,. , Ys-1). The restricted image has an object part and a background part, and the object part is set to gray or white Img (x, y)> 0, and the background is black Img (x, y) = Set to 0. Since the four corners of the restriction image are the background, Img (0,0) = Img (0, Ys−1) = Img (Xs−1,0) = Img (Xs−1, Ys−1) = 0. ing.

画像度数分布算出手段92は、まず、規制画像の各画素についてフィルタ演算を行い、各画素のエッジ強度とエッジ方向ベクトルを算出する(ステップS510)。まず、フィルタ演算に用いるフィルタマトリクスであるエッジ抽出フィルタについて説明する。フィルタマトリクスとは、マトリクスフィルタ、空間フィルタなどとも呼ばれ、一般には、注目画素とその周辺画素の画素値を使用して注目画素の画素値を変換するために用いられるものである。本実施形態では、2種類のエッジフィルタを用いることができる。図5は、8方向エッジフィルタを示す図である。図5に示す8方向エッジ抽出フィルタは、自身を含めた8近傍の9画素の値を8方向の各方向に応じて重みを変化させたものとなっている。図5の例では、方向0から方向7までの8方向について示している。方向0の場合を例にとって説明すると、右側の(0.0,−1.0)は、方向0を特定する単位ベクトルである方向ベクトルを示している。また、縦3×横3の9個の数字は、M(d,u,v)=[−2,−1,+1]で定義される重みを示している。重みは、−2,−1,+1の3つの値をとる。そして、9個の数字は、中心を(u,v)=(0,0)として、u,vがそれぞれ−1,0,1の3通りの値をとる。中心の場合、dの値のいかんにかかわらず必ずM(d,0,0)=−2であり、中心以外の場合、方向dに応じてM(d,u,v)の値の−1と1の位置が異なっている。方向0(d=0)の場合、図5の右側の例に示すように、重みM(d,u,v)は、M(0,−1,−1)=1〜M(0,1,1)=−1の9個が定義される。この際、フィルタの方向ベクトルEx(d),Ey(d)はEx(0)=0.0,Ey(0)=−1.0となる。図5に示した8方向エッジ抽出フィルタは、Prewitt8方向エッジ抽出フィルタとして公知のものである。   First, the image frequency distribution calculating unit 92 performs a filter operation on each pixel of the restricted image, and calculates an edge strength and an edge direction vector of each pixel (step S510). First, an edge extraction filter that is a filter matrix used for filter calculation will be described. The filter matrix is also called a matrix filter, a spatial filter, or the like, and is generally used for converting the pixel value of the target pixel using the pixel values of the target pixel and its surrounding pixels. In this embodiment, two types of edge filters can be used. FIG. 5 is a diagram illustrating an 8-way edge filter. The 8-direction edge extraction filter shown in FIG. 5 is obtained by changing the weights of the values of 9 pixels near 8 including itself according to each direction of 8 directions. In the example of FIG. 5, eight directions from direction 0 to direction 7 are shown. The case of direction 0 will be described as an example. (0.0, −1.0) on the right side indicates a direction vector that is a unit vector for specifying direction 0. Nine numbers of 3 × 3 in the vertical direction represent weights defined by M (d, u, v) = [− 2, −1, +1]. The weight takes three values, -2, -1, and +1. The nine numbers have three values, with u and v being -1, 0, and 1, respectively, with the center being (u, v) = (0, 0). In the case of the center, M (d, 0, 0) is always −2 regardless of the value of d, and in the case of other than the center, the value of M (d, u, v) is −1 according to the direction d. And 1 are different positions. In the case of direction 0 (d = 0), as shown in the example on the right side of FIG. 5, the weights M (d, u, v) are M (0, −1, −1) = 1 to M (0,1). , 1) = − 1 are defined. At this time, the direction vectors Ex (d) and Ey (d) of the filter are Ex (0) = 0.0 and Ey (0) = − 1.0. The 8-direction edge extraction filter shown in FIG. 5 is known as a Prewitt 8-direction edge extraction filter.

図6および図7は、16方向エッジフィルタを示す図である。図6、図7に示す16方向エッジ抽出フィルタは、自身を含めた8近傍の9画素の値を16方向の各方向に応じて重みを変化させたものとなっている。図6、図7の例では、方向0から方向15までの16方向について示している。方向0の場合を例にとって説明すると、右側の(0.0,−1.0)は、方向0を特定する単位ベクトルである方向ベクトルを示している。また、縦3×横3の9個の数字は、M(d,u,v)=[−2,−1,+1]で定義される重みを示している。重みは、−2,−1,+1の3つの値をとる。そして、9個の数字は、中心を(u,v)=(0,0)として、u,vがそれぞれ−1,0,1の3通りの値をとる。中心の場合、dの値のいかんにかかわらず必ずM(d,0,0)=1であり、中心以外の場合、方向dに応じてM(d,u,v)の値の−2、−1および1の位置が異なっている。図6、図7に示した16方向エッジ抽出フィルタは、図5に示した8方向エッジ抽出フィルタ(45度刻み)と比較して、1/2の角度(22.5度)刻みで方向を変化させたものである。   6 and 7 are diagrams showing a 16-direction edge filter. The 16-direction edge extraction filters shown in FIGS. 6 and 7 are obtained by changing the weights of the values of 9 pixels in the vicinity of 8 including itself according to each direction of 16 directions. In the examples of FIGS. 6 and 7, 16 directions from direction 0 to direction 15 are shown. The case of direction 0 will be described as an example. (0.0, −1.0) on the right side indicates a direction vector that is a unit vector for specifying direction 0. Nine numbers of 3 × 3 in the vertical direction represent weights defined by M (d, u, v) = [− 2, −1, +1]. The weight takes three values, -2, -1, and +1. The nine numbers have three values, with u and v being -1, 0, and 1, respectively, with the center being (u, v) = (0, 0). In the case of the center, M (d, 0, 0) = 1 without fail regardless of the value of d, and in the case of other than the center, −2 of the value of M (d, u, v) according to the direction d, The positions of -1 and 1 are different. The 16-direction edge extraction filter shown in FIGS. 6 and 7 changes the direction at 1/2 angle (22.5 degrees) as compared to the 8-direction edge extraction filter (45 degrees) shown in FIG. It has been changed.

エッジ抽出フィルタとしては、図5に示した8方向エッジ抽出フィルタ、図6、図7に示した16方向エッジ抽出フィルタのどちらを用いてもよい。画像度数分布算出手段92は、いずれかのエッジ抽出フィルタM(d,u,v)を用いて以下の〔数式1〕に従った処理を実行し、各画素のエッジ強度とエッジ方向ベクトルを決定する。   As the edge extraction filter, either the 8-direction edge extraction filter shown in FIG. 5 or the 16-direction edge extraction filter shown in FIGS. 6 and 7 may be used. The image frequency distribution calculating unit 92 executes processing according to the following [Equation 1] using any one of the edge extraction filters M (d, u, v), and determines the edge intensity and edge direction vector of each pixel. To do.

〔数式1〕
F(d,x,y)=[Σv=-1,1Σu=-1,1M(d,u,v)[Img(x,y)−128] ]/5 ・・・ 8方向エッジ抽出フィルタ使用の場合
F(d,x,y)=[Σv=-1,1Σu=-1,1M(d,u,v)[Img(x,y)−128] ]/6−22 ・・・ 16方向エッジ抽出フィルタ使用の場合
EK(x,y)=F(dmax,x,y)=MAXd=0,DF(d,x,y)
Vx(x,y)=Ex(dmax)
Vy(x,y)=Ey(dmax)
[Formula 1]
F (d, x, y) = [Σv = -1,1 Σu = -1,1 M (d, u, v) [Img (x, y) −128]] / 5... 8 directions When using an edge extraction filter F (d, x, y) = [Σv = -1,1 Σu = -1,1 M (d, u, v) [Img (x, y) −128]] / 6-22... Using 16-direction edge extraction filter EK (x, y) = F (dmax, x, y) = MAX d = 0, D F (d, x, y)
Vx (x, y) = Ex (dmax)
Vy (x, y) = Ey (dmax)

上記〔数式1〕の第1式、第2式において、Σの添え字の“v=−1,1”、“u=−1,1”は、vが−1から1、uが−1から1の全ての整数をとる場合について、総和を求めることを示している。上記〔数式1〕の第1式または第2式により、各画素について、フィルタ演算値F(d,x,y)が得られる。上記〔数式1〕の第3式において、“MAXd=0,D”は、方向d=0から方向d=Dまでの全ての方向の中での最大値を示している。Dは、8方向エッジ抽出フィルタを用いる場合は7であり、16方向エッジ抽出フィルタを用いる場合は15である。上記〔数式1〕の第3式により、最大のフィルタ演算値が、各画素のエッジ強度EK(x,y)が得られる。また、最大のフィルタ演算値をとり、エッジ強度を与える方向dをdmaxとする。上記〔数式1〕の第4式、第5式により、画素(x,y)のエッジ方向ベクトルVx(x,y),Vy(x,y)は、方向dmaxの方向として得られる。エッジ方向ベクトルとはエッジの方向を特定するベクトルであり、規制画像における対象物と背景との境界部においては境界線と直交し対象物から背景方向に横切る方向を示す。規制画像の対象物内部においては、濃淡差が顕著な境界部においては、境界線と直交し濃度が薄い(白いに近い)方から濃度が濃い(黒に近い)方向に横切る方向を示す。 In the first and second formulas of [Formula 1], the subscripts “v = −1,1” and “u = −1,1” of Σ are such that v is −1 to 1, and u is −1. In the case of taking all integers from 1 to 1, the sum is obtained. The filter operation value F (d, x, y) is obtained for each pixel by the first expression or the second expression of the above [Expression 1]. In the third equation of [Equation 1], “MAX d = 0, D ” indicates the maximum value in all directions from the direction d = 0 to the direction d = D. D is 7 when an 8-direction edge extraction filter is used, and 15 when a 16-direction edge extraction filter is used. According to the third equation of the above [Equation 1], the maximum filter calculation value provides the edge intensity EK (x, y) of each pixel. Further, the maximum filter calculation value is taken, and the direction d giving the edge strength is set to dmax. The edge direction vectors Vx (x, y) and Vy (x, y) of the pixel (x, y) are obtained as directions of the direction dmax by the fourth and fifth expressions of the above [Equation 1]. The edge direction vector is a vector that specifies the direction of the edge, and indicates the direction orthogonal to the boundary line and crossing from the object in the background direction at the boundary between the object and the background in the restricted image. Inside the object of the restricted image, a boundary portion where the difference in density is remarkable indicates a direction crossing from a direction perpendicular to the boundary line and having a lighter density (close to white) to a darker density (close to black).

次に、規制画像における基準点を算出する(ステップS520)。具体的には、まず、ステップS510において算出されたエッジ強度と、事前に設定されたしきい値とを比較し、エッジ強度がしきい値以上の画素をエッジ点として抽出する。しきい値としては、適宜設定することが可能であるが、“0”に設定し、エッジ強度が0以上の画素が抽出されるようにすることが好ましい。   Next, a reference point in the restricted image is calculated (step S520). Specifically, first, the edge strength calculated in step S510 is compared with a preset threshold value, and a pixel having an edge strength equal to or higher than the threshold value is extracted as an edge point. The threshold value can be set as appropriate, but is preferably set to “0” so that pixels having an edge strength of 0 or more are extracted.

エッジ点の抽出順をiとすると、Ne個のエッジ点が抽出された場合、エッジ点の配列は[Xe(i),Ye(i)](i=0,・・・,Ne―1)と定義することができる。そして、i番目のエッジ点のエッジ強度EK(i)=EK(Xe(i),Ye(i))とし、画像度数分布算出手段92は、以下の〔数式2〕に従った処理を実行することにより、規制画像の基準点(Xge,Yge)を算出する。   Assuming that the extraction order of edge points is i, when Ne edge points are extracted, the arrangement of edge points is [Xe (i), Ye (i)] (i = 0,..., Ne-1). Can be defined as Then, the edge intensity EK (i) = EK (Xe (i), Ye (i)) of the i-th edge point is set, and the image frequency distribution calculating unit 92 executes processing according to the following [Equation 2]. Thus, the reference point (Xge, Yge) of the restriction image is calculated.

〔数式2〕
EKsum=Σi=0,Ne-1EK(i)
Xge={Σi=0,Ne-1(Xe(i)×EK(i))}/EKsum
Yge={Σi=0,Ne-1(Ye(i)×EK(i))}/EKsum
[Formula 2]
EKsum = Σ i = 0, Ne-1 EK (i)
Xge = {Σi = 0, Ne−1 (Xe (i) × EK (i))} / EKsum
Yge = {Σi = 0, Ne−1 (Ye (i) × EK (i))} / EKsum

上記〔数式2〕において、EKsumは抽出された全てのエッジ点のエッジ強度の総和である。規制画像の基準点は、上記〔数式2〕に示すように、各エッジ点のエッジ強度を乗じているため、規制画像の対象物の重心に近い点を示しており、エッジ点のエッジ強度を加味した基準点となっている。規制画像の対象物とは、背景部分を除いたキャラクターの絵柄等を意味する。   In the above [Equation 2], EKsum is the sum of the edge intensities of all the extracted edge points. Since the reference point of the restriction image is multiplied by the edge strength of each edge point as shown in [Formula 2], it indicates a point close to the center of gravity of the object of the restriction image, and the edge strength of the edge point is expressed as follows. It is a reference point that takes into account. The object of the restriction image means a character pattern or the like excluding the background portion.

次に、画像度数分布算出手段92は、基準点からエッジ点へのベクトルの算出を行う(ステップS530)。具体的には、以下の〔数式3〕に従った処理を実行することにより、規制画像の基準点(Xge,Yge)から各エッジ点i[Xe(i),Ye(i)]へのベクトルであるエッジ個別ベクトル(Dxe(i),Dye(i))を算出する。   Next, the image frequency distribution calculating unit 92 calculates a vector from the reference point to the edge point (step S530). Specifically, by executing processing according to the following [Equation 3], a vector from the reference point (Xge, Yge) of the restricted image to each edge point i [Xe (i), Ye (i)] The edge individual vectors (Dxe (i), Dye (i)) are calculated.

〔数式3〕
Dxe(i)=Xe(i)−Xge
Dye(i)=Ye(i)−Yge
[Formula 3]
Dxe (i) = Xe (i) -Xge
Dye (i) = Ye (i) -Yge

次に、画像度数分布算出手段92は、基準点とエッジ点の最大距離の算出を行う(ステップS540)。具体的には、以下の〔数式4〕に従った処理を実行することにより、規制画像の基準点(Xge,Yge)から各エッジ点i(Xe(i),Ye(i))までの距離De(i)を求め、Ne個の距離De(i)のうち最大のものを最大距離Demaxとする。   Next, the image frequency distribution calculating unit 92 calculates the maximum distance between the reference point and the edge point (step S540). Specifically, the distance from the reference point (Xge, Yge) of the restriction image to each edge point i (Xe (i), Ye (i)) is executed by executing the processing according to the following [Equation 4]. De (i) is obtained, and the maximum of Ne distances De (i) is set as the maximum distance Demax.

〔数式4〕
De(i)=[Dxe(i)2+Dye(i)2]1/2
Demax=MAXi=0,Ne-1De(i)
[Formula 4]
De (i) = [Dxe (i) 2 + Dye (i) 2 ] 1/2
Demax = MAX i = 0, Ne-1 De (i)

上記〔数式4〕において、Maxは、添え字の“i=0,Ne−1”のDe(i)の中から最大値を選択することを示している。   In the above [Expression 4], Max indicates that the maximum value is selected from De (i) of the subscript “i = 0, Ne−1”.

次に、画像度数分布算出手段92は、基準点からエッジ点へのベクトルであるエッジ個別ベクトルと、エッジ方向ベクトルのなす角度の算出を行う(ステップS550)。具体的には、以下の〔数式5〕に従った処理を実行することにより、エッジ点iのエッジ個別ベクトル(Dxe(i),Dye(i))と、エッジ点iのエッジ方向ベクトル(Vx(i),Vy(i))(=(Vx(x,y),Vy(x,y)))のなす角度Ae(i)を算出する。   Next, the image frequency distribution calculating unit 92 calculates the angle formed by the edge individual vector, which is a vector from the reference point to the edge point, and the edge direction vector (step S550). Specifically, by executing processing according to the following [Equation 5], the edge individual vector (Dxe (i), Dye (i)) of the edge point i and the edge direction vector (Vx) of the edge point i are executed. An angle Ae (i) formed by (i), Vy (i)) (= (Vx (x, y), Vy (x, y))) is calculated.

〔数式5〕
Ae(i)=[cos-1[Dxe(i)・Vx(i)+Dye(i)・Vy(i)]/De(i)]・180/π
[Formula 5]
Ae (i) = [cos −1 [Dxe (i) · Vx (i) + Dye (i) · Vy (i)] / De (i)] · 180 / π

上記〔数式5〕においては、単位をラジアンから度に変更するため[]で括られた部分に180/πを乗じている。したがって、Ae(i)は、0〜180の値をとることになる。基準点からエッジ点へのベクトルとエッジ方向ベクトルのなす角度は、各エッジ点固有の角度となる。   In the above [Formula 5], in order to change the unit from radians to degrees, the part enclosed by [] is multiplied by 180 / π. Therefore, Ae (i) takes a value from 0 to 180. The angle formed by the vector from the reference point to the edge point and the edge direction vector is an angle unique to each edge point.

次に、画像度数分布算出手段92は、基準点とエッジ点の距離分布を算出する(ステップS560)。本実施形態で算出される距離分布は、エッジ強度を加重した距離の分布であり、要素数をMDとし、各要素md(md=0,・・・,MD−1)の度数をHdo(md)と表す。   Next, the image frequency distribution calculating unit 92 calculates the distance distribution between the reference point and the edge point (step S560). The distance distribution calculated in the present embodiment is a distribution of distance weighted with edge strength, where the number of elements is MD, and the frequency of each element md (md = 0,..., MD-1) is Hdo (md ).

画像度数分布算出手段92は、初期値をHdo(md)=0と設定し、以下の〔数式6〕に従った処理を実行することにより、要素mdの度数Hdo(md)を算出する。   The image frequency distribution calculating unit 92 sets the initial value as Hdo (md) = 0, and calculates the frequency Hdo (md) of the element md by executing processing according to the following [Equation 6].

〔数式6〕
Demax×md/MD≦De(i)<Demax×(md+1)/MDならば、
Hdo(md)←Hdo(md)+EK(i)
[Formula 6]
If Demax × md / MD ≦ De (i) <Demax × (md + 1) / MD,
Hdo (md) ← Hdo (md) + EK (i)

上記〔数式6〕は、規制画像の基準点からエッジ点iまでの距離De(i)が、最大距離Demaxにmd/MDを乗じた値以上で、(md+1)/MDを乗じた値より小さい場合に、Hdo(md)にエッジ点iのエッジ強度EK(i)を加算することを意味している。   In the above [Equation 6], the distance De (i) from the reference point of the restriction image to the edge point i is not less than a value obtained by multiplying the maximum distance Demax by md / MD and smaller than a value obtained by multiplying (md + 1) / MD. The edge strength EK (i) of the edge point i is added to Hdo (md).

上記〔数式6〕に従った処理を、Ne個のエッジ点について実行することにより、距離分布Hdo(md)(md=0,・・・,MD−1)が算出される。各要素には、単なる頻度ではなく、エッジ強度EK(i)が加算されているため、距離分布Hdo(md)は、エッジ強度加重の距離分布を示すことになる。エッジ強度EK(i)でなく単に1を加算するようにすることも可能であるが、その場合、エッジ強度が加味されない距離分布となり、同一の規制画像に対して画素が粗い場合と細かい場合とで、距離分布に顕著な差が生じてしまう。そこで、本実施形態では、距離分布算出時にエッジ点のエッジ強度を加算するようにしている。また、上記〔数式6〕で算出されたHdo(md)に、更に100/EKsumを乗じてHdo(md)と置き換えることにより、単位をエッジ強度率[%]に正規化している。   The distance distribution Hdo (md) (md = 0,..., MD-1) is calculated by executing the processing according to [Formula 6] for Ne edge points. Since each element is added with the edge strength EK (i), not just the frequency, the distance distribution Hdo (md) indicates the edge strength weighted distance distribution. It is also possible to simply add 1 instead of the edge strength EK (i). In this case, however, the distance distribution does not take into account the edge strength, and the case where the pixels are rough and the case where the pixels are coarse with respect to the same restricted image. Thus, a significant difference occurs in the distance distribution. Therefore, in this embodiment, the edge strengths of the edge points are added when calculating the distance distribution. Further, the unit is normalized to the edge intensity rate [%] by multiplying Hdo (md) calculated by the above [Equation 6] by 100 / EKsum and replacing it with Hdo (md).

次に、画像度数分布算出手段92は、エッジ点へのベクトルであるエッジ個別ベクトルと、エッジ方向ベクトルの角度分布を算出する(ステップS570)。本実施形態で算出される角度分布は、エッジ強度を加重した角度の分布であり、要素数をMAとし、各要素ma(ma=0,・・・,MA−1)の度数をHao(ma)と表す。要素数MAは、上記要素数MDと同一であってもよい。   Next, the image frequency distribution calculating unit 92 calculates the angle distribution of the edge individual vector, which is a vector to the edge point, and the edge direction vector (step S570). The angle distribution calculated in the present embodiment is an angle distribution obtained by weighting the edge strength, where the number of elements is MA, and the frequency of each element ma (ma = 0,..., MA-1) is Hao (ma ). The element number MA may be the same as the element number MD.

画像度数分布算出手段92は、初期値をHao(ma)=0と設定し、以下の〔数式7〕に従った処理を実行することにより、要素maの度数Hao(ma)を算出する。   The image frequency distribution calculating unit 92 sets the initial value Hao (ma) = 0, and calculates the frequency Hao (ma) of the element ma by executing processing according to the following [Equation 7].

〔数式7〕
180×ma/MA≦Ae(i)<180×(ma+1)/MAならば、
Hao(ma)←Hao(ma)+EK(i)
[Formula 7]
If 180 × ma / MA ≦ Ae (i) <180 × (ma + 1) / MA,
Hao (ma) ← Hao (ma) + EK (i)

上記〔数式7〕は、エッジ点iのエッジ個別ベクトルと、エッジ点iのエッジ方向ベクトルのなす角の角度Ae(i)が、180にma/MAを乗じた値以上で、(ma+1)/MAを乗じた値より小さい場合に、Hao(ma)にエッジ点iのエッジ強度EK(i)を加算することを意味している。   [Equation 7] indicates that the angle Ae (i) between the edge individual vector of the edge point i and the edge direction vector of the edge point i is not less than a value obtained by multiplying 180 by ma / MA, and (ma + 1) / This means that the edge strength EK (i) of the edge point i is added to Hao (ma) when the value is smaller than the value multiplied by MA.

上記〔数式7〕に従った処理を、Ne個のエッジ点について実行することにより、角度分布Hao(ma)(ma=0,・・・,MA−1)が算出される。各要素には、単なる頻度ではなく、エッジ強度EK(i)が加算されているため、角度分布Hao(ma)は、エッジ強度加重の角度分布を示すことになる。エッジ強度EK(i)でなく単に1を加算するようにすることも可能であるが、その場合、エッジ強度が加味されない角度分布となり、同一の規制画像に対して画素が粗い場合と細かい場合とで、距離分布に顕著な差が生じてしまう。そこで、本実施形態では、角度分布算出時にエッジ点のエッジ強度を加算するようにし、さらにHao(ma)に100/EKsumを乗じてHao(ma)と置き換えることにより、単位をエッジ強度率[%]に正規化している。図4に示した処理により得られた距離分布と角度分布の2種の度数分布は、規制画像を特定する識別情報と対応付けて、画像度数分布記憶手段93に格納される。   The angle distribution Hao (ma) (ma = 0,..., MA−1) is calculated by executing the processing according to the above [Equation 7] for Ne edge points. Since the edge strength EK (i) is added to each element, not just the frequency, the angle distribution Hao (ma) indicates an edge strength-weighted angular distribution. It is possible to simply add 1 instead of the edge intensity EK (i). In this case, however, the angle distribution does not take into account the edge intensity, and the case where the pixels are coarse and the case where the pixels are coarse with respect to the same restricted image. Thus, a significant difference occurs in the distance distribution. Therefore, in the present embodiment, the edge strength of the edge point is added at the time of calculating the angular distribution, and further, the unit is replaced with Hao (ma) by multiplying Hao (ma) by 100 / EKsum, thereby converting the unit into the edge strength rate [%. ] Is normalized. The two kinds of frequency distributions of the distance distribution and the angle distribution obtained by the processing shown in FIG. 4 are stored in the image frequency distribution storage means 93 in association with the identification information for specifying the restriction image.

規制画像から得られた距離分布と角度分布における距離と角度の関係を図8(a)に示す。図8(a)において、斜線の網掛け部分が規制画像の対象物である。この部分は背景とは画素値が大きく異なっている。基準点は、通常、対象物の重心付近に位置する。エッジ点は対象物と背景との境界部または図8(a)の例には存在しないが対象物内での濃淡差が顕著な境界部に位置する。そして、規制画像の基準点からエッジ点までの距離が各エッジ点について算出される。各エッジ点固有の角度は、基準点から各エッジ点へのベクトルであるエッジ個別ベクトルと、エッジ点のエッジ方向ベクトルとのなす角度である。   FIG. 8A shows the relationship between the distance and angle in the distance distribution and the angle distribution obtained from the restriction image. In FIG. 8A, the shaded area is the object of the restriction image. This portion has a pixel value that differs greatly from the background. The reference point is usually located near the center of gravity of the object. The edge point does not exist in the boundary portion between the object and the background or in the example of FIG. 8A, but is located at the boundary portion where the contrast in the object is significant. Then, the distance from the reference point of the restriction image to the edge point is calculated for each edge point. The angle unique to each edge point is an angle formed by an edge individual vector that is a vector from the reference point to each edge point and an edge direction vector of the edge point.

<2.3.立体物造形用データ出力規制装置の構成>
次に、本発明第1の実施形態に係る立体物造形用データ出力規制装置について説明する。図9は、本発明第1の実施形態に係る立体物造形用データ出力規制装置100を含む立体物造形システムのハードウェア構成図である。本実施形態に係る立体物造形用データ出力規制装置100は、汎用のコンピュータで実現することができ、図9に示すように、CPU(Central Processing Unit)1と、コンピュータのメインメモリであるRAM(Random Access Memory)2と、CPU1が実行するプログラムやデータを記憶するためのハードディスク、フラッシュメモリ等の大容量の記憶装置3と、キーボード、マウス等のキー入力I/F(インターフェース)4と、3Dプリンタやデータ記憶媒体等の外部装置とデータ通信するためのデータ入出力I/F(インターフェース)5と、液晶ディスプレイ等の表示デバイスである表示部6と、を備え、互いにバスを介して接続されている。
<2.3. Configuration of data output restriction device for three-dimensional object modeling>
Next, the three-dimensional object formation data output restriction device according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a hardware configuration diagram of a three-dimensional object formation system including the three-dimensional object formation data output restriction device 100 according to the first embodiment of the present invention. The three-dimensional object modeling data output restriction device 100 according to the present embodiment can be realized by a general-purpose computer. As shown in FIG. 9, a CPU (Central Processing Unit) 1 and a RAM (a main memory of the computer) Random Access Memory) 2, a large-capacity storage device 3 such as a hard disk or flash memory for storing programs and data executed by the CPU 1, a key input I / F (interface) 4 such as a keyboard and a mouse, and 3D A data input / output I / F (interface) 5 for data communication with an external device such as a printer or a data storage medium and a display unit 6 which is a display device such as a liquid crystal display are connected to each other via a bus. ing.

3Dプリンタ7は、汎用の3Dプリンタであり、立体物の3次元形状をポリゴンの集合で表現したポリゴンモデルである立体物造形用データを基に樹脂、石膏等の素材を加工して立体物を造形する立体物造形装置である。3Dプリンタ7は、データ処理部7aと出力部7bを有している。3Dプリンタ7のデータ処理部7aは、データ入出力I/F5に接続されており、データ入出力I/F5から受け取った立体物造形用データを基に、出力部7bが立体物を造形するようになっている。   The 3D printer 7 is a general-purpose 3D printer, which processes a material such as resin and gypsum based on data for modeling a three-dimensional object, which is a polygon model expressing the three-dimensional shape of the three-dimensional object as a set of polygons. It is a three-dimensional object modeling apparatus to model. The 3D printer 7 includes a data processing unit 7a and an output unit 7b. The data processing unit 7a of the 3D printer 7 is connected to the data input / output I / F 5 so that the output unit 7b models the three-dimensional object based on the three-dimensional object modeling data received from the data input / output I / F 5. It has become.

図9では、立体物造形用データ出力規制装置100と3Dプリンタ7は分離した形態で示されているが、現在市販されている殆どの3Dプリンタ製品には立体物造形用データ出力規制装置100の構成要素である、CPU1、RAM2、記憶装置3、キー入力I/F4(汎用コンピュータ向けキーボード・マウスではなく、テンキーレベルの数種のボタン)、データ入出力I/F5、表示部6(数行の文字を表示可能な小型液晶パネル、タッチパネルを重畳させキー入力I/F4を兼ねることも多い)も小規模ながら重複して備えている。従って、3Dプリンタ7自体が外部記憶媒体経由で立体物造形用データを直接受け取り、単独で立体物を造形する運用も可能になっている(特に民生用の3Dプリンタではこちらの形態の方が多い)。すなわち、図9に示した立体物造形システムを1つの筐体に収めて、“3Dプリンタ”という製品として流通することも多い。   In FIG. 9, the three-dimensional object formation data output restriction device 100 and the 3D printer 7 are shown in a separated form, but most of the 3D printer products currently on the market include the three-dimensional object formation data output restriction device 100. Constituent elements, such as CPU1, RAM2, storage device 3, key input I / F4 (not a keyboard / mouse for general-purpose computers, but several buttons at a numeric keypad level), data input / output I / F5, display unit 6 (several lines) A small liquid crystal panel capable of displaying the above characters and a touch panel are often superimposed to serve as a key input I / F 4). Accordingly, the 3D printer 7 itself can directly receive the three-dimensional object modeling data via the external storage medium, and can be operated to model the three-dimensional object alone (particularly this is more common in a 3D printer for consumer use). ). In other words, the three-dimensional object modeling system shown in FIG. 9 is often housed in a single casing and distributed as a product called “3D printer”.

図10は、本実施形態に係る立体物造形用データ出力規制装置の構成を示す機能ブロック図である。図10において、10はモデル度数分布算出手段、30は度数分布照合手段、40は対象モデル記憶手段、50は度数分布データベースである。   FIG. 10 is a functional block diagram illustrating a configuration of the three-dimensional object formation data output restriction device according to the present embodiment. In FIG. 10, 10 is a model frequency distribution calculating means, 30 is a frequency distribution matching means, 40 is a target model storage means, and 50 is a frequency distribution database.

モデル度数分布算出手段10は、出力対象のポリゴンモデルである対象モデルに対して、対象モデルの基準点から対象モデルを構成する各ポリゴンまでの方向と距離を算出し、算出された距離の度数分布である距離分布を算出し、算出された方向と各ポリゴン固有の方向(法線ベクトル)とのなす角度の度数分布である角度分布を算出する処理を行う。度数分布照合手段30は、対象モデルについて算出された距離分布、角度分布をそれぞれ、度数分布データベース50に登録されている規制画像の距離分布、角度分布と照合し、出力を規制すべきか否か、すなわち出力不適であるか出力適正であるかを判定する。   The model frequency distribution calculation means 10 calculates the direction and distance from the reference point of the target model to each polygon constituting the target model for the target model that is a polygon model to be output, and the frequency distribution of the calculated distance A distance distribution is calculated, and an angle distribution that is a frequency distribution of angles formed by the calculated direction and a direction (normal vector) unique to each polygon is calculated. The frequency distribution collating unit 30 collates the distance distribution and angle distribution calculated for the target model with the distance distribution and angle distribution of the restriction image registered in the frequency distribution database 50, respectively, and whether or not the output should be restricted, That is, it is determined whether the output is inappropriate or appropriate.

モデル度数分布算出手段10、度数分布照合手段30は、CPU1が、記憶装置3に記憶されているプログラムを実行することにより実現される。対象モデル記憶手段40は、出力を規制すべきか否かの判定対象となるポリゴンモデルである対象モデルを記憶した記憶手段であり、記憶装置3により実現される。ポリゴンモデルとは、ポリゴンの集合により3次元空間における所定の立体形状を表現したデータであり、3Dプリンタ等の立体物造形装置に立体物造形用データとして出力されるものである。本実施形態では、ポリゴンモデルのデータ形式としてSTL(Standard Triangulated Language)を採用している。   The model frequency distribution calculating unit 10 and the frequency distribution matching unit 30 are realized by the CPU 1 executing a program stored in the storage device 3. The target model storage unit 40 is a storage unit that stores a target model, which is a polygon model that is a determination target of whether or not to restrict output, and is realized by the storage device 3. The polygon model is data representing a predetermined three-dimensional shape in a three-dimensional space by a set of polygons, and is output as three-dimensional object modeling data to a three-dimensional object modeling apparatus such as a 3D printer. In this embodiment, STL (Standard Triangulated Language) is adopted as the data format of the polygon model.

度数分布データベース50は、出力を規制すべきポリゴンモデルである規制モデル、および出力を規制すべき画像である規制画像に対して2種の度数分布として算出された距離分布および角度分布を記憶して、データベース化したものであり、記憶装置3により実現される。2種の度数分布である距離分布および角度分布は、規制画像や規制モデルの特徴を表現した特徴ベクトルとしての役割を果たすものとなる。即ち、2種の度数分布により、元の規制モデルや規制画像の相違を識別可能であるが、元の規制モデルや規制画像を復元できるわけではない。これは、指紋(フィンガープリント)により個人の相違を識別可能であるが、人物の姿そのものを復元できるわけではないのと同様である。したがって、2種の度数分布は、著作物としての役割は果たさないが、2つの著作物の同一性を証明する、いわゆるフィンガープリントとしての役割を果たすことになる。度数分布データベース50には、距離分布および角度分布だけでなく、距離分布および角度分布の算出の基になった規制モデルや規制画像自体を登録しておくことも可能であるが、規制モデルについては、通常は、著作権の問題から規制モデル自体は登録されないが、規制画像については、著作権者から許諾を得てデータベース登録される運用が通常であり、照合結果に対してヒトによる目視確認を可能にするため、規制画像自体も併せて登録されることが多い。   The frequency distribution database 50 stores a distance distribution and an angle distribution calculated as two types of frequency distributions for a restriction model that is a polygon model whose output is to be restricted and a restriction image that is an image whose output is to be restricted. The database is realized by the storage device 3. The distance distribution and the angle distribution, which are two types of frequency distribution, serve as a feature vector that represents the features of the restriction image and the restriction model. That is, the difference between the original restriction model and the restriction image can be identified by the two types of frequency distributions, but the original restriction model and the restriction image cannot be restored. This is similar to the fact that individual differences can be identified by fingerprints, but the figure of the person itself cannot be restored. Therefore, the two frequency distributions do not serve as works, but serve as so-called fingerprints that prove the identity of the two works. In the frequency distribution database 50, it is possible to register not only the distance distribution and the angle distribution but also the regulation model and the regulation image itself that are the basis of the calculation of the distance distribution and the angle distribution. Normally, the regulatory model itself is not registered due to copyright issues, but for regulated images, the database is usually registered with permission from the copyright holder, and human verification of the verification results is performed. In order to make this possible, the regulation image itself is often registered together.

図10に示した各構成手段は、現実には図9に示したように、コンピュータおよびその周辺機器等のハードウェアに専用のプログラムを搭載することにより実現される。すなわち、コンピュータが、専用のプログラムに従って各手段の内容を実行することになる。なお、本明細書において、コンピュータとは、CPU等の演算処理部を有し、データ処理が可能な装置を意味し、パーソナルコンピュータなどの汎用コンピュータだけでなく、製品としての“3Dプリンタ”に組み込まれたボードコンピュータも含む。   Each component shown in FIG. 10 is actually realized by mounting a dedicated program on hardware such as a computer and its peripheral devices as shown in FIG. That is, the computer executes the contents of each means according to a dedicated program. In this specification, the computer means an apparatus having an arithmetic processing unit such as a CPU and capable of data processing, and is incorporated not only in a general-purpose computer such as a personal computer but also in a “3D printer” as a product. Board computer included.

図9に示した記憶装置3には、CPU1を動作させ、コンピュータを、立体物造形用データ出力規制装置として機能させるための専用のプログラムが実装されている。この専用のプログラムを実行することにより、CPU1は、モデル度数分布算出手段10、度数分布照合手段30としての機能を実現することになる。また、記憶装置3は、対象モデル記憶手段40、度数分布データベース50として機能するだけでなく、立体物造形用データ出力規制装置としての処理に必要な様々なデータを記憶する。   The storage device 3 shown in FIG. 9 is mounted with a dedicated program for operating the CPU 1 and causing the computer to function as a three-dimensional object formation data output restriction device. By executing this dedicated program, the CPU 1 realizes functions as the model frequency distribution calculating means 10 and the frequency distribution matching means 30. The storage device 3 not only functions as the target model storage unit 40 and the frequency distribution database 50 but also stores various data necessary for processing as the three-dimensional object formation data output restriction device.

<2.4.立体物造形用データ出力規制装置の処理動作>
<2.4.2.前処理>
次に、図9、図10に示した立体物造形用データ出力規制装置の処理動作について説明する。まず、上述のような、画像度数分布算出装置により、出力を規制すべき画像である規制画像から2種の度数分布を作成し、作成した度数分布を、度数分布データベース50に登録しておく。画像度数分布算出装置は、立体物造形用データ出力規制装置と別のコンピュータで実現する必要はなく、立体物造形用データ出力規制装置を実現するコンピュータに、画像度数分布算出装置を実現するためのプログラムを組み込んでおくこともできる。
<2.4. Processing operation of three-dimensional object shaping data output restriction device>
<2.4.2. Pretreatment>
Next, the processing operation of the three-dimensional object formation data output restriction device shown in FIGS. 9 and 10 will be described. First, with the image frequency distribution calculating apparatus as described above, two types of frequency distributions are created from the regulated image that is an image whose output is to be regulated, and the created frequency distributions are registered in the frequency distribution database 50. The image frequency distribution calculating device does not need to be realized by a separate computer from the three-dimensional object shaping data output restriction device, and the computer for realizing the three-dimensional object shaping data output restriction device is for realizing the image frequency distribution calculating device. A program can also be incorporated.

さらに、規制画像から作成した度数分布だけでなく、規制対象とするポリゴンモデルである規制モデルを表現した度数分布を作成し、度数分布データベース50に登録しておくこともできる。この場合、規制モデルについて、2種の度数分布である距離分布および角度分布を作成する。ポリゴンモデルからの距離分布および角度分布の作成については、後述する立体物造形用データ出力規制装置における処理と同様にして行うことができる。規制モデルからの距離分布および角度分布の作成は、立体物造形用データ出力規制装置で行ってもよいし、別のコンピュータで同様のプログラムを実行することにより行ってもよい。作成された距離分布および角度分布は、度数分布データベース50に登録される。2次元データである規制画像から作成される度数分布と、3次元データである規制モデルから作成される度数分布は、同一の形式になるように作成される。これにより、後述する照合時において、規制画像と規制モデルのどちらについても、同様に照合を行うことが可能となる。   Furthermore, not only the frequency distribution created from the regulation image, but also a frequency distribution expressing a regulation model that is a polygon model to be regulated can be created and registered in the frequency distribution database 50. In this case, a distance distribution and an angle distribution, which are two types of frequency distribution, are created for the restriction model. The creation of the distance distribution and the angle distribution from the polygon model can be performed in the same manner as the processing in the three-dimensional object formation data output restriction device described later. Creation of the distance distribution and the angle distribution from the restriction model may be performed by the three-dimensional object formation data output restriction device, or may be performed by executing a similar program on another computer. The created distance distribution and angle distribution are registered in the frequency distribution database 50. The frequency distribution created from the restriction image that is two-dimensional data and the frequency distribution created from the restriction model that is three-dimensional data are created so as to have the same format. Thereby, at the time of the collation mentioned later, it becomes possible to collate similarly about both a regulation image and a regulation model.

出力規制の対象は、銃砲・刀剣などの危険物だけでなく、キャラクターなどの著作物となることもある。いずれの場合においても、制作された画像やポリゴンモデルには著作権者が存在する著作物になる。したがって、著作物である画像やポリゴンモデルをデータベースに登録するためには、その行為自体に著作者の許諾が必要となる。画像については著作権者が明示されている法人である場合が多く、許諾を得ることが可能であるが、ポリゴンモデルについては個人など著作権者が不明なものも多く、許諾を得ることが困難である。距離分布および角度分布の形式により、元の画像やポリゴンモデルの相違を識別可能であるが、元の画像やポリゴンモデルを復元できるわけではない。これは、指紋(フィンガープリント)により個人の相違を識別可能であるが、人物の姿そのものを復元できるわけではないのと同様で、距離分布および角度分布の形式はフィンガープリントに相当し、著作物には該当しない。そこで、本発明のように、距離分布および角度分布の形式で登録することにより、著作者の許諾を必要とせずに、規制画像や規制モデルの特徴を記録したデータベースを構築することができる。ただし、規制画像については、著作者の許諾を得て商用利用できないレベルに解像度を落とした状態で規制画像自体も併せて登録し、距離分布および角度分布の形式で照合し適合した規制画像をヒトが目視で確認できるようにする運用をとることが望ましい。   The target of output regulation may be not only dangerous materials such as guns and swords, but also copyrighted materials such as characters. In either case, the produced image or polygon model is a copyrighted work with a copyright holder. Therefore, in order to register an image or polygon model that is a copyrighted work in the database, the act itself needs the permission of the author. In many cases, it is a corporation with an explicit copyright holder for images, and it is possible to obtain permission, but for polygon models, it is difficult to obtain permission because many copyright holders such as individuals are unknown. It is. Although the difference between the original image and the polygon model can be identified by the format of the distance distribution and the angle distribution, the original image and the polygon model cannot be restored. This is similar to the fact that individual differences can be identified by fingerprints, but the figure of the person itself cannot be restored, and the form of distance distribution and angle distribution corresponds to fingerprints. Not applicable. Therefore, as in the present invention, by registering in the form of distance distribution and angle distribution, it is possible to construct a database that records the features of the restriction image and restriction model without requiring the author's permission. However, for regulated images, the regulated image itself is also registered with the resolution reduced to a level that cannot be used for commercial use with the permission of the author. It is desirable to take operation so that can be confirmed visually.

<2.4.3.処理概要>
次に、図9、図10に示した立体物造形用データ出力規制装置の処理動作について説明する。図11は、本発明第1の実施形態に係る立体物造形用データ出力規制装置の処理概要を示すフローチャートである。まず、モデル度数分布算出手段10が、ポリゴンモデルである対象モデルについて、2種の度数分布である距離分布および角度分布を算出する(ステップS100)。そして、算出された対象モデルの度数分布と、度数分布データベース50に登録された規制画像や規制モデルの度数分布との照合を行う(ステップS200)。
<2.4.3. Process Overview>
Next, the processing operation of the three-dimensional object formation data output restriction device shown in FIGS. 9 and 10 will be described. FIG. 11: is a flowchart which shows the process outline | summary of the data output control apparatus for solid object shaping which concerns on the 1st Embodiment of this invention. First, the model frequency distribution calculation means 10 calculates a distance distribution and an angle distribution that are two types of frequency distributions for the target model that is a polygon model (step S100). Then, the calculated frequency distribution of the target model is collated with the frequency distribution of the regulation image and regulation model registered in the frequency distribution database 50 (step S200).

<2.4.4.度数分布の算出処理>
まず、ステップS100の度数分布の算出処理について説明する。図12は、度数分布の算出処理の詳細を示すフローチャートである。ここでは、対象モデルのポリゴン数N、ポリゴンを特定する変数i(i=0,・・・,N−1)とし、各ポリゴンiの頂点を(Xu(i),Yu(i),Zu(i))と定義されたものとする。uは頂点番号を示しており、本実施形態では、ポリゴンが三角形であるため、u=0,1,2の3つの値をとる。したがって、例えばXu(i)は、X0(i)、X1(i)、X2(i)とも表記される。また、各ポリゴンiの法線ベクトルを(Xn(i),Yn(i),Zn(i))と定義する。頂点を特定したポリゴンおよび法線ベクトルは、立体物造形装置である3Dプリンタによる出力に必要なものであり、法線ベクトルの方向が造形面の外側(材料から空中方向)を示す。
<2.4.4. Frequency distribution calculation processing>
First, the frequency distribution calculation process in step S100 will be described. FIG. 12 is a flowchart showing details of the frequency distribution calculation processing. Here, the number of polygons of the target model is N, and the variable i (i = 0,..., N−1) for specifying the polygon is used, and the vertices of each polygon i are (Xu (i), Yu (i), Zu ( i)). u represents a vertex number, and in this embodiment, since the polygon is a triangle, it takes three values u = 0, 1, and 2. Therefore, for example, Xu (i) is also expressed as X0 (i), X1 (i), and X2 (i). Further, the normal vector of each polygon i is defined as (Xn (i), Yn (i), Zn (i)). The polygons and normal vectors specifying the vertices are necessary for output by a 3D printer, which is a three-dimensional object forming apparatus, and the direction of the normal vectors indicates the outside of the forming surface (from the material to the air).

モデル度数分布算出手段10は、まず、対象モデルを構成する各ポリゴンiの面積S(i)、N個のポリゴンの面積S(i)の総和である総面積Ssumを以下の〔数式8〕に従った処理を実行することにより算出する(ステップS110)。   The model frequency distribution calculating means 10 first calculates the total area Ssum, which is the sum of the areas S (i) of the polygons i and the areas S (i) of the N polygons constituting the target model, by the following [Equation 8]. Calculation is performed by executing the processing according to the above (step S110).

〔数式8〕
Vx=[Y1(i)−Y0(i)][Z2(i)−Z0(i)]−[Z1(i)−Z0(i)][ Y2(i)−Y0(i)]
Vy=[Z1(i)−Z0(i)][X2(i)−X0(i)]−[X1(i)−X0(i)][ Z2(i)−Z0(i)]
Vz=[X1(i)−X0(i)][Y2(i)−Y0(i)]−[Y1(i)−Y0(i)][X2(i)−X0(i)]
S(i)=[Vx(i)2+Vy(i)2+Vz(i)2]1/2
Ssum=Σi=0,N-1S(i)
[Formula 8]
Vx = [Y1 (i) -Y0 (i)] [Z2 (i) -Z0 (i)]-[Z1 (i) -Z0 (i)] [Y2 (i) -Y0 (i)]
Vy = [Z1 (i) -Z0 (i)] [X2 (i) -X0 (i)]-[X1 (i) -X0 (i)] [Z2 (i) -Z0 (i)]
Vz = [X1 (i) -X0 (i)] [Y2 (i) -Y0 (i)]-[Y1 (i) -Y0 (i)] [X2 (i) -X0 (i)]
S (i) = [Vx (i) 2 + Vy (i) 2 + Vz (i) 2 ] 1/2
Ssum = Σ i = 0, N-1 S (i)

上記〔数式8〕において、Σの添え字の“i=0,N−1”は、iが0からN−1の全ての整数をとる場合について、総和を求めることを示している。以下の〔数式10〕においても同様である。次に、対象モデルにおける基準点を算出する(ステップS120)。具体的には、ポリゴンモデルを構成する各ポリゴンについて、頂点の平均となる平均点を算出し、各ポリゴンの平均点にそのポリゴンの面積を重みとして乗じた値の、ポリゴンモデルを構成するN個のポリゴンについての平均値を、ポリゴンモデルの基準点として算出する。具体的には、まず、以下の〔数式9〕に従った処理を実行することにより、各ポリゴンの平均点(Xc(i),Yc(i),Zc(i))を算出する。   In the above [Equation 8], the subscript “i = 0, N−1” of Σ indicates that the sum is obtained when i takes all integers from 0 to N−1. The same applies to the following [Equation 10]. Next, a reference point in the target model is calculated (step S120). Specifically, for each polygon constituting the polygon model, an average point that is the average of the vertices is calculated, and N points constituting the polygon model are obtained by multiplying the average point of each polygon by the area of the polygon as a weight. The average value of the polygons is calculated as a reference point of the polygon model. Specifically, first, an average point (Xc (i), Yc (i), Zc (i)) of each polygon is calculated by executing processing according to the following [Equation 9].

〔数式9〕
Xc(i)={X0(i)+X1(i)+X2(i)}/3
Yc(i)={Y0(i)+Y1(i)+Y2(i)}/3
Zc(i)={Z0(i)+Z1(i)+Z2(i)}/3
[Formula 9]
Xc (i) = {X0 (i) + X1 (i) + X2 (i)} / 3
Yc (i) = {Y0 (i) + Y1 (i) + Y2 (i)} / 3
Zc (i) = {Z0 (i) + Z1 (i) + Z2 (i)} / 3

次に、モデル度数分布算出手段10は、上記〔数式8〕に従った処理により算出されたポリゴンの面積S(i)、および面積S(i)の総和である総面積Ssumを用いて、以下の〔数式10〕に従った処理を実行することにより、対象モデルの基準点(Xg,Yg,Zg)を算出する。   Next, the model frequency distribution calculating means 10 uses the polygon area S (i) calculated by the processing according to the above [Equation 8] and the total area Ssum which is the sum of the areas S (i) as follows. The reference point (Xg, Yg, Zg) of the target model is calculated by executing the process according to [Formula 10].

〔数式10〕
Xg={Σi=0,N-1(Xc(i)×S(i))}/Ssum
Yg={Σi=0,N-1(Yc(i)×S(i))}/Ssum
Zg={Σi=0,N-1(Zc(i)×S(i))}/Ssum
[Formula 10]
Xg = {Σi = 0, N−1 (Xc (i) × S (i))} / Ssum
Yg = {Σi = 0, N−1 (Yc (i) × S (i))} / Ssum
Zg = {Σi = 0, N−1 (Zc (i) × S (i))} / Ssum

対象モデルの基準点は、上記〔数式10〕に示すように、各ポリゴンの面積を乗じているため、対象モデルの重心に近い点を示しており、ポリゴンの重さを加味した基準点となっている。   Since the reference point of the target model is multiplied by the area of each polygon as shown in [Formula 10] above, it indicates a point close to the center of gravity of the target model, and is a reference point that takes into account the weight of the polygon. ing.

次に、モデル度数分布算出手段10は、基準点からポリゴン平均点へのベクトルの算出を行う(ステップS130)。具体的には、以下の〔数式11〕に従った処理を実行することにより、対象モデルの基準点(Xg,Yg,Zg)から各ポリゴンiの平均点(Xc(i),Yc(i),Zc(i))へのベクトルであるポリゴン個別ベクトル(Dx(i),Dy(i),Dz(i))を算出する。   Next, the model frequency distribution calculating means 10 calculates a vector from the reference point to the polygon average point (step S130). Specifically, by executing processing according to the following [Equation 11], the average point (Xc (i), Yc (i)) of each polygon i from the reference point (Xg, Yg, Zg) of the target model. , Zc (i)), a polygon individual vector (Dx (i), Dy (i), Dz (i)), which is a vector to be calculated.

〔数式11〕
Dx(i)=Xc(i)−Xg
Dy(i)=Yc(i)−Yg
Dz(i)=Zc(i)−Zg
[Formula 11]
Dx (i) = Xc (i) -Xg
Dy (i) = Yc (i) -Yg
Dz (i) = Zc (i) -Zg

次に、モデル度数分布算出手段10は、基準点とポリゴン平均点の最大距離の算出を行う(ステップS140)。具体的には、以下の〔数式12〕に従った処理を実行することにより、対象モデルの基準点(Xg,Yg,Zg)から各ポリゴンiの平均点(Xc(i),Yc(i),Zc(i))までの距離D(i)を求め、N個の距離D(i)のうち最大のものを最大距離Dmaxとする。   Next, the model frequency distribution calculation means 10 calculates the maximum distance between the reference point and the polygon average point (step S140). Specifically, by executing the processing according to the following [Equation 12], the average point (Xc (i), Yc (i)) of each polygon i from the reference point (Xg, Yg, Zg) of the target model. , Zc (i)), the maximum distance D (i) is determined from the N distances D (i).

〔数式12〕
D(i)=[Dx(i)2+Dy(i)2+Dz(i)2]1/2
Dmax=MAXi=0,N-1D(i)
[Formula 12]
D (i) = [Dx (i) 2 + Dy (i) 2 + Dz (i) 2 ] 1/2
Dmax = MAX i = 0, N-1 D (i)

上記〔数式12〕において、Maxは、添え字の“i=0,N−1”のN個のD(i)の中から最大値を選択することを示している。   In the above [Equation 12], Max indicates that the maximum value is selected from N D (i) with the subscript “i = 0, N−1”.

次に、モデル度数分布算出手段10は、基準点からポリゴン平均点へのベクトルであるポリゴン個別ベクトルと、法線ベクトルのなす角度の算出を行う(ステップS150)。具体的には、以下の〔数式13〕に従った処理を実行することにより、ポリゴンiのポリゴン個別ベクトル(Dx(i),Dy(i),Dz(i))と、ポリゴンiの法線ベクトル(Xn(i),Yn(i),Zn(i))のなす角度A(i)を算出する。   Next, the model frequency distribution calculating means 10 calculates an angle formed between a polygon individual vector, which is a vector from the reference point to the polygon average point, and a normal vector (step S150). Specifically, by executing the processing according to the following [Equation 13], the polygon individual vector (Dx (i), Dy (i), Dz (i)) of the polygon i and the normal line of the polygon i are executed. An angle A (i) formed by the vectors (Xn (i), Yn (i), Zn (i)) is calculated.

〔数式13〕
A(i)=[cos-1[Dx(i)Xn(i)+Dy(i)Yn(i)+Dz(i)Zn(i)]/D(i)]・180/π
[Formula 13]
A (i) = [cos −1 [Dx (i) Xn (i) + Dy (i) Yn (i) + Dz (i) Zn (i)] / D (i)] · 180 / π

上記〔数式13〕においては、単位をラジアンから度に変更するため[]で括られた部分に180/πを乗じている。したがって、A(i)は、0〜180の値をとることになる。基準点からポリゴン平均点へのベクトルであるポリゴン個別ベクトルと、法線ベクトルのなす角度は、各ポリゴン固有の角度となる。   In the above [Formula 13], the unit enclosed by [] is multiplied by 180 / π in order to change the unit from radians to degrees. Therefore, A (i) takes a value from 0 to 180. The angle formed between the individual polygon vector, which is a vector from the reference point to the polygon average point, and the normal vector is an angle unique to each polygon.

次に、モデル度数分布算出手段10は、基準点とポリゴン平均点の距離分布を算出する(ステップS160)。本実施形態で算出される距離分布は、面積加重した距離の分布であり、要素数をMDとし、各要素md(md=0,・・・,MD−1)の度数をHd(md)と表す。   Next, the model frequency distribution calculating means 10 calculates the distance distribution between the reference point and the polygon average point (step S160). The distance distribution calculated in the present embodiment is an area-weighted distance distribution, where the number of elements is MD, and the frequency of each element md (md = 0,..., MD-1) is Hd (md). Represent.

モデル度数分布算出手段10は、初期値をHd(md)=0と設定し、以下の〔数式14〕に従った処理を実行することにより、要素mdの度数Hd(md)を算出する。   The model frequency distribution calculating means 10 sets the initial value as Hd (md) = 0, and calculates the frequency Hd (md) of the element md by executing processing according to the following [Equation 14].

〔数式14〕
Dmax×md/MD≦D(i)<Dmax×(md+1)/MDならば、
Hd(md)←Hd(md)+S(i)
[Formula 14]
If Dmax × md / MD ≦ D (i) <Dmax × (md + 1) / MD,
Hd (md) ← Hd (md) + S (i)

上記〔数式14〕は、対象モデルの基準点からポリゴンiの平均点までの距離D(i)が、最大距離Dmaxにmd/MDを乗じた値以上で、(md+1)/MDを乗じた値より小さい場合に、Hd(md)にポリゴンiの面積S(i)を加算することを意味している。   In the above [Expression 14], the distance D (i) from the reference point of the target model to the average point of the polygon i is not less than a value obtained by multiplying the maximum distance Dmax by md / MD, and a value obtained by multiplying (md + 1) / MD. If it is smaller, it means that the area S (i) of the polygon i is added to Hd (md).

上記〔数式14〕に従った処理を、N個のポリゴンについて実行することにより、距離分布Hd(md)(md=0,・・・,MD−1)が算出される。各要素には、単なる頻度ではなく、面積S(i)が加算されているため、距離分布Hd(md)は、面積加重の距離分布を示すことになる。面積S(i)でなく単に1を加算するようにすることも可能であるが、その場合、ポリゴンの面積が加味されない距離分布となり、同一のポリゴンモデルに対してポリゴン構成が粗い場合と細かい場合とで、距離分布に顕著な差が生じてしまう。そこで、本実施形態では、距離分布算出時にポリゴンの面積を加算するようにしている。また、上記〔数式14〕で算出されたHd(md)に、更に100/Ssumを乗じてHd(md)と置き換えることにより、単位を面積率[%]に正規化している。   The distance distribution Hd (md) (md = 0,..., MD-1) is calculated by executing the processing according to the above [Equation 14] for N polygons. Since the area S (i) is added to each element, not just the frequency, the distance distribution Hd (md) indicates an area weighted distance distribution. It is possible to simply add 1 instead of the area S (i), but in this case, the distance distribution does not take into account the area of the polygon, and the case where the polygon structure is coarse and fine for the same polygon model This causes a significant difference in the distance distribution. Therefore, in the present embodiment, the area of the polygon is added when calculating the distance distribution. Further, the unit is normalized to the area ratio [%] by multiplying Hd (md) calculated by the above [Equation 14] by 100 / Ssum and replacing it with Hd (md).

次に、モデル度数分布算出手段10は、ポリゴン平均点へのベクトルであるポリゴン個別ベクトルと、法線ベクトルの角度分布を算出する(ステップS170)。本実施形態で算出される角度分布は、面積加重した角度の分布であり、要素数をMAとし、各要素ma(ma=0,・・・,MA−1)の度数をHa(ma)と表す。要素数MAは、上記要素数MDと同一であってもよい。   Next, the model frequency distribution calculation means 10 calculates the angle distribution between the polygon individual vector, which is a vector to the polygon average point, and the normal vector (step S170). The angle distribution calculated in the present embodiment is an area-weighted angle distribution, where the number of elements is MA, and the frequency of each element ma (ma = 0,..., MA-1) is Ha (ma). Represent. The element number MA may be the same as the element number MD.

モデル度数分布算出手段10は、初期値をHa(ma)=0と設定し、以下の〔数式15〕に従った処理を実行することにより、要素maの度数Ha(ma)を算出する。   The model frequency distribution calculating means 10 sets the initial value Ha (ma) = 0 and executes the processing according to the following [Equation 15] to calculate the frequency Ha (ma) of the element ma.

〔数式15〕
180×ma/MA≦A(i)<180×(ma+1)/MAならば、
Ha(ma)←Ha(ma)+S(i)
[Formula 15]
If 180 × ma / MA ≦ A (i) <180 × (ma + 1) / MA,
Ha (ma) ← Ha (ma) + S (i)

上記〔数式15〕は、ポリゴンiのポリゴン個別ベクトルと、ポリゴンiの法線ベクトルのなす角の角度A(i)が、180にma/MAを乗じた値以上で、(ma+1)/MAを乗じた値より小さい場合に、Ha(ma)にポリゴンiの面積S(i)を加算することを意味している。   In the above [Equation 15], the angle A (i) between the polygon individual vector of the polygon i and the normal vector of the polygon i is equal to or larger than the value obtained by multiplying 180 by ma / MA, and (ma + 1) / MA is When the value is smaller than the multiplied value, it means that the area S (i) of the polygon i is added to Ha (ma).

上記〔数式15〕に従った処理を、N個のポリゴンについて実行することにより、角度分布Ha(ma)(ma=0,・・・,MA−1)が算出される。各要素には、単なる頻度ではなく、面積S(i)が加算されているため、角度分布Ha(ma)は、面積加重の角度分布を示すことになる。面積S(i)でなく単に1を加算するようにすることも可能であるが、その場合、ポリゴンの面積が加味されない角度分布となり、同一のポリゴンモデルに対してポリゴン構成が粗い場合と細かい場合とで、距離分布に顕著な差が生じてしまう。そこで、本実施形態では、角度分布算出時にポリゴンの面積を加算するようにし、さらにHa(ma)に100/Ssumを乗じてHa(ma)と置き換えることにより、単位を面積率[%]に正規化している。   The angle distribution Ha (ma) (ma = 0,..., MA−1) is calculated by executing the processing according to the above [Equation 15] for N polygons. Since each element is added with an area S (i), not just a frequency, the angle distribution Ha (ma) indicates an area-weighted angular distribution. It is also possible to simply add 1 instead of the area S (i), but in this case, the angle distribution does not take into account the polygon area, and the case where the polygon structure is coarse and fine for the same polygon model This causes a significant difference in the distance distribution. Therefore, in this embodiment, the area of the polygon is added at the time of calculating the angle distribution, and the unit is normalized to the area ratio [%] by multiplying Ha (ma) by 100 / Ssum and replacing it with Ha (ma). It has become.

対象モデルから得られた距離分布と角度分布における距離と角度の関係を図8(b)に示す。図8(b)は、ポリゴンモデルの一断面を示している。図8(b)において、周囲の線分がポリゴンを示している。基準点は、通常、ポリゴンモデルの重心付近に位置する。1つのポリゴンの頂点の平均座標をもつ平均点と、基準点までの距離が各ポリゴンについて算出される。各ポリゴン固有の角度は、基準点から各ポリゴンへのベクトルであるポリゴン個別ベクトルと、ポリゴンの法線ベクトルとのなす角度である。   FIG. 8B shows the relationship between the distance and angle in the distance distribution and angle distribution obtained from the target model. FIG. 8B shows a cross section of the polygon model. In FIG. 8B, the surrounding line segments indicate polygons. The reference point is usually located near the center of gravity of the polygon model. The average point having the average coordinates of the vertices of one polygon and the distance to the reference point are calculated for each polygon. The angle unique to each polygon is an angle formed by a polygon individual vector that is a vector from the reference point to each polygon and a normal vector of the polygon.

<2.4.5.度数分布の照合処理>
次に、ステップS200の度数分布の照合処理について説明する。図13は、度数分布の照合処理を示すフローチャートである。まず、度数分布照合手段30は、度数分布データベース50に記憶されているRE個のレコードの中からレコードre(re=0,・・・,RE−1)に登録されている度数分布を抽出する(ステップS210)。度数分布として、距離分布Hdo(re,md)(md=0,・・・,MD−1)、角度分布Hao(re,ma)(ma=0,・・・,MA−1)を抽出する。
<2.4.5. Frequency distribution matching process>
Next, the frequency distribution matching process in step S200 will be described. FIG. 13 is a flowchart showing the frequency distribution matching process. First, the frequency distribution matching unit 30 extracts the frequency distribution registered in the record re (re = 0,..., RE−1) from the RE records stored in the frequency distribution database 50. (Step S210). As the frequency distribution, a distance distribution Hdo (re, md) (md = 0,..., MD-1) and an angle distribution Hao (re, ma) (ma = 0,..., MA-1) are extracted. .

次に、度数分布照合手段30は、対象モデルから算出された距離分布と、度数分布データベース50から抽出された規制モデルの距離分布同士で各要素間の相関係数を算出する(ステップS220)。相関係数とは、二つの配列要素の関連性の強弱を示す指標である。ここでは、対象モデルと規制画像(または規制モデル)の類似性の強弱を判定するために用いる。まず、以下の〔数式16〕に従った処理を実行することにより、対象モデルから算出された距離分布Hd(md)の平均値Ad、度数分布データベース50から抽出された規制画像の距離分布Hdo(re,md)の平均値Ado(re)を算出する。   Next, the frequency distribution matching unit 30 calculates a correlation coefficient between each element between the distance distribution calculated from the target model and the distance distribution of the restriction model extracted from the frequency distribution database 50 (step S220). The correlation coefficient is an index indicating the strength of the relationship between two array elements. Here, it is used to determine the strength of similarity between the target model and the restriction image (or restriction model). First, by executing the processing according to the following [Equation 16], the average value Ad of the distance distribution Hd (md) calculated from the target model, the distance distribution Hdo ( The average value Ado (re) of re, md) is calculated.

〔数式16〕
Ad=Σmd=0,MD-1Hd(md)/MD
Ado(re)=Σmd=0,MD-1Hdo(re,md)/MD
[Formula 16]
Ad = Σ md = 0, MD-1 Hd (md) / MD
Ado (re) = Σ md = 0, MD-1 Hdo (re, md) / MD

続いて、以下の〔数式17〕に従った処理を実行することにより、対象モデルから算出された距離分布Hd(md)の標準偏差Sd、度数分布データベース50から抽出された規制画像の距離分布Hdo(re,md)の標準偏差Sdo(re)を算出する。   Subsequently, by executing the processing according to the following [Equation 17], the standard deviation Sd of the distance distribution Hd (md) calculated from the target model, and the distance distribution Hdo of the restriction image extracted from the frequency distribution database 50. A standard deviation Sdo (re) of (re, md) is calculated.

〔数式17〕
Sd=[Σmd=0,MD-1(Hd(md)−Ad)2]1/2
Sdo(re)=[Σmd=0,MD-1(Hdo(re,md)−Ado(re))2]1/2
[Formula 17]
Sd = [Σ md = 0, MD-1 (Hd (md) −Ad) 2 ] 1/2
Sdo (re) = [Σ md = 0, MD-1 (Hdo (re, md) −Ado (re)) 2 ] 1/2

厳密には、標準偏差は、上記〔数式17〕の{}内において、さらに定数MDで除算しておく必要がある。しかし、ここでは、相関係数を算出することが目的であるため、後述の〔数式18〕における分子の共分散を算出する項においても定数MDで除算する必要があり、分子と分母で重複して定数MDで除算する演算がキャンセルされる(分母は定数MDの平方根で2回除算)。   Strictly speaking, the standard deviation needs to be further divided by a constant MD within {} in the above [Equation 17]. However, since the purpose here is to calculate the correlation coefficient, it is necessary to divide by the constant MD in the term for calculating the covariance of the numerator in [Equation 18] to be described later. The operation of dividing by the constant MD is canceled (the denominator is divided twice by the square root of the constant MD).

次に、算出された平均値および標準偏差を用いて、以下の〔数式18〕に従った処理を実行することにより、対象モデルの距離分布とレコードreに対応する規制モデルの距離分布の相関係数Dd(re)を算出する。   Next, by using the calculated average value and standard deviation, a process according to the following [Equation 18] is executed to correlate the distance distribution of the target model and the distance distribution of the restriction model corresponding to the record re. The number Dd (re) is calculated.

〔数式18〕
Dd(re)=[Σmd=0,MD-1(Hd(md)−Ad)×(Hdo(re,md)−Ado(re))]/(Sdo(re)×Sd)
[Formula 18]
Dd (re) = [Σ md = 0, MD-1 (Hd (md) −Ad) × (Hdo (re, md) −Ado (re))] / (Sdo (re) × Sd)

上記〔数式18〕において、Σの添え字の“md=0,MD−1”は、mdが0からMD−1の全ての整数をとる場合について、総和を求めることを示している。相関係数Dd(re)は、度数分布Hd(md)、Hdo(re,md)の共分散を、それぞれの標準偏差で除したものとなっている。上記〔数式18〕の演算のように、分母の平方根の割算を2回行うのは一般に処理負荷が高い。このため、画像処理の分野においては、分子の積和演算だけで済ますものを「相関係数」と呼び、上記〔数式18〕に示したDd(re)を「正規化相関係数」と呼ぶ習慣もある。   In the above [Equation 18], the subscript “md = 0, MD-1” of Σ indicates that the sum is obtained when md takes all integers from 0 to MD-1. The correlation coefficient Dd (re) is obtained by dividing the covariance of the frequency distributions Hd (md) and Hdo (re, md) by their standard deviations. In general, the processing load is high when dividing the square root of the denominator twice as in the calculation of [Formula 18]. For this reason, in the field of image processing, what is required only by the product-sum operation of numerators is called “correlation coefficient”, and Dd (re) shown in the above [Equation 18] is called “normalized correlation coefficient”. There are also customs.

次に、度数分布照合手段30は、ステップS220において算出された距離分布の相関係数Dd(re)と、判定しきい値との比較を行う(ステップS230)。相関係数Dd(re)が判定しきい値以上である場合は、適合と判定し、相関係数Dd(re)が判定しきい値より小さい場合は、不適合と判定する。判定しきい値としては、正の値であれば任意に設定可能であるが、ここでは、+5.0(−1から+1の範囲をとる相関係数値を100倍して%次元で表現した場合)としてある。   Next, the frequency distribution matching unit 30 compares the correlation coefficient Dd (re) of the distance distribution calculated in step S220 with a determination threshold value (step S230). When the correlation coefficient Dd (re) is greater than or equal to the determination threshold value, it is determined as conforming, and when the correlation coefficient Dd (re) is smaller than the determination threshold value, it is determined as non-conforming. The determination threshold value can be arbitrarily set as long as it is a positive value, but here, when the correlation coefficient value taking a range of +5.0 (−1 to +1) is multiplied by 100 and expressed in% dimension ).

ステップS230において適合と判定された場合には、度数分布照合手段30は、対象モデルから算出された角度分布と、度数分布データベース50から抽出された規制画像の角度分布同士で、各要素間の相関係数を算出する(ステップS240)。まず、以下の〔数式19〕に従った処理を実行することにより、対象モデルから算出された角度分布Ha(ma)の平均値Aa、度数分布データベース50から抽出された規制画像の角度分布Hao(re,ma)の平均値Aao(re)を算出する。   If it is determined in step S230 that the frequency distribution is matched, the frequency distribution matching unit 30 compares the angle distribution calculated from the target model and the angular distribution of the restriction image extracted from the frequency distribution database 50 with each other. The number of relationships is calculated (step S240). First, by executing the processing according to the following [Equation 19], the average value Aa of the angular distribution Ha (ma) calculated from the target model, and the angular distribution Hao ( The average value Aao (re) of re, ma) is calculated.

〔数式19〕
Aa=Σma=0,MA-1Ha(ma)/MA
Aao(re)=Σma=0,MA-1Hao(re,ma)/MA
[Formula 19]
Aa = Σ ma = 0, MA-1 Ha (ma) / MA
Aao (re) = Σ ma = 0, MA-1 Hao (re, ma) / MA

続いて、以下の〔数式20〕に従った処理を実行することにより、対象モデルから算出された角度分布Ha(ma)の標準偏差Sa、度数分布データベース50から抽出された規制画像の角度分布Hao(re,ma)の標準偏差Sao(re)を算出する。   Subsequently, by executing processing according to the following [Equation 20], the standard deviation Sa of the angular distribution Ha (ma) calculated from the target model, and the angular distribution Hao of the restriction image extracted from the frequency distribution database 50 are obtained. A standard deviation Sao (re) of (re, ma) is calculated.

〔数式20〕
Sa=[Σma=0,MA-1(Ha(ma)−Aa)2]1/2
Sao(re)=[Σma=0,MA-1(Hao(re,ma)−Aao(re))2]1/2
[Formula 20]
Sa = [ Σma = 0, MA-1 (Ha (ma) −Aa) 2 ] 1/2
Sao (re) = [Σma = 0, MA-1 (Hao (re, ma) −Aao (re)) 2 ] 1/2

厳密には、標準偏差は、上記〔数式20〕の{}内において、さらに定数MAで除算しておく必要がある。しかし、ここでは、相関係数を算出することが目的であるため、後述の〔数式21〕における分子の共分散を算出する項においても定数MAで除算する必要があり、分子と分母で重複して定数MAで除算する演算がキャンセルされる(分母は定数MAの平方根で2回除算)。   Strictly speaking, the standard deviation needs to be further divided by a constant MA within {} in the above [Equation 20]. However, since the purpose here is to calculate the correlation coefficient, it is necessary to divide by the constant MA in the term for calculating the covariance of the numerator in [Equation 21], which will be described later. The operation of dividing by the constant MA is canceled (the denominator is divided by the square root of the constant MA twice).

次に、算出された平均値および標準偏差を用いて、以下の〔数式21〕に従った処理を実行することにより、対象モデルの角度分布とレコードreに対応する規制画像の角度分布の相関係数Da(re)を算出する。   Next, by using the calculated average value and standard deviation, a process according to the following [Equation 21] is executed to thereby correlate the angular distribution of the target model and the angular distribution of the restriction image corresponding to the record re. The number Da (re) is calculated.

〔数式21〕
Da(re)=[Σma=0,MA-1(Ha(ma)−Aa)×(Hao(re,ma)−Aao(re))]/(Sao(re)×Sa)
[Formula 21]
Da (re) = [Σma = 0, MA-1 (Ha (ma) −Aa) × (Hao (re, ma) −Aao (re))] / (Sao (re) × Sa)

上記〔数式21〕において、Σの添え字の“ma=0,MA−1”は、maが0からMA−1の全ての整数をとる場合について、総和を求めることを示している。相関係数Da(re)は、度数分布Ha(ma)、Hao(re,ma)の共分散を、それぞれの標準偏差で除したものとなっている。上記〔数式21〕の演算のように、分母の平方根の割算を2回行うのは一般に処理負荷が高い。このため、画像処理の分野においては、分子の積和演算だけで済ますものを「相関係数」と呼び、上記〔数式21〕に示したDa(re)を「正規化相関係数」と呼ぶ習慣もある。   In the above [Equation 21], the subscript “ma = 0, MA−1” of Σ indicates that the sum is obtained when ma takes all integers from 0 to MA−1. The correlation coefficient Da (re) is obtained by dividing the covariance of the frequency distributions Ha (ma) and Hao (re, ma) by the respective standard deviations. In general, the processing load is high when the square root of the denominator is divided twice as in the above equation [21]. For this reason, in the field of image processing, what is required only by the product-sum operation of the numerators is called “correlation coefficient”, and Da (re) shown in [Equation 21] is called “normalized correlation coefficient” There are also customs.

次に、度数分布照合手段30は、ステップS240において算出された角度分布の相関係数Da(re)と、判定しきい値との比較を行う(ステップS250)。相関係数Da(re)が判定しきい値以上である場合は、適合と判定し、相関係数Da(re)が判定しきい値より小さい場合は、不適合と判定する。判定しきい値としては、正の値であれば任意に設定可能であるが、ここでは、+5.0(−1から+1の範囲をとる相関係数値を100倍して%次元で表現した場合)としてある。   Next, the frequency distribution matching unit 30 compares the correlation coefficient Da (re) of the angular distribution calculated in step S240 with the determination threshold value (step S250). If the correlation coefficient Da (re) is greater than or equal to the determination threshold value, it is determined as conforming, and if the correlation coefficient Da (re) is smaller than the determination threshold value, it is determined as non-conforming. The determination threshold value can be arbitrarily set as long as it is a positive value, but here, when the correlation coefficient value taking a range of +5.0 (−1 to +1) is multiplied by 100 and expressed in% dimension ).

ステップS250において適合と判定された場合には、度数分布照合手段30は、対象モデルとレコードreの規制画像が適合することになるため、出力を規制すべきである(出力不適)との判定を行う。   If it is determined to be suitable in step S250, the frequency distribution matching unit 30 determines that the output should be regulated (output inappropriate) because the target model and the regulated image of the record re are matched. Do.

ステップS230、S250のいずれかにおいて不適合と判定された場合には、度数分布照合手段30は、対象モデルとレコードreの規制画像の照合を終え、次のレコードre+1の規制画像との照合に移行する。図13のフローチャートに従った処理を、度数分布データベース50内の全レコードに対して実行し、適合となる規制画像が1つでも存在したら、対象モデルを“出力を規制すべきである(出力不適)”としてステップS200の照合処理を終了することになる。   When it is determined as non-conforming in either step S230 or S250, the frequency distribution matching unit 30 finishes matching the target model with the restriction image of the record re, and proceeds to matching with the restriction image of the next record re + 1. . If the process according to the flowchart of FIG. 13 is executed for all records in the frequency distribution database 50 and there is at least one applicable restriction image, the output should be restricted to the target model (output inappropriate) ) ", The collation process in step S200 is terminated.

<2.4.5.1.ユークリッド距離による照合>
上述のように、照合には、相関係数を用いることが好ましいが、ユークリッド距離を用いることもできる。この場合、上記ステップS220〜S250の処理は、以下のようになる。度数分布照合手段30は、対象モデルから算出された距離分布と、度数分布データベース50から抽出された規制画像の距離分布同士で各要素間のユークリッド距離を算出する(ステップS220)。具体的には、以下の〔数式22〕に従った処理を実行することにより、対象モデルの距離分布とレコードreに対応する規制画像の距離分布のユークリッド距離Dd2(re)を算出する。ユークリッド距離とは、各要素の度数同士の差分の絶対値を2乗した値で与えられるユークリッド空間上の距離である。ユークリッド距離Dd2(re)は、MD/K次元ユークリッド空間内の2点の距離として求められる。
<2.4.5.1. Verification by Euclidean distance>
As described above, the correlation coefficient is preferably used for the collation, but the Euclidean distance can also be used. In this case, the processes in steps S220 to S250 are as follows. The frequency distribution matching unit 30 calculates the Euclidean distance between the elements based on the distance distribution calculated from the target model and the distance distribution of the restriction image extracted from the frequency distribution database 50 (step S220). Specifically, the Euclidean distance Dd2 (re) between the distance distribution of the target model and the distance distribution of the restriction image corresponding to the record re is calculated by executing processing according to the following [Equation 22]. The Euclidean distance is a distance in the Euclidean space given as a value obtained by squaring the absolute value of the difference between the frequencies of each element. The Euclidean distance Dd2 (re) is obtained as a distance between two points in the MD / K-dimensional Euclidean space.

〔数式22〕
Dd2(re)=Σi=0,MD/K-1[{Σk=0,K-1Hdo(re,i×K+k)/K−Σk=0,K-1Hd(i×K+k)/K}2×K/MD]1/2
[Formula 22]
Dd2 (re) = Σi = 0, MD / K-1 [{Σk = 0, K-1 Hdo (re, i × K + k) / K−Σ k = 0, K−1 Hd (i × K + k) / K} 2 × K / MD] 1/2

上記〔数式22〕において、Σの添え字の“i=0,MD/K−1”は、iが0からMD/K−1の全ての整数をとる場合について総和を求めることを示し、Σの添え字の“k=0,K−1”は、mdが0からMD−1の全ての整数をとる場合について総和を求めることを示している。上記〔数式22〕において、Kは距離の位置ずれ許容範囲である。Kとしては、任意に設定することが可能であるが、例えばMD=360のときK=10としている。kはk=0,・・・,K−1の値をとる整数である。許容範囲Kは、対象モデルの形状が若干変化することにより基準点が変動した場合の影響を排除するために用いられる(ポリゴン構成の精細度が変化したり、形状の装飾に軽微な変化があったりする場合に限定)。許容範囲Kを設けることにより、対象モデルの距離分布に若干の変動があった場合でも、的確に規制画像との照合を行うことが可能となる。   In the above [Expression 22], the subscript “i = 0, MD / K−1” of Σ indicates that the sum is obtained when i takes all integers from 0 to MD / K−1. The subscript “k = 0, K−1” indicates that the sum is obtained when md takes all integers from 0 to MD-1. In the above [Equation 22], K is an allowable range of the positional deviation of distance. K can be arbitrarily set. For example, when MD = 360, K = 10. k is an integer that takes values of k = 0,..., K−1. The allowable range K is used to eliminate the influence when the reference point fluctuates due to a slight change in the shape of the target model (the fineness of the polygon configuration changes or the shape decoration changes slightly). Only if you want to). By providing the permissible range K, even if there is a slight variation in the distance distribution of the target model, it is possible to accurately collate with the restriction image.

次に、度数分布照合手段30は、ステップS220において算出された距離分布のユークリッド距離Dd2(re)と、判定しきい値との比較を行う(ステップS230)。判定しきい値との比較による判定は、相関係数の場合とは逆になる。すなわち、ユークリッド距離Dd2(re)が判定しきい値より小さい場合は、適合と判定し、ユークリッド距離Dd2(re)が判定しきい値以上である場合は、不適合と判定する。判定しきい値としては、任意に設定可能であるが、例えば、0.5とすることができる。   Next, the frequency distribution matching unit 30 compares the Euclidean distance Dd2 (re) of the distance distribution calculated in step S220 with the determination threshold (step S230). The determination by comparison with the determination threshold is opposite to the case of the correlation coefficient. That is, when the Euclidean distance Dd2 (re) is smaller than the determination threshold value, it is determined as conforming, and when the Euclidean distance Dd2 (re) is greater than or equal to the determination threshold value, it is determined as nonconforming. The determination threshold can be arbitrarily set, but can be set to 0.5, for example.

ステップS230において適合と判定された場合には、度数分布照合手段30は、対象モデルから算出された角度分布と、度数分布データベース50から抽出された規制画像の角度分布の間で、互いのユークリッド距離を算出する(ステップS240)。具体的には、以下の〔数式23〕に従った処理を実行することにより、対象モデルの角度分布とレコードreに対応する規制画像の角度分布のユークリッド距離Da2(re)を算出する。ユークリッド距離Da2(re)は、MA次元ユークリッド空間内の2点の距離として求められる。   If it is determined in step S230 that the frequency distribution is matched, the frequency distribution matching unit 30 calculates the mutual Euclidean distance between the angular distribution calculated from the target model and the angular distribution of the restriction image extracted from the frequency distribution database 50. Is calculated (step S240). Specifically, the Euclidean distance Da2 (re) between the angular distribution of the target model and the angular distribution of the restriction image corresponding to the record re is calculated by executing processing according to the following [Equation 23]. The Euclidean distance Da2 (re) is obtained as a distance between two points in the MA dimensional Euclidean space.

〔数式23〕
Da2(re)=Σma=0,MA-1[{Hao(re,ma)−Ha(ma)}2/MA]1/2
[Formula 23]
Da2 (re) = Σma = 0, MA-1 [{Hao (re, ma) −Ha (ma)} 2 / MA] 1/2

上記〔数式23〕において、Σの添え字の“ma=0,MA−1”は、maが0からMA−1の全ての整数をとる場合について、後続の[・・・]1/2の総和を求めることを示している。 In the above [Equation 23], the subscript “ma = 0, MA-1” of Σ is the following [...] 1/2 in the case where ma takes all integers from 0 to MA-1. The sum is calculated.

次に、度数分布照合手段30は、ステップS240において算出された角度分布のユークリッド距離Da2(re)と、判定しきい値との比較を行う(ステップS250)。判定しきい値との比較による判定は、相関係数の場合とは逆になる。すなわち、ユークリッド距離Da2(re)が判定しきい値より小さい場合は、適合と判定し、ユークリッド距離Da2(re)が判定しきい値以上である場合は、不適合と判定する。判定しきい値としては、任意に設定可能であるが、例えば、0.5とすることができる。   Next, the frequency distribution matching unit 30 compares the Euclidean distance Da2 (re) of the angular distribution calculated in step S240 with the determination threshold (step S250). The determination by comparison with the determination threshold is opposite to the case of the correlation coefficient. That is, when the Euclidean distance Da2 (re) is smaller than the determination threshold value, it is determined as conforming, and when the Euclidean distance Da2 (re) is greater than or equal to the determination threshold value, it is determined as nonconforming. The determination threshold can be arbitrarily set, but can be set to 0.5, for example.

<3.第2の実施形態>
次に、第2の実施形態について説明する。上記第1の実施形態では、画像度数分布算出装置により事前に規制画像の度数分布を作成しておき、立体物造形用データ出力規制装置の度数分布データベースに登録しておくようにした。第2の実施形態では、規制画像そのものを規制画像データベースに登録しておき、規制画像からリアルタイムにその場で上記2種の度数分布を作成し、照合まで行う。
<3. Second Embodiment>
Next, a second embodiment will be described. In the first embodiment, the frequency distribution of the restriction image is created in advance by the image frequency distribution calculation device, and is registered in the frequency distribution database of the three-dimensional object formation data output restriction device. In the second embodiment, the restriction image itself is registered in the restriction image database, and the two types of frequency distributions are created on the spot from the restriction image in real time, and the process is performed up to collation.

<3.1.装置構成>
図14は、本発明第2の実施形態に係る立体物造形用データ出力規制装置の構成を示す機能ブロック図である。図14において、10はモデル度数分布算出手段、30は度数分布照合手段、40は対象モデル記憶手段、51は規制画像データベース、92は画像度数分布算出手段である。図14において、図3、図10と同等の機能を有するものについては、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
<3.1. Device configuration>
FIG. 14 is a functional block diagram illustrating a configuration of the three-dimensional object formation data output restriction device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 14, 10 is a model frequency distribution calculating unit, 30 is a frequency distribution matching unit, 40 is a target model storage unit, 51 is a regulated image database, and 92 is an image frequency distribution calculating unit. 14, components having functions equivalent to those in FIGS. 3 and 10 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

モデル度数分布算出手段10は、図10に示したものと同様、対象モデルに対して、距離の度数分布である距離分布と、角度の度数分布である角度分布を算出する処理を行う。画像度数分布算出手段92は、図3に示したものと同様、規制画像に対して、距離の度数分布である距離分布と、角度の度数分布である角度分布を算出する処理を行う。度数分布照合手段30は、図10に示したものと同様、対象モデルについて算出された距離分布、角度分布と、規制画像について算出された距離分布、角度分布をそれぞれ照合し、出力を規制すべきか否か、すなわち出力不適であるか出力適正であるかを判定する。   The model frequency distribution calculation means 10 performs a process of calculating a distance distribution that is a distance frequency distribution and an angle distribution that is an angle frequency distribution on the target model, as shown in FIG. The image frequency distribution calculation unit 92 performs a process of calculating a distance distribution that is a distance frequency distribution and an angle distribution that is an angle frequency distribution on the restriction image, as in the case illustrated in FIG. 3. Whether the frequency distribution matching means 30 should collate the distance distribution and angle distribution calculated for the target model with the distance distribution and angle distribution calculated for the restriction image, respectively, and regulate the output, as shown in FIG. Whether or not the output is appropriate or not is determined.

モデル度数分布算出手段10、画像度数分布算出手段92、度数分布照合手段30は、図9に示したCPU1が、記憶装置3に記憶されているプログラムを実行することにより実現される。対象モデル記憶手段40は、図10に示したものと同様、対象モデルを記憶した記憶手段であり、記憶装置3により実現される。   The model frequency distribution calculating means 10, the image frequency distribution calculating means 92, and the frequency distribution matching means 30 are realized by the CPU 1 shown in FIG. 9 executing a program stored in the storage device 3. The target model storage unit 40 is a storage unit that stores a target model, similar to that illustrated in FIG. 10, and is realized by the storage device 3.

規制画像データベース51は、規制画像を記憶した記憶手段であり、記憶装置3により実現される。   The restriction image database 51 is a storage unit that stores restriction images, and is realized by the storage device 3.

図14に示した各構成手段は、現実には図9に示したように、コンピュータおよびその周辺機器等のハードウェアに専用のプログラムを搭載することにより実現される。すなわち、コンピュータが、専用のプログラムに従って各手段の内容を実行することになる。   Each component shown in FIG. 14 is actually realized by installing a dedicated program on hardware such as a computer and its peripheral devices as shown in FIG. That is, the computer executes the contents of each means according to a dedicated program.

図9に示した記憶装置3には、CPU1を動作させ、コンピュータを、立体物造形用データ出力規制装置として機能させるための専用のプログラムが実装されている。この専用のプログラムを実行することにより、CPU1は、モデル度数分布算出手段10、画像度数分布算出手段92、度数分布照合手段30としての機能を実現することになる。また、記憶装置3は、対象モデル記憶手段40、規制画像データベース51として機能するだけでなく、立体物造形用データ出力規制装置としての処理に必要な様々なデータを記憶する。   The storage device 3 shown in FIG. 9 is mounted with a dedicated program for operating the CPU 1 and causing the computer to function as a three-dimensional object formation data output restriction device. By executing this dedicated program, the CPU 1 realizes functions as the model frequency distribution calculating unit 10, the image frequency distribution calculating unit 92, and the frequency distribution matching unit 30. The storage device 3 not only functions as the target model storage unit 40 and the restriction image database 51 but also stores various data necessary for processing as the three-dimensional object formation data output restriction device.

<3.2.処理動作>
次に、図14に示した立体物造形用データ出力規制装置の処理動作について説明する。図15は、図14に示した立体物造形用データ出力規制装置の処理概要を示すフローチャートである。まず、モデル度数分布算出手段10が、対象モデルについて、2種の度数分布である距離分布および角度分布を算出する(ステップS100)。次に、画像度数分布算出手段92が、規制画像について、2種の度数分布である距離分布および角度分布を算出する(ステップS300)。そして、算出された対象モデルの度数分布と、規制画像の度数分布との照合を行う(ステップS200)。ステップS300の画像度数分布の算出処理、ステップS200の度数分布の照合処理は、照合処理において、出力すべきでない(出力不適)と判定された場合か、全ての規制画像との照合において不適合となって、出力適正と判定された場合に終了する。ステップS100、ステップS200における処理は、図11に示したものと同様であるので詳細な説明は省略する。また、ステップS300における処理は、図4に示した度数分布の算出処理と同様であるので詳細な説明は省略する。
<3.2. Processing action>
Next, the processing operation of the three-dimensional object formation data output restriction device shown in FIG. 14 will be described. FIG. 15 is a flowchart showing an outline of processing of the three-dimensional object formation data output restriction device shown in FIG. 14. First, the model frequency distribution calculating means 10 calculates a distance distribution and an angle distribution, which are two types of frequency distributions, for the target model (step S100). Next, the image frequency distribution calculation unit 92 calculates a distance distribution and an angle distribution, which are two types of frequency distribution, for the restricted image (step S300). Then, the calculated frequency distribution of the target model is collated with the frequency distribution of the restriction image (step S200). The calculation processing of the image frequency distribution in step S300 and the matching processing of the frequency distribution in step S200 are incompatible when it is determined in the matching processing that the output should not be output (unsuitable for output) or in matching with all the regulated images. When it is determined that the output is appropriate, the process ends. The processing in step S100 and step S200 is the same as that shown in FIG. The processing in step S300 is the same as the frequency distribution calculation processing shown in FIG.

<4.距離分布と角度分布の有用性>
ここで、上記第1、第2の実施形態において、距離分布と角度分布の2種の度数分布を用いて照合を行うことの有用性について、説明の都合上、3種の3次元ポリゴンモデルの例を用いて説明するが、後述するように、各々2次元イラストで表現された2次元画像(図16・17の球体モデルを円形モデルとみなす)に対しても同様な説明が成立する。図16は、2つの球体モデルA、Bそれぞれに対して得られる距離分布と角度分布を示す図である。図16(a)は、球体モデルAを示し、図16(b)(c)は、それぞれ球体モデルAの距離分布、角度分布を示している。図16(d)は、球体モデルBを示し、図16(e)(f)は、それぞれ球体モデルBの距離分布、角度分布を示している。
<4. Usefulness of distance distribution and angular distribution>
Here, in the first and second embodiments described above, for the convenience of explanation, the usefulness of performing the collation using the two types of frequency distributions of the distance distribution and the angle distribution of the three types of three-dimensional polygon models. As will be described later, the same description holds true for two-dimensional images each represented by a two-dimensional illustration (the spherical models in FIGS. 16 and 17 are regarded as circular models). FIG. 16 is a diagram showing the distance distribution and the angular distribution obtained for each of the two spherical models A and B. 16A shows the sphere model A, and FIGS. 16B and 16C show the distance distribution and the angle distribution of the sphere model A, respectively. 16D shows the sphere model B, and FIGS. 16E and 16F show the distance distribution and angle distribution of the sphere model B, respectively.

図16(a)に示す球体モデルAは、内部に空洞がなく、中身が詰まった状態の球体モデルである。内部に空洞がない場合、図16(a)に右上向きの矢印で示すように全てのポリゴンの法線ベクトルは全て外側を向いている。図16(d)に示す球体モデルBは、内部に空洞がある球体モデルである。内部に空洞がある場合、図16(d)に示すようにポリゴンの法線ベクトルは外側(図中右上向き)を向くものと内側(図中左下向き)を向くものの双方が存在する。球体モデルA、球体モデルBのいずれも球体であるため、重心に相当する基準点は、球体の中心に位置する。図16(a)(d)において左右方向に延びる矢印は、基準点からポリゴンまでの距離を示している。   The sphere model A shown in FIG. 16A is a sphere model in which there is no cavity inside and the contents are clogged. When there is no cavity inside, all the normal vectors of all the polygons face outward as indicated by an arrow pointing upward in FIG. A sphere model B shown in FIG. 16D is a sphere model having a cavity inside. When there is a cavity inside, as shown in FIG. 16D, there are both normal vectors of polygons that face outward (toward the upper right in the figure) and those that face inward (toward the lower left in the figure). Since both the sphere model A and the sphere model B are spheres, the reference point corresponding to the center of gravity is located at the center of the sphere. In FIGS. 16A and 16D, the arrows extending in the left-right direction indicate the distance from the reference point to the polygon.

球体モデルAでは、基準点から等距離にポリゴンが分布しているため、図16(b)に示すように球体モデルAの距離分布は、一定の距離の分布だけが突出して高くなる。球体モデルBでは、外周部に厚みが存在するため、外側のポリゴンと内側のポリゴンでは、基準点からの距離がわずかに異なる。そのため、図16(e)に示すように球体モデルBの距離分布は、内側のポリゴンまでの距離と、外側のポリゴンまでの距離の2箇所だけが突出して高くなる。しかし、内側のポリゴンまでの距離と、外側のポリゴンまでの距離に大きな相違がないと、図16(e)の2個所のピークは同一位置に統合加算され、球体モデルAの距離分布と一致する分布となる。   In the sphere model A, since polygons are distributed equidistant from the reference point, the distance distribution of the sphere model A becomes higher with only a certain distance protruding as shown in FIG. In the sphere model B, since the outer peripheral portion has a thickness, the distance from the reference point is slightly different between the outer polygon and the inner polygon. Therefore, as shown in FIG. 16 (e), the distance distribution of the sphere model B increases with only two points protruding from the inner polygon and the outer polygon. However, if there is no significant difference between the distance to the inner polygon and the distance to the outer polygon, the two peaks in FIG. 16 (e) are integrated and added at the same position to match the distance distribution of the sphere model A. Distribution.

また、球体モデルAでは、空洞がなく中身が詰まった状態とするため、法線ベクトルは、基準点(この場合、球の中心)から外側を向く方向になっている。そのため、基準点からポリゴンまでのベクトルと、ポリゴンの法線ベクトルのなす角の角度分布は、図16(c)に示すように0°付近だけが突出して高くなる。球体モデルBでは、外側のポリゴンの法線ベクトルは、基準点(球の中心)から外側を向いているが、空洞を形成するために内側のポリゴンの法線ベクトルは基準点の方を向いている。そのため、角度分布は、図16(f)に示すように0°付近と180°付近の2箇所だけが突出して高くなる。   Further, in the sphere model A, the normal vector is in a direction from the reference point (in this case, the center of the sphere) to the outside in order to make a state in which there is no cavity and the contents are clogged. Therefore, the angular distribution of the angle formed by the vector from the reference point to the polygon and the normal vector of the polygon increases as shown in FIG. In the sphere model B, the normal vector of the outer polygon faces outward from the reference point (the center of the sphere), but in order to form a cavity, the normal vector of the inner polygon faces the reference point. Yes. For this reason, the angular distribution becomes high by protruding only at two locations near 0 ° and near 180 ° as shown in FIG.

図16(b)(e)に示すように、距離分布は双方とも所定の距離だけ突出して高くなった分布であり、大きな相違がない。そのため、球体モデルAと球体モデルBの照合を、距離分布のみを用いて行った場合、適合する(類似する)と判定されてしまう可能性が高まる。しかし、図16(c)(f)に示すように、角度分布では、180°付近の分布が大きく異なる。このため、球体モデルAと球体モデルBの照合を、角度分布を用いて行うことにより、両者が相違すると判定することができる。   As shown in FIGS. 16 (b) and 16 (e), the distance distribution is a distribution that protrudes by a predetermined distance and becomes high, and there is no significant difference. Therefore, when collation of the sphere model A and the sphere model B is performed using only the distance distribution, there is a high possibility that the sphere model A and the sphere model B are determined to be compatible (similar). However, as shown in FIGS. 16C and 16F, in the angular distribution, the distribution around 180 ° is greatly different. For this reason, it can determine with both differing by performing collation of spherical model A and spherical model B using angle distribution.

距離分布と角度分布の2種の度数分布を用いて照合を行うことの有用性についてもう2つ目の例を用いて説明する。図17は、2つの球体モデルB、Cそれぞれに対して得られる距離分布と角度分布を示す図である。図17(a)は、球体モデルBを示し、図17(b)(c)は、それぞれ球体モデルBの距離分布、角度分布を示している。図17(a)〜(c)は、図16(d)〜(f)と同一である。図17(d)は、球体モデルCを示し、図17(e)(f)は、それぞれ球体モデルCの距離分布、角度分布を示している。   The usefulness of performing collation using two types of frequency distributions, distance distribution and angle distribution, will be described using a second example. FIG. 17 is a diagram showing the distance distribution and the angular distribution obtained for each of the two spherical models B and C. FIG. 17A shows the sphere model B, and FIGS. 17B and 17C show the distance distribution and the angle distribution of the sphere model B, respectively. 17A to 17C are the same as FIGS. 16D to 16F. FIG. 17D shows the sphere model C, and FIGS. 17E and 17F show the distance distribution and angle distribution of the sphere model C, respectively.

図17(d)に示す球体モデルCは、球体モデルBよりも外周部分が厚く、空洞の体積が小さい球体モデルである。内部に空洞があるため、球体モデルBと同様、図17(d)に示すようにポリゴンの法線ベクトルは外側と内側の双方を向いている。球体モデルB、球体モデルCのいずれも球体であるため、重心に相当する基準点は、球体の中心に位置する。図17(d)において左右方向に延びる大小の矢印は、それぞれ基準点から外側のポリゴン、内側のポリゴンまでの距離を示している。   A sphere model C shown in FIG. 17D is a sphere model having a thicker outer peripheral portion and a smaller volume of the cavity than the sphere model B. Since there is a cavity inside, the normal vector of the polygon faces both the outside and the inside as shown in FIG. Since both the sphere model B and the sphere model C are spheres, the reference point corresponding to the center of gravity is located at the center of the sphere. In FIG. 17D, large and small arrows extending in the left-right direction indicate the distances from the reference point to the outer polygon and the inner polygon, respectively.

球体モデルBでは、外側のポリゴンの法線ベクトルは、基準点(球の中心)から外側を向いているが、空洞を形成するために内側のポリゴンの法線ベクトルは基準点の方を向いている。そのため、角度分布は、図17(c)に示すように0°付近と180°付近の2箇所だけが突出して高くなる。球体モデルCでも、外側のポリゴンの法線ベクトルは、基準点(球の中心)から外側を向いているが、空洞を形成するために内側のポリゴンの法線ベクトルは基準点の方を向いている。そのため、角度分布は、図17(f)に示すように0°付近と180°付近の2箇所だけが突出して高くなる。外側の方が、表面積が大きく、ポリゴンの総面積も大きくなるため、0°付近の分布の方が180°付近の分布よりも大きくなる。   In the sphere model B, the normal vector of the outer polygon faces outward from the reference point (the center of the sphere), but in order to form a cavity, the normal vector of the inner polygon faces the reference point. Yes. Therefore, as shown in FIG. 17 (c), the angular distribution becomes high by protruding only at two locations near 0 ° and 180 °. Even in the sphere model C, the normal vector of the outer polygon faces outward from the reference point (the center of the sphere), but the normal vector of the inner polygon faces the reference point in order to form a cavity. Yes. For this reason, the angular distribution becomes high by protruding only at two locations near 0 ° and 180 ° as shown in FIG. Since the outer surface area is larger and the total area of the polygon is larger, the distribution near 0 ° is larger than the distribution near 180 °.

球体モデルBでは、外周部に薄い層が存在するため、外側のポリゴンと内側のポリゴンでは、基準点からの距離がわずかに異なる。そのため、図17(b)に示すように球体モデルBの距離分布は、内側のポリゴンまでの距離と、外側のポリゴンまでの距離の2箇所だけが突出して高くなる。しかし、内側のポリゴンまでの距離と、外側のポリゴンまでの距離に大きな相違がないため、突出した2箇所は接近している。球体モデルCでは、外周部に厚い層が存在するため、外側のポリゴンと内側のポリゴンでは、基準点からの距離が大きく異なる。そのため、図17(e)に示すように球体モデルCの距離分布は、内側のポリゴンまでの距離と、外側のポリゴンまでの距離の2箇所だけが突出して高くなる。しかし、内側のポリゴンまでの距離と、外側のポリゴンまでの距離に大きな相違があるため、突出した2箇所が離れている。   In the sphere model B, since a thin layer exists on the outer periphery, the distance from the reference point is slightly different between the outer polygon and the inner polygon. For this reason, as shown in FIG. 17B, the distance distribution of the sphere model B increases with only two points protruding from the inner polygon and the outer polygon. However, since there is no significant difference between the distance to the inner polygon and the distance to the outer polygon, the two protruding portions are close to each other. In the sphere model C, since a thick layer exists on the outer periphery, the distance from the reference point is greatly different between the outer polygon and the inner polygon. For this reason, as shown in FIG. 17E, the distance distribution of the spherical model C becomes high with only two points protruding from the distance to the inner polygon and the distance to the outer polygon. However, since there is a large difference between the distance to the inner polygon and the distance to the outer polygon, the two protruding portions are separated.

図17(c)(f)に示すように、角度分布は双方とも0°付近と180°付近の2箇所だけが突出して高くなった分布であり、大きな相違がない。そのため、球体モデルBと球体モデルCの照合を、角度分布のみを用いて行った場合、適合する(類似する)と判定されてしまう可能性が高まる。しかし、図17(b)(e)に示すように、距離分布では、内側のポリゴンまでの距離の分布が大きく異なる。このため、球体モデルBと球体モデルCの照合を、距離分布を用いて行うことにより、両者が相違すると判定することができる。図16、図17に示した2つの例のように、角度分布と距離分布の2種の度数分布を用いることにより、2つのポリゴンモデルが大きく相違するか否かの判定をより確実に行うことが可能となる。
上記は3次元ポリゴンモデルを例に用いて説明してきたが、規制画像のような2次元画像に対しても同様な説明が成り立つ。図16(a)(d)と図17(d)に2次元的に図示されているように、図16(a)は、内部が塗りつぶされた円形画像、図16(d)は、縁取りされた円形画像、図17(d)は、太く縁取りされた円形画像と仮定し、これらを規制画像とみなして、前述した第1、第2の実施形態の方法で距離分布と角度分布の2種の度数分布を算出しても、各々図16(b)(c)、図16(e)(f)および図17(e)(f)と類似した結果になる(ただし、後述するように球体モデルと円形モデルの角度分布は完全には一致しない)。球体モデルA、球体モデルBおよび球体モデルCが不透明体の場合、3種の球体モデルの差は2次元投影画像では確認できず、いずれも内部が塗りつぶされた円形イラスト画像から変換された度数分布と類似した結果になる。しかし、内部が塗りつぶされた円形イラスト画像、縁取りされた円形イラスト画像および太く縁取りされた円形イラスト画像の各々から変換された度数分布は、球体モデルA、球体モデルBおよび球体モデルCから変換された度数分布と各々適合し、3種の円形イラスト画像と照合すれば、3種の球体モデルを識別することができる。
As shown in FIGS. 17 (c) and 17 (f), the angular distributions are distributions in which only two portions near 0 ° and 180 ° protrude and become high, and there is no significant difference. Therefore, when collation between the sphere model B and the sphere model C is performed using only the angular distribution, there is a high possibility that the sphere model B and the sphere model C are determined to be compatible (similar). However, as shown in FIGS. 17B and 17E, in the distance distribution, the distribution of the distance to the inner polygon is greatly different. For this reason, by comparing the spherical model B and the spherical model C using the distance distribution, it can be determined that the two are different. As in the two examples shown in FIGS. 16 and 17, it is possible to more reliably determine whether or not the two polygon models are significantly different by using two types of frequency distributions, an angle distribution and a distance distribution. Is possible.
Although the above has been described using a three-dimensional polygon model as an example, the same description holds for a two-dimensional image such as a restriction image. As shown two-dimensionally in FIGS. 16 (a), 16 (d) and 17 (d), FIG. 16 (a) is a circular image with a solid interior, and FIG. 16 (d) is bordered. The circular image, FIG. 17 (d), is assumed to be a circular image with a thick border, and these are regarded as restricted images. 16 (b), (c), FIGS. 16 (e), (f), and FIGS. 17 (e), (f), the results are similar to those shown in FIGS. The angular distribution of the model and the circular model is not exactly the same). When the sphere model A, sphere model B, and sphere model C are opaque, the difference between the three sphere models cannot be confirmed in the two-dimensional projection image. Results in similar results. However, the frequency distribution converted from each of the circular illustration image with a filled interior, the circular illustration image with a border, and the circular illustration image with a thick outline is converted from the sphere model A, the sphere model B, and the sphere model C. Three types of sphere models can be identified by matching with the frequency distribution and matching with the three types of circular illustration images.

<5.3Dプリンタへのデータ出力>
上記ステップS200において、度数分布照合手段30により“出力を規制すべきでない(出力適正)”と判定された場合には、立体物造形装置である3Dプリンタ7へ対象モデルを出力する。一方、度数分布照合手段30により“出力を規制すべきである(出力不適)”と判定された場合には、立体物造形装置である3Dプリンタ7へ対象モデルを出力しない。また、出力適正か出力不適かの判定に時間がかかる場合には、3Dプリンタ7に対象モデルを出力し、3Dプリンタ7の出力処理(立体物造形処理)と並行して出力適正か出力不適かの判定を行い、出力不適である場合に出力中止命令を3Dプリンタ7に出力するようにしてもよい。この際、利用者から見れば、対象モデルの出力という一つの命令を行うことにより、3Dプリンタにおける立体物造形処理が開始されることが確認できるだけで、並行して出力適正か出力不適かの判定のための処理の実行が開始されることは気付かない。
<Data output to 5.3D printer>
In step S200, when the frequency distribution matching unit 30 determines that “the output should not be restricted (output is appropriate)”, the target model is output to the 3D printer 7 which is a three-dimensional object forming apparatus. On the other hand, if the frequency distribution matching unit 30 determines that “the output should be regulated (output inappropriate)”, the target model is not output to the 3D printer 7 which is a three-dimensional object forming apparatus. If it takes a long time to determine whether output is appropriate or not, whether the target model is output to the 3D printer 7 and whether the output is appropriate or inappropriate in parallel with the output process (three-dimensional object modeling process) of the 3D printer 7. If the output is unsuitable, an output stop command may be output to the 3D printer 7. At this time, from the user's point of view, it is only possible to confirm that the three-dimensional object shaping process in the 3D printer is started by issuing a single command to output the target model. I do not notice that the execution of the process for is started.

<6.ポリゴン削減処理>
図11に示したステップS100の度数分布の算出処理に先立って、対象モデルのポリゴン数の削減を行うポリゴン削減処理を行うようにしてもよい。事前に重要度の低いポリゴンの削減を行っておくことにより、ポリゴンモデルの微細形状の相違を許容して高速に出力が適正か否かの判定を行うことが可能となる。以下に、度数分布の算出処理に先立つポリゴン削減処理について説明する。ポリゴン削減処理は、図9に示したCPU1が記憶装置3に記憶されたプログラムを実行することにより実現されるポリゴン削減手段により行われる。
<6. Polygon reduction processing>
Prior to the frequency distribution calculation processing in step S100 shown in FIG. 11, polygon reduction processing for reducing the number of polygons of the target model may be performed. By reducing polygons with low importance in advance, it is possible to determine whether or not the output is appropriate at high speed while allowing a difference in the fine shape of the polygon model. The polygon reduction process prior to the frequency distribution calculation process will be described below. Polygon reduction processing is performed by polygon reduction means realized by the CPU 1 shown in FIG. 9 executing a program stored in the storage device 3.

図18は、ポリゴン削減手段によるポリゴン削除の基本原理を示す図である。ポリゴン集合は、現実には、空間における3次元の値をもつポリゴン群であるが、図18の例では、説明の便宜上、2次元の値をもつポリゴン群を示している。図18(a)の例では、削除前、18個のポリゴンからなるポリゴン群を示している。   FIG. 18 is a diagram showing the basic principle of polygon deletion by the polygon reduction means. The polygon set is actually a polygon group having a three-dimensional value in space, but the example of FIG. 18 shows a polygon group having a two-dimensional value for convenience of explanation. In the example of FIG. 18A, a polygon group composed of 18 polygons is shown before deletion.

図19は、ポリゴン削減手段によるポリゴン削減処理の詳細を示すフローチャートである。まず、ポリゴン削減手段は、対象モデルを構成する全ポリゴンを対象として、各ポリゴンの面積および周長を算出する(ステップS11)。次に、ポリゴン削減手段は、算出された面積と周長を乗じた値が最小となるポリゴンを削除対象ポリゴンとして選定する(ステップS12)。図18の例では、図18(b)に示すように、3個の頂点E、J、Kで構成されるポリゴンEJKが削除対象ポリゴンとして選定される。   FIG. 19 is a flowchart showing details of polygon reduction processing by the polygon reduction means. First, the polygon reduction means calculates the area and perimeter of each polygon for all polygons constituting the target model (step S11). Next, the polygon reduction means selects a polygon having a minimum value obtained by multiplying the calculated area and circumference as a polygon to be deleted (step S12). In the example of FIG. 18, as shown in FIG. 18B, a polygon EJK composed of three vertices E, J, and K is selected as a deletion target polygon.

続いて、ポリゴン削減手段は、削除対象ポリゴンの3辺のうち最短の1辺を削除対象辺として選定し、選定した削除対象辺の中点を算出する(ステップS13)。図18の例では、図18(c)に示すように、削除対象ポリゴンEJKの辺JKが削除対象辺として選定される。さらに、辺JKの中点Oが算出される。   Subsequently, the polygon reduction means selects the shortest one of the three sides of the deletion target polygon as the deletion target side, and calculates the midpoint of the selected deletion target side (step S13). In the example of FIG. 18, as shown in FIG. 18C, the side JK of the deletion target polygon EJK is selected as the deletion target side. Further, the midpoint O of the side JK is calculated.

次に、ポリゴン削減手段は、削除対象ポリゴンを削除する(ステップS14)。これによりポリゴン数が1つ削減されることになる。次に、ポリゴン削減手段は、削除対象ポリゴンの削除対象辺と頂点を共有していた削除頂点共有ポリゴンを順次選定する(ステップS15)。削除対象ポリゴンの削除対象辺と2頂点を共有(すなわち辺を共有)している削除頂点共有ポリゴンが選定された場合には、ポリゴン削減手段は、その削除頂点共有ポリゴンを削除する(ステップS16)。図18の例では、3個の頂点J、K、Nで構成されるポリゴンJKNが削除される。これによりさらにポリゴン数が1つ削減されることになる。   Next, the polygon reduction means deletes the deletion target polygon (step S14). As a result, the number of polygons is reduced by one. Next, the polygon reduction means sequentially selects the deleted vertex shared polygon that shared the vertex with the deletion target side of the deletion target polygon (step S15). When a deleted vertex shared polygon is selected that shares two vertices with the deletion target side of the polygon to be deleted (that is, the side is shared), the polygon reduction means deletes the deleted vertex shared polygon (step S16). . In the example of FIG. 18, a polygon JKN composed of three vertices J, K, and N is deleted. This further reduces the number of polygons by one.

削除対象ポリゴンの削除対象辺と1頂点を共有している削除頂点共有ポリゴンが選定された場合には、ポリゴン削減手段は、共有頂点をステップS13で算出された中点に補正し、面積および周長を再算出する(ステップS17)。図18の例では、図18(c)と図18(d)を比較するとわかるように、ポリゴンEHJ→ポリゴンEHO、ポリゴンEFK→ポリゴンEFO、ポリゴンHJM→ポリゴンHOM、ポリゴンJMN→ポリゴンOMN、ポリゴンFKN→ポリゴンFONに変更される。この結果、図18の例においては、図18(a)の時点で18個あったポリゴンが、図18(d)の時点では16個に削減される。   When a deleted vertex shared polygon that shares one vertex with the deletion target side of the deletion target polygon is selected, the polygon reduction means corrects the shared vertex to the midpoint calculated in step S13, and calculates the area and the circumference. The length is recalculated (step S17). In the example of FIG. 18, as can be seen by comparing FIG. 18C and FIG. 18D, polygon EHJ → polygon EHO, polygon EFK → polygon EFO, polygon HJM → polygon HOM, polygon JMN → polygon OMN, and polygon FKN. → Changed to polygon FON. As a result, in the example of FIG. 18, 18 polygons at the time of FIG. 18 (a) are reduced to 16 at the time of FIG. 18 (d).

ステップS15〜ステップS17の処理を終えたら、ポリゴン削減手段は、削減後の全ポリゴン数が、設定された目標値以下となっているか否かを判定する(ステップS18)。目標値としては、事前に任意の値を設定することができる。判定の結果、全ポリゴン数が目標値以下となっていない場合は、ステップS12に戻って、ポリゴン削減手段は、残っているポリゴンの中から、面積と周長を乗じた値が最小となるポリゴンを削除対象ポリゴンとして選定する。ステップS18における判定の結果、全ポリゴン数が目標値以下である場合は、ポリゴン削減処理を終了する。図19のフローチャートに従った処理を実行することにより、設定された目標値以下になるように、ポリゴン数が削減されることになる。   When the processing of step S15 to step S17 is completed, the polygon reduction means determines whether the total number of polygons after the reduction is equal to or less than the set target value (step S18). As the target value, an arbitrary value can be set in advance. If the total number of polygons is not less than or equal to the target value as a result of the determination, the process returns to step S12, and the polygon reduction means selects the polygon with the smallest value obtained by multiplying the area and circumference from the remaining polygons. Are selected as polygons to be deleted. If the result of determination in step S18 is that the total number of polygons is less than or equal to the target value, the polygon reduction process is terminated. By executing the processing according to the flowchart of FIG. 19, the number of polygons is reduced so as to be equal to or less than the set target value.

<7.対象モデル分割処理>
図11に示した度数分布の算出処理に先立ち、対象モデルの分割を行う対象モデル分割処理を行うようにしてもよい。事前に対象モデルの分割を行っておくことにより、規制モデルと対象モデルとで互いに部品構成が異なる場合でも適切に出力が適正か否かの判断を行うことが可能となる。以下に、度数分布の算出処理に先立つ対象モデル分割処理について説明する。対象モデル分割処理は、図1に示したCPU1が記憶装置3に記憶されたプログラムを実行することにより実現される対象モデル分割手段により行われる。
<7. Target model division processing>
Prior to the frequency distribution calculation process shown in FIG. 11, a target model dividing process for dividing the target model may be performed. By dividing the target model in advance, it is possible to appropriately determine whether or not the output is appropriate even when the restriction model and the target model have different component configurations. The target model division process prior to the frequency distribution calculation process will be described below. The target model dividing process is performed by a target model dividing unit realized by the CPU 1 shown in FIG. 1 executing a program stored in the storage device 3.

図20は、対象モデル分割手段による対象モデル分割処理の詳細を示すフローチャートである。対象モデル分割手段は、まず、初期設定を行う(ステップS21)。具体的には、読み込んだ対象モデルのポリゴン集合を構成するポリゴン数P、ポリゴンを特定する変数p(p=0,・・・,P−1)、探索ステータスS(p)、グループ属性G(p)、グループを特定する変数g、探索ステータス示す変数sを設定する。探索ステータスS(p)は、0以上の整数値をとる。S(p)=0はポリゴンpがグループに未分類の状態、S(p)>0はS(p)回目に実行されるステップS22においてポリゴンpがグループ属性G(p)に分類された状態を示す。さらに、ステップS21においては、p=0,・・・,P−1の全てのpについてS(p)=G(p)=0、g=1、s=1と初期設定する。   FIG. 20 is a flowchart showing details of the target model dividing process by the target model dividing means. The target model dividing unit first performs initial setting (step S21). Specifically, the number of polygons P constituting the polygon set of the read target model, variables p (p = 0,..., P−1) for specifying polygons, search status S (p), group attribute G ( p), a variable g for specifying a group and a variable s indicating a search status are set. The search status S (p) takes an integer value of 0 or more. S (p) = 0 is a state in which the polygon p is not classified into groups, and S (p)> 0 is a state in which the polygon p is classified into the group attribute G (p) in step S22 executed for the S (p) th time. Indicates. Further, in step S21, all p of p = 0,..., P−1 are initialized as S (p) = G (p) = 0, g = 1, and s = 1.

次に、全ポリゴンより、S(p)=G(p)=0となるポリゴンpを1つ抽出する(ステップS22)。初期状態では、全てS(p)=G(p)=0であるので、初回は必ずp=0のポリゴンの抽出が行われる。ステップS22において、S(p)=G(p)=0となるポリゴンpが存在しない場合、すなわち、全てのp=0,・・・,P−1について、S(p)>0である場合、g−1個のグループに分離でき、対象モデルをg−1個の部分対象モデルに分割できたものとして対象モデル分割処理を終了する。なお、ステップS22において、S(p)<0である状態は存在しないため、S(p)は“0”か正の値のいずれかの状態である。S(p)=G(p)=0となるポリゴンpが抽出できた場合は、抽出したポリゴンpに対応する探索ステータスS(p)=s、グループ属性G(p)=gに設定する。さらに、更新をカウントする変数である更新カウンタc=0に設定する。   Next, one polygon p satisfying S (p) = G (p) = 0 is extracted from all the polygons (step S22). Since S (p) = G (p) = 0 in the initial state, polygons with p = 0 are always extracted at the first time. In step S22, when there is no polygon p satisfying S (p) = G (p) = 0, that is, when S (p)> 0 for all p = 0,..., P−1. , The target model dividing process is terminated assuming that the target model can be divided into g-1 groups and the target model can be divided into g-1 partial target models. In step S22, since there is no state where S (p) <0, S (p) is either “0” or a positive value. When a polygon p satisfying S (p) = G (p) = 0 can be extracted, the search status S (p) = s and the group attribute G (p) = g corresponding to the extracted polygon p are set. Further, an update counter c = 0, which is a variable for counting updates, is set.

ステップS22において、S(p)=G(p)=0となるポリゴンpを1つ抽出し、抽出したポリゴンpに対応する探索ステータスS(p)=s、グループ属性G(p)=gに設定した場合は、全ポリゴンより、S(q)=sとなるポリゴンqを1つ抽出する(ステップS23)。qはポリゴンを特定する変数であり、ポリゴンpと同様、q=0,・・・,P−1内のいずれかの整数値をとる。S(q)=sとなるポリゴンqが複数存在する場合は、例えばqの値が最も小さいものを抽出する。   In step S22, one polygon p satisfying S (p) = G (p) = 0 is extracted, and the search status S (p) = s and group attribute G (p) = g corresponding to the extracted polygon p are set. If set, one polygon q satisfying S (q) = s is extracted from all polygons (step S23). q is a variable for specifying a polygon, and takes an integer value in q = 0,... When there are a plurality of polygons q with S (q) = s, for example, the one having the smallest value of q is extracted.

ステップS23において、S(q)=sとなるポリゴンqを1つ抽出した場合、全ポリゴンより、抽出されたポリゴンqと辺を共有する隣接ポリゴンr1、r2、r3の3つを探索の上、探索された3つの隣接ポリゴンr1、r2、r3の中でS(r)=G(r)=0を満たすポリゴンrに対して、それぞれ探索ステータスS(r)=s+1、グループ属性G(r)=gに設定し、併せてcの値をc←c+1と更新する(ステップS24)。rはr1、r2、r3のいずれかのポリゴンを特定する変数であり、ポリゴンp、qと同様、r=0,・・・,P−1内のいずれかの整数値をとる。“ポリゴンqと隣接ポリゴンrの辺を共有する”とは、ポリゴンqの2頂点とポリゴンrの2頂点が同一であることを意味する。すなわち、隣接ポリゴンrのいずれか1つの辺はポリゴンqのいずれか1つの辺と同一になる。   When one polygon q satisfying S (q) = s is extracted in step S23, three polygons r1, r2, and r3 that share sides with the extracted polygon q are searched from all the polygons. For the polygon r satisfying S (r) = G (r) = 0 among the three searched neighboring polygons r1, r2, r3, the search status S (r) = s + 1 and the group attribute G (r), respectively. = G, and the value of c is updated to c ← c + 1 (step S24). r is a variable for specifying one of the polygons r1, r2, and r3, and takes any integer value in r = 0,..., P−1, similarly to the polygons p and q. “Sharing sides of polygon q and adjacent polygon r” means that two vertices of polygon q and two vertices of polygon r are the same. That is, any one side of the adjacent polygon r is the same as any one side of the polygon q.

本実施形態では、ポリゴンが三角形であるので、ポリゴンを構成する3つの辺に対して、各々1辺を共有する隣接ポリゴンは必ず3つ存在する。コンピュータグラフィックで画面表示する場合にはこの条件が満足されなくても支障ないが、3Dプリンタで出力する場合は、物理的に造形物を形成できなくなるため、この条件は必須要件になる(もし満足されない場合はエラー警告が出され、プリンタ出力が実行されないのが一般的である。)。抽出された3つの隣接ポリゴンの中で、S(r)=G(r)=0を満たすポリゴンrについては、それぞれ探索ステータスS(r)=s+1、グループ属性G(r)=g、c←c+1に設定する。   In the present embodiment, since the polygon is a triangle, there are always three adjacent polygons that share one side with respect to the three sides constituting the polygon. If this condition is not satisfied when the screen is displayed with computer graphics, there is no problem even if this condition is not satisfied. However, if the output is performed with a 3D printer, it becomes impossible to physically form a modeled object. If not, an error warning is issued and the printer output is generally not executed.) Among the three extracted adjacent polygons, for the polygon r satisfying S (r) = G (r) = 0, search status S (r) = s + 1, group attribute G (r) = g, c ← Set to c + 1.

そして、ステップS23に戻って、全ポリゴンよりS(q)=sとなるポリゴンqが他にも存在する場合、更に1つ抽出し、同様にステップS24を実行する。即ち、ステップS23とステップS24の処理を繰り返すことにより、対象モデル中、S(q)=sとなるポリゴン全てについて、ステップS24の処理を実行する。ステップS23において、S(q)=sとなるポリゴンqが存在しない場合、すなわち、全てのS(q)=sとなるポリゴンqについて、3つの隣接ポリゴンを探索したら、探索ステータス示す変数sを1インクリメント(s←s+1)する(ステップS25)。   Then, returning to step S23, if there is another polygon q with S (q) = s from all the polygons, one more is extracted, and step S24 is executed in the same manner. That is, by repeating the processing of step S23 and step S24, the processing of step S24 is executed for all the polygons for which S (q) = s in the target model. In step S23, when there is no polygon q satisfying S (q) = s, that is, when three adjacent polygons are searched for all the polygons q satisfying S (q) = s, the variable s indicating the search status is set to 1. Increment (s ← s + 1) (step S25).

次に、更新カウンタc=0であるか否かを判定する(ステップS26)。判定の結果、c=0でない場合は、ステップS24においてポリゴンqと隣接する3つのポリゴンの中でS(r)=G(r)=0を満たすポリゴンrが少なくとも1つは存在していたことを意味するので、他にも同一のグループgに含めるべきグループ属性が未定義であるポリゴンpが存在しないか、ステップS22に戻って、全ポリゴンより、S(p)=G(p)=0となるポリゴンpを更に探索し、もし存在すれば1つ抽出し、抽出したポリゴンpに対応する探索ステータスS(p)=s、グループ属性G(p)=g、更新カウンタc=0に設定する。そして、上述のように、ステップS23およびステップS24の処理ループに進み全てのS(q)=sとなるポリゴンqについて3つの隣接ポリゴンを探索する処理を繰り返す。   Next, it is determined whether or not the update counter c = 0 (step S26). As a result of the determination, if c = 0 is not satisfied, at least one polygon r satisfying S (r) = G (r) = 0 exists among the three polygons adjacent to the polygon q in step S24. Therefore, there is no other polygon p with an undefined group attribute to be included in the same group g, or the process returns to step S22, and S (p) = G (p) = 0 from all the polygons. Further search is made for the polygon p that becomes, and if it exists, one is extracted, and the search status S (p) = s, group attribute G (p) = g, and update counter c = 0 corresponding to the extracted polygon p are set. To do. Then, as described above, the process goes to the processing loop of step S23 and step S24, and the process of searching for three adjacent polygons for all the polygons q where S (q) = s is repeated.

このようにして、ステップS22〜ステップS25の処理を繰り返して実行し、ステップS26における判定の結果、更新カウンタc=0である場合、即ちステップS24においてポリゴンqと隣接する3つのポリゴンのいずれもが既に同一のグループgに設定され、グループgに含めるべきS(r)=G(r)=0を満たすグループ属性が未定義ポリゴンrが全く存在しない場合はグループgへの分類は終了したとみなし、次のグループg+1への分類に移行するため、グループを特定する変数gを1インクリメント(g←g+1)する(ステップS27)。そしてステップS22に戻り、新たなグループgへの分類を同様に行う。もし、ステップS22において、S(p)=G(p)=0となるグループ属性が未定義のポリゴンpが見つからなかった場合、全P個のポリゴンのグループ属性はいずれかの値に設定されていることから、分類処理が終了したとみなすことができる。その際、ステップS27で更新されたグループgはいずれのポリゴンのグループ属性として設定されていないことから、全P個のポリゴンはg−1個のグループに分類されたことになる。   In this way, the processes in steps S22 to S25 are repeatedly executed, and when the update counter c = 0 as a result of the determination in step S26, that is, all three polygons adjacent to the polygon q in step S24 are detected. If there is no undefined polygon r that is already set to the same group g and does not have any group attribute satisfying S (r) = G (r) = 0 to be included in the group g, it is considered that the classification to the group g is completed. In order to shift to the next group g + 1, the variable g for specifying the group is incremented by 1 (g ← g + 1) (step S27). Then, the process returns to step S22, and classification into a new group g is similarly performed. If, in step S22, no polygon p having an undefined group attribute with S (p) = G (p) = 0 is found, the group attribute of all P polygons is set to any value. Therefore, it can be considered that the classification process has been completed. At this time, since the group g updated in step S27 is not set as the group attribute of any polygon, all P polygons are classified into g-1 groups.

図20のフローチャートに従った処理を実行することにより、全P個のポリゴンが、2頂点を共有して連結するポリゴン集合ごとにグループに分類される。この分類されたグループが、部分対象モデルとなる。図20の例では、対象モデルの各ポリゴンは、g−1個の部分対象モデルのいずれかに属することになる。この結果、対象モデルはg−1個の部分対象モデルに分割される。   By executing the processing according to the flowchart of FIG. 20, all P polygons are classified into groups for each polygon set that is connected by sharing two vertices. This classified group becomes a partial target model. In the example of FIG. 20, each polygon of the target model belongs to one of g−1 partial target models. As a result, the target model is divided into g-1 partial target models.

度数分布の算出処理に先立って行われる、ポリゴン削減手段によるポリゴン削減処理、対象モデル分割手段による対象モデル分割処理は、どちらの順序で行ってもよい。できれば、ポリゴン削減処理を行った後に、対象モデル分割処理を行う方が効率的である。また、ポリゴン削減処理、対象モデル分割処理の双方でなく、どちらか一方のみを行うようにしてもよい。   The polygon reduction process by the polygon reduction unit and the target model division process by the target model division unit, which are performed prior to the frequency distribution calculation process, may be performed in either order. If possible, it is more efficient to perform the target model division process after performing the polygon reduction process. Further, only one of the polygon reduction process and the target model division process may be performed.

<8.規制画像および規制モデルの度数分布算出および登録について>
変形例として、度数分布照合手段30を備えた立体物造形用データ出力規制装置とは別の場所で、規制画像および規制モデルに対して算出された距離分布および角度分布を、立体物造形用データ出力規制装置にネットワークを介して送信して登録するようにしてもよい。
<8. Calculation and registration of regulatory image and regulatory model frequency distribution>
As a modified example, the distance distribution and the angle distribution calculated with respect to the restriction image and the restriction model at the place different from the three-dimensional object formation data output restriction device including the frequency distribution matching unit 30 are used as the three-dimensional object formation data. You may make it transmit and register to an output control apparatus via a network.

図21は、変形例における立体物造形用データ出力規制装置を含む立体物造形システムのハードウェア構成図である。図21に示した立体物造形システムにおいて、立体物造形用データ出力規制装置101は、図9に示した立体物造形用データ出力規制装置100の構成に、インターネット等の公衆ネットワークと通信するためのネットワーク通信部8を備えた構成となっている。画像度数分布算出装置301は、汎用のコンピュータで実現することができ、図21に示すように、CPU(Central Processing Unit)1aと、コンピュータのメインメモリであるRAM(Random Access Memory)2aと、CPU1aが実行するプログラムやデータを記憶するためのハードディスク、フラッシュメモリ等の大容量の記憶装置3aと、キーボード、マウス等のキー入力I/F(インターフェース)4aと、データ記憶媒体等の外部装置とデータ通信するためのデータ入出力I/F(インターフェース)5aと、液晶ディスプレイ等の表示デバイスである表示部6aと、インターネット等の公衆ネットワークと通信するためのネットワーク通信部8aを備え、互いにバスを介して接続されている。立体物造形用データ出力規制装置101のネットワーク通信部8と画像度数分布算出装置301のネットワーク通信部8aは互いに通信を行い、画像度数分布算出装置301から立体物造形用データ出力規制装置101へ規制画像に対して算出された2種の度数分布の送信を行うことが可能になっている。   FIG. 21 is a hardware configuration diagram of a three-dimensional object formation system including a three-dimensional object formation data output restriction device according to a modification. In the three-dimensional object modeling data output system shown in FIG. 21, the three-dimensional object modeling data output restriction device 101 communicates with the public network such as the Internet in the configuration of the three-dimensional object shaping data output restriction device 100 shown in FIG. 9. The network communication unit 8 is provided. The image frequency distribution calculation device 301 can be realized by a general-purpose computer. As shown in FIG. 21, a CPU (Central Processing Unit) 1a, a RAM (Random Access Memory) 2a that is a main memory of the computer, and a CPU 1a A large-capacity storage device 3a such as a hard disk or flash memory for storing programs and data executed by the computer, a key input I / F (interface) 4a such as a keyboard and a mouse, and an external device such as a data storage medium and data A data input / output I / F (interface) 5a for communication, a display unit 6a, which is a display device such as a liquid crystal display, and a network communication unit 8a for communicating with a public network such as the Internet, are connected via a bus. Connected. The network communication unit 8 of the three-dimensional object formation data output restriction device 101 and the network communication unit 8a of the image frequency distribution calculation device 301 communicate with each other, and the image frequency distribution calculation device 301 restricts to the three-dimensional object formation data output restriction device 101. It is possible to transmit two types of frequency distribution calculated for an image.

図21では、立体物造形用データ出力規制装置101と3Dプリンタ7は分離した形態で示されているが、現在市販されている殆どの3Dプリンタ製品には立体物造形用データ出力規制装置101の構成要素である、CPU1、RAM2、記憶装置3、キー入力I/F4(汎用コンピュータ向けキーボード・マウスではなく、テンキーレベルの数種のボタン)、データ入出力I/F5、表示部6(数行の文字を表示可能な小型液晶パネル、タッチパネルを重畳させキー入力I/F4を兼ねることも多い)、ネットワーク通信部8(無線LAN機能)も小規模ながら重複して備えている。従って、3Dプリンタ7自体が外部記憶媒体やインターネット経由で立体物造形用データを直接受け取り、単独で立体物を造形する運用も可能になっている(特に民生用の3Dプリンタではこちらの形態の方が多い)。すなわち、図21に示した立体物造形用データ出力規制装置101および3Dプリンタ7を1つの筐体に収めて、“3Dプリンタ”という製品として流通することも多い。   In FIG. 21, the three-dimensional object modeling data output restriction device 101 and the 3D printer 7 are shown in a separated form, but most of the currently available 3D printer products include the three-dimensional object shaping data output restriction device 101. Constituent elements, such as CPU1, RAM2, storage device 3, key input I / F4 (not a keyboard / mouse for general-purpose computers, but several buttons at a numeric keypad level), data input / output I / F5, display unit 6 (several lines) A small liquid crystal panel capable of displaying the above characters, a touch panel is often superimposed to serve also as a key input I / F 4), and a network communication unit 8 (wireless LAN function) is provided in a small but overlapping manner. Therefore, the 3D printer 7 itself can directly receive the data for modeling a three-dimensional object via an external storage medium or the Internet, and can be operated to model a three-dimensional object alone (particularly in the case of a consumer 3D printer, this form Many). That is, the three-dimensional object formation data output restriction device 101 and the 3D printer 7 shown in FIG. 21 are often housed in one housing and distributed as a product called “3D printer”.

画像度数分布算出装置301においては、CPU1aが、記憶装置3aに記憶されているプログラムを実行することにより、画像度数分布算出手段、度数分布送信手段が実現される。画像度数分布算出装置301で実現される画像度数分布算出手段は、立体物造形用データ出力規制装置100で実現される画像度数分布算出手段92と同様の機能を有し、規制画像に対して2種の度数分布として距離分布、角度分布を算出する。度数分布送信手段は、規制画像について算出された2種の度数分布である距離分布、角度分布を立体物造形用データ出力規制装置101に送信する。立体物造形用データ出力規制装置101では、ネットワーク通信部8が、画像度数分布算出装置301から度数分布を受信すると、CPU1が所定のプログラムを実行して度数分布登録手段として機能し、受信した度数分布を記憶装置3で実現される度数分布データベース50に登録する。   In the image frequency distribution calculation device 301, the CPU 1a executes a program stored in the storage device 3a, thereby realizing an image frequency distribution calculation unit and a frequency distribution transmission unit. The image frequency distribution calculating means realized by the image frequency distribution calculating apparatus 301 has the same function as that of the image frequency distribution calculating means 92 realized by the three-dimensional object shaping data output restricting apparatus 100. A distance distribution and an angle distribution are calculated as the seed frequency distribution. The frequency distribution transmission unit transmits the distance distribution and the angle distribution, which are two types of frequency distributions calculated for the restriction image, to the three-dimensional object formation data output restriction device 101. In the three-dimensional object shaping data output restriction device 101, when the network communication unit 8 receives the frequency distribution from the image frequency distribution calculation device 301, the CPU 1 executes a predetermined program to function as a frequency distribution registration unit, and the received frequency The distribution is registered in the frequency distribution database 50 realized by the storage device 3.

<9.クラウド型の立体物造形システム>
本発明は、クラウド型の立体物造形システムに適用することも可能である。図22は、クラウド型の立体物造形システムのハードウェア構成図である。図22に示した立体物造形システムでは、出力制御用端末201と処理サーバ202により立体物造形用データ出力規制装置が実現される。図22に示した立体物造形システムにおいて、出力制御用端末201は、図21において立体物造形用データ出力規制装置101として示したコンピュータと同等のハードウェア構成を有する。すなわち、出力制御用端末201は、CPU11、RAM12、記憶装置13、キー入力I/F14、データ入出力I/F15、表示部16、ネットワーク通信部18を備え、互いにバスを介して接続されている。
<9. Cloud-type 3D object modeling system>
The present invention can also be applied to a cloud-type three-dimensional object modeling system. FIG. 22 is a hardware configuration diagram of a cloud-type three-dimensional object modeling system. In the three-dimensional object modeling system shown in FIG. 22, the three-dimensional object modeling data output restriction device is realized by the output control terminal 201 and the processing server 202. In the three-dimensional object formation system shown in FIG. 22, the output control terminal 201 has a hardware configuration equivalent to the computer shown as the three-dimensional object formation data output restriction device 101 in FIG. That is, the output control terminal 201 includes a CPU 11, a RAM 12, a storage device 13, a key input I / F 14, a data input / output I / F 15, a display unit 16, and a network communication unit 18, which are connected to each other via a bus. .

処理サーバ202は、汎用のコンピュータに専用のプログラムを組み込むことにより実現することができる。図22に示すように、CPU11a、RAM12a、記憶装置13a、キー入力I/F14aと、データ入出力I/F15aと、表示部16aと、ネットワーク通信部18aを備え、互いにバスを介して接続されている。出力制御用端末201のネットワーク通信部18と処理サーバ202のネットワーク通信部18aは互いに通信を行い、処理サーバ202から出力制御用端末201へ出力適否の判定に基づく出力適否データの送信を行うことが可能になっている。図22では、出力制御用端末201と3Dプリンタ7は分離した形態で示されているが、図21の例と同様、3Dプリンタ製品に出力制御用端末201の構成要素である、CPU11、RAM12、記憶装置13、キー入力I/F14、データ入出力I/F15、表示部16、ネットワーク通信部18を重複して備えていてもよい。   The processing server 202 can be realized by incorporating a dedicated program into a general-purpose computer. As shown in FIG. 22, a CPU 11a, a RAM 12a, a storage device 13a, a key input I / F 14a, a data input / output I / F 15a, a display unit 16a, and a network communication unit 18a are connected to each other via a bus. Yes. The network communication unit 18 of the output control terminal 201 and the network communication unit 18a of the processing server 202 communicate with each other, and send output suitability data from the processing server 202 to the output control terminal 201 based on the judgment of output suitability. It is possible. In FIG. 22, the output control terminal 201 and the 3D printer 7 are shown in a separated form, but as in the example of FIG. 21, the CPU 11, the RAM 12, The storage device 13, the key input I / F 14, the data input / output I / F 15, the display unit 16, and the network communication unit 18 may be provided in an overlapping manner.

図23は、クラウド型の立体物造形システムの機能ブロック図である。クラウド型の立体物造形システムを構成する処理サーバ202は、図10に示した立体物造形用データ出力規制装置の各手段に加えて、対象モデル受信手段60、出力適否データ送信手段70を備えた構成となっている。対象モデル記憶手段41は、対象モデル自体ではなく、対象モデルについて算出された2種の度数分布を記憶する。また、モデル度数分布算出手段10は、処理サーバ202ではなく、出力制御用端末201が備えた構成となっている。   FIG. 23 is a functional block diagram of a cloud-type three-dimensional object modeling system. The processing server 202 constituting the cloud-type three-dimensional object modeling system includes a target model receiving unit 60 and an output suitability data transmitting unit 70 in addition to each unit of the three-dimensional object modeling data output restriction device shown in FIG. It has a configuration. The target model storage means 41 stores not the target model itself but two kinds of frequency distributions calculated for the target model. Further, the model frequency distribution calculating means 10 has a configuration provided in the output control terminal 201 instead of the processing server 202.

図10に示した立体物造形用データ出力規制装置と同等の機能を有するものについては、同一符号を付して説明を省略する。対象モデル受信手段60は、出力制御用端末201から送信された対象モデルの度数分布を受信して対象モデル記憶手段41に登録する手段であり、CPU11aが所定のプログラムを実行するとともに、ネットワーク通信部18aを制御することにより実現される。出力適否データ送信手段70は、度数分布照合手段30により判定された“出力を規制すべきであるか否か”に基づき、出力適否データを出力制御用端末201に送信する手段であり、CPU11aが所定のプログラムを実行するとともに、ネットワーク通信部18aを制御することにより実現される。   Components having the same functions as those of the three-dimensional object formation data output restriction device shown in FIG. The target model receiving means 60 is means for receiving the frequency distribution of the target model transmitted from the output control terminal 201 and registering it in the target model storage means 41. The CPU 11a executes a predetermined program and the network communication section This is realized by controlling 18a. The output adequacy data transmission means 70 is means for transmitting the output adequacy data to the output control terminal 201 based on “whether or not the output should be regulated” determined by the frequency distribution matching means 30, and the CPU 11a This is realized by executing a predetermined program and controlling the network communication unit 18a.

処理サーバ202は、インターネット等のネットワークに接続され、多数の出力制御用端末からアクセス可能になっている。クラウド型の立体物造形システムの「クラウド型」とは、3Dプリンタにより立体物を出力する出力側でなく、出力側からネットワークを介した遠隔地のコンピュータにおいて、規制すべきか否かを判定することを意味する。従来のサーバ型コンピュータでは多数の利用者のアクセスが集中すると応答性が遅くなり利用者に迷惑をかけることが多かったが、クラウド型では仮想化技術によりコンピュータの物理的構成を動的に変更することが可能になるため、常に安定した応答性を維持できるという特徴がある。処理サーバ202は物理的には複数台のコンピュータにより実現されるのが一般的である。   The processing server 202 is connected to a network such as the Internet and is accessible from a number of output control terminals. The “cloud type” of the cloud-type three-dimensional object modeling system is to determine whether or not to regulate on the remote computer via the network from the output side, not the output side that outputs the three-dimensional object by the 3D printer. Means. In the conventional server type computer, when the access of many users is concentrated, the responsiveness becomes slow and it often causes trouble for the user. In the cloud type, the physical configuration of the computer is dynamically changed by the virtualization technology. This makes it possible to always maintain a stable response. Generally, the processing server 202 is physically realized by a plurality of computers.

図22、図23に示したクラウド型の立体物造形システムの処理動作について説明する。出力制御用端末201において、利用者がキー入力I/F14を介して出力したい対象モデルを指定すると、CPU11は、記憶装置13に記憶されている指定された対象モデルを抽出し、対象モデルを特定する識別情報であるモデルIDを付与する。そして、CPU11は、モデルIDが付与された対象モデルに対して、図12に示したフローチャートに従って、モデル度数分布算出手段10が処理を行い、距離分布および角度分布で構成される度数分布を生成する。さらにCPU11は、生成された度数分布を、記憶装置13に事前に設定されているURL等のアドレス宛に、ネットワーク通信部18を介して送信する。ポリゴンデータに比べ情報量が顕著に少ない度数分布を送信する方法をとることにより、伝送時間が大幅に短縮されるだけでなく、サーバ側には著作物であるポリゴンデータが送信されず、サーバ側に複製物が残らないため、著作権侵害を回避することができる。並行してCPU11は、モデルIDが付与された対象モデルを、データ入出力I/F15を介して3Dプリンタ7のデータ処理部7aに送信する。データ処理部7a内のプリンタキューには、出力制御用端末201から受信した対象モデルが保持され、出力ジョブとして待機状態となる。この時、3Dプリンタ出力における前処理であるポリゴン形式のデータを積層形式のデータに変換する処理のみ実行させるようにし、積層形式のデータに変換された段階で待機状態にする手法もとることができる。このデータ処理負荷もそれなりに高いため、この間に出力適否判定が完了すれば、利用者側に余分な待ち時間を感じさせないようにすることができる。   The processing operation of the cloud-type three-dimensional object modeling system shown in FIGS. 22 and 23 will be described. In the output control terminal 201, when the user specifies a target model to be output via the key input I / F 14, the CPU 11 extracts the specified target model stored in the storage device 13 and specifies the target model. A model ID which is identification information to be assigned is assigned. Then, the CPU 11 performs processing on the target model to which the model ID is assigned according to the flowchart shown in FIG. 12, and generates a frequency distribution composed of a distance distribution and an angle distribution. . Further, the CPU 11 transmits the generated frequency distribution to an address such as a URL set in advance in the storage device 13 via the network communication unit 18. By using a method of sending a frequency distribution with a significantly smaller amount of information than polygon data, not only the transmission time is greatly shortened, but the polygon data that is a copyrighted work is not sent to the server side, and the server side Because no duplicates remain, copyright infringement can be avoided. In parallel, the CPU 11 transmits the target model to which the model ID is assigned to the data processing unit 7a of the 3D printer 7 via the data input / output I / F 15. The target model received from the output control terminal 201 is held in the printer queue in the data processing unit 7a, and enters a standby state as an output job. At this time, it is possible to execute only the process of converting the polygon format data, which is the pre-processing in the 3D printer output, into the data in the stack format, and to enter the standby state when the data is converted into the stack format data. . Since this data processing load is also reasonably high, if the output suitability determination is completed during this time, it is possible to prevent the user from feeling an extra waiting time.

処理サーバ202では、対象モデル受信手段60が、出力制御用端末201から送信された対象モデルの度数分布を受信すると、その度数分布を対象モデル記憶手段41に記憶する。ここで、図11に示したフローチャートに従って、度数分布照合手段30が処理を行い、受信した度数分布に対応する対象モデルの出力適否を判定する。出力適否の結果である出力適否データは、度数分布照合手段30から出力適否データ送信手段70に渡される。そして、出力適否データ送信手段70は、度数分布の送信元(アクセス元)である出力制御用端末201に、モデルIDを付加した出力適否データを送信する。   In the processing server 202, when the target model receiving unit 60 receives the frequency distribution of the target model transmitted from the output control terminal 201, the target model storage unit 41 stores the frequency distribution in the target model storage unit 41. Here, according to the flowchart shown in FIG. 11, the frequency distribution matching means 30 performs processing, and determines whether the target model corresponding to the received frequency distribution is suitable for output. Output propriety data as a result of output propriety is passed from the frequency distribution matching unit 30 to the output propriety data transmitting unit 70. Then, the output suitability data transmission means 70 transmits the output suitability data with the model ID added to the output control terminal 201 that is the transmission source (access source) of the frequency distribution.

出力制御用端末201では、ネットワーク通信部18が、処理サーバ202から出力適否データを受信すると、CPU11が、受信した出力適否データを、データ入出力I/F15を介して3Dプリンタ7のデータ処理部7aに送信する。データ処理部7aは、受信した出力適否データに付与されたモデルIDでプリンタキュー内の出力ジョブを参照する。そして、出力適否データが“適(出力適正)”である場合、データ処理部7aは、その出力ジョブを待機状態から出力状態に変更し、出力部7bに対象モデルを出力する。出力適否データが“否(出力不適)”である場合、データ処理部7aは、その出力ジョブを破棄する。すなわち、プリンタキューから削除する。   In the output control terminal 201, when the network communication unit 18 receives the output suitability data from the processing server 202, the CPU 11 sends the received output suitability data to the data processing unit of the 3D printer 7 via the data input / output I / F 15. To 7a. The data processing unit 7a refers to the output job in the printer queue by using the model ID given to the received output suitability data. If the output suitability data is “appropriate (output proper)”, the data processing unit 7a changes the output job from the standby state to the output state, and outputs the target model to the output unit 7b. If the output suitability data is “No (output unsuitable)”, the data processing unit 7a discards the output job. That is, it is deleted from the printer queue.

<10.度数分布算出事例>
図24、図25に、上記実施形態に係る立体物造形用データ出力規制装置によるモデル度数分布の算出処理(ステップS100)による度数分布算出事例を示す。図24、図25のいずれにおいても、左側にポリゴンモデル、右側に度数分布を示している。度数分布は上段が距離分布(Distance)を示し、下段が角度分布(Angle)を示している。
<10. Frequency distribution calculation example>
24 and 25 show frequency distribution calculation examples by the model frequency distribution calculation process (step S100) by the three-dimensional object formation data output restriction device according to the embodiment. 24 and 25, the polygon model is shown on the left side and the frequency distribution is shown on the right side. In the frequency distribution, the upper part shows a distance distribution (Distance), and the lower part shows an angular distribution (Angle).

図24(a)は、球体a(実際には多面体)のポリゴンモデル(1224ポリゴン)を示す図である。図24(a)のような球体のポリゴンモデルに対しては、図24(b)に示すように、特定の距離だけが突出して高い距離分布と、0°付近だけが突出して高い角度分布が得られる。得られた距離分布と角度分布を見ると、図24(a)のポリゴンモデルは中身が詰まった球体を出力するためのものであることがわかる。図25(a)は、達磨bのポリゴンモデル(15944ポリゴン)を示す図である。図25(a)のような凹凸の多いポリゴンモデルに対しては、図25(b)に示すように、球体に近い多面体に比べてバラツキの多い距離分布、角度分布が得られる。   FIG. 24A is a diagram showing a polygon model (1224 polygon) of a sphere a (actually a polyhedron). For a spherical polygon model as shown in FIG. 24 (a), as shown in FIG. 24 (b), only a specific distance protrudes and a high distance distribution and only a vicinity of 0 ° protrudes and a high angular distribution exists. can get. From the obtained distance distribution and angle distribution, it can be seen that the polygon model in FIG. 24A is for outputting a sphere filled with the contents. FIG. 25A is a diagram showing a polygon model (15944 polygons) of Takuma b. For a polygon model with many irregularities as shown in FIG. 25 (a), as shown in FIG. 25 (b), a distance distribution and an angle distribution with more variations than a polyhedron close to a sphere are obtained.

図26、図27に、上記実施形態に係る立体物造形用データ出力規制装置、画像度数分布算出装置による画像度数分布の算出処理(図4)による度数分布算出事例を示す。図26、図27においては、左側に画像、右側に度数分布を示している。度数分布は上段が距離分布(Distance)を示し、下段が角度分布(Angle)を示している。   FIG. 26 and FIG. 27 show frequency distribution calculation examples by the calculation processing (FIG. 4) of the image frequency distribution by the three-dimensional object shaping data output restriction device and the image frequency distribution calculation device according to the above embodiment. 26 and 27, an image is shown on the left side and a frequency distribution is shown on the right side. In the frequency distribution, the upper part shows a distance distribution (Distance), and the lower part shows an angular distribution (Angle).

図26(a)は、達磨cの2次元シェーディング画像を示す図である。達磨cの2次元シェーディング画像は、達磨bのポリゴンモデルを投影して得られた2次元の画像である。図26(a)のような2次元シェーディング画像に対しては、図26(b)に示すように、比較的長距離が高い距離分布と、比較的小角度が高い角度分布が得られる。図27(a)は、達磨dの2次元イラスト画像を示す図である。達磨dの2次元イラスト画像は、達磨bのポリゴンモデルを制作する際に基にした原画で、達磨cの2次元シェーディング画像とは全く異なり別個に作成されたものである。図27(a)のような2次元イラスト画像に対しては、図27(b)に示すように、図26(b)として比較的短距離が高い距離分布と、比較的大角度が高い角度分布が得られる。   FIG. 26A is a diagram showing a two-dimensional shading image of Tadashi c. The two-dimensional shading image of Daruma c is a two-dimensional image obtained by projecting the polygon model of Daruma b. For a two-dimensional shading image as shown in FIG. 26A, as shown in FIG. 26B, a distance distribution with a relatively long distance and an angle distribution with a relatively small angle are obtained. FIG. 27 (a) is a diagram showing a two-dimensional illustration image of Tadama d. The two-dimensional illustration image of Daruma d is an original image based on the production of the polygon model of Daruma b, and is created completely different from the two-dimensional shading image of Daruma c. For a two-dimensional illustration image as shown in FIG. 27 (a), as shown in FIG. 27 (b), as shown in FIG. 26 (b), a relatively short distance distribution and a relatively large angle are high. Distribution is obtained.

図28は、図24、図25、図26、図27に示したポリゴンモデル同士またはポリゴンモデルと画像の度数分布照合手段30による照合結果を示す図である。照合結果として、算出された距離分布の相関係数Dd(図中「距離相関Dd」と表記)、角度分布の相関係数Da(図中「角度相関Da」と表記)を示している。図28に示すように、3次元の球体aは、3次元であるか2次元であるかに関わらず、達磨b,c,dとはいずれも相関が低いことがわかる。一方、3次元の達磨bは、2次元の達磨c,dとの相関が高い。このため、達磨c,dの画像をデータベースに登録しておけば、達磨bの3次元ポリゴンモデルを対象モデルとして出力しようとした際に、出力を規制すべきである(出力不適)と判定されることになる。   FIG. 28 is a diagram showing a matching result by the frequency distribution matching unit 30 between the polygon models shown in FIGS. 24, 25, 26, and 27 or between the polygon model and the image. As comparison results, the calculated correlation coefficient Dd of the distance distribution (denoted as “distance correlation Dd” in the figure) and the correlation coefficient Da of the angular distribution (denoted as “angular correlation Da” in the figure) are shown. As shown in FIG. 28, it can be seen that the three-dimensional sphere a has a low correlation with the brushes b, c, and d regardless of whether it is three-dimensional or two-dimensional. On the other hand, the three-dimensional drums b have a high correlation with the two-dimensional drums c and d. For this reason, if the images of Datsuma c and d are registered in the database, it is determined that the output should be restricted (output inappropriate) when attempting to output the 3D polygon model of Datsuma b as the target model. Will be.

図29、図30に、本実施形態に係る立体物造形用データ出力規制装置による度数分布の算出処理(ステップS100)により、医療臓器模型に対して算出された度数分布の例を示す。図29、図30のいずれにおいても、左側にポリゴンモデル、右側に度数分布を示している。度数分布は上段が距離分布(Distance)を示し、下段が角度分布(Angle)を示している。   FIG. 29 and FIG. 30 show an example of the frequency distribution calculated for the medical organ model by the frequency distribution calculation processing (step S100) by the three-dimensional object modeling data output restriction device according to the present embodiment. In both FIG. 29 and FIG. 30, the polygon model is shown on the left side and the frequency distribution is shown on the right side. In the frequency distribution, the upper part shows a distance distribution (Distance), and the lower part shows an angular distribution (Angle).

図29(a)に示したポリゴンモデルと、図30(a)に示した2次元シェーディング画像に対して度数分布照合手段30による照合を行うと、距離分布の相関係数Ddが32.93、角度分布の相関係数Daが57.35となる。したがって、この場合も出力を規制すべきであると判定されることになる。   When the polygon model shown in FIG. 29A and the two-dimensional shading image shown in FIG. 30A are collated by the frequency distribution collating means 30, the correlation coefficient Dd of the distance distribution is 32.93, The correlation coefficient Da of the angle distribution is 57.35. Therefore, in this case as well, it is determined that the output should be regulated.

<11.変形例等>
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、処理対象の画像をモノクロ256階調の画素で表現されたラスター形式としたが、ベクトル形式のイラスト画像であってもよく、その場合はエッジ線が与えられるため、フィルタ演算によるエッジ点抽出の処理を簡素化できる。また、処理対象のポリゴンを三角形としたが、四角形以上の多角形であってもよい。
<11. Modified example>
The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, the image to be processed is a raster format expressed by pixels of monochrome 256 gradations, but may be a vector format illustration image, in which case an edge line is provided. The processing of edge point extraction by calculation can be simplified. Further, although the polygon to be processed is a triangle, it may be a quadrilateral or more.

また、上記実施形態では、度数分布データベースに、規制画像の度数分布、規制モデルの度数分布を登録しておき、対象モデルから作成した度数分布と照合するようにしたが、度数分布データベースに規制画像自体も登録することを推奨しているが、許諾が得られなければ登録しなくてもよく、規制モデル自体については登録しないことを推奨しているが、許諾が得られれば登録してもよく、規制モデルの度数分布については、必ずしも登録、照合を行う必要はない。   In the above embodiment, the frequency distribution of the restriction image and the frequency distribution of the restriction model are registered in the frequency distribution database and collated with the frequency distribution created from the target model. However, the restriction image is stored in the frequency distribution database. Although it is recommended to register itself, it is not necessary to register if permission is not obtained, and it is recommended not to register the regulatory model itself, but it may be registered if permission is obtained. The frequency distribution of the regulatory model does not necessarily need to be registered and verified.

1、1a、11、11a、81・・・CPU(Central Processing Unit)
2、2a、12、12a、82・・・RAM(Random Access Memory)
3、3a、13、13a、83・・・記憶装置
4、4a、14、14a、84・・・キー入力I/F
5、5a、15、15a、85・・・データ入出力I/F
6、6a、16、16a、86・・・表示部
7・・・3Dプリンタ(立体物造形装置)
7a・・・データ処理部
7b・・・出力部
8、8a、18、18a・・・ネットワーク通信部
10・・・モデル度数分布算出手段
30・・・度数分布照合手段
40、41・・・対象モデル記憶手段
50・・・度数分布データベース
51・・・規制画像データベース
60・・・対象モデル受信手段
70・・・出力適否データ送信手段
91・・・規制画像記憶手段
92・・・画像度数分布算出手段
93・・・画像度数分布記憶手段
100、101・・・立体物造形用データ出力規制装置
201・・・出力制御用端末
202・・・処理サーバ
300、301・・・画像度数分布算出装置
1, 1a, 11, 11a, 81... CPU (Central Processing Unit)
2, 2a, 12, 12a, 82 ... RAM (Random Access Memory)
3, 3a, 13, 13a, 83 ... storage device 4, 4a, 14, 14a, 84 ... key input I / F
5, 5a, 15, 15a, 85 ... Data input / output I / F
6, 6a, 16, 16a, 86 ... display unit 7 ... 3D printer (three-dimensional object modeling apparatus)
7a: Data processing unit 7b: Output unit 8, 8a, 18, 18a ... Network communication unit 10 ... Model frequency distribution calculating means 30 ... Frequency distribution collating means 40, 41 ... Target Model storage means 50 ... Frequency distribution database 51 ... Restriction image database 60 ... Target model reception means 70 ... Output adequacy data transmission means 91 ... Restriction image storage means 92 ... Image frequency distribution calculation Means 93 ... Image frequency distribution storage means 100, 101 ... Three-dimensional object shaping data output restriction device 201 ... Output control terminal 202 ... Processing server 300, 301 ... Image frequency distribution calculation device

Claims (24)

ポリゴンの集合として表現されたポリゴンモデルを立体物造形装置に立体物造形用データとして出力する際に、規制すべきか否かを判定する装置であって、
出力を規制すべき画像である規制画像の特徴を表現した距離分布および角度分布が登録されたデータベースと、
出力対象のポリゴンモデルである対象モデルに対して、当該対象モデルの基準点から当該対象モデルを構成する各ポリゴンまでの距離と各ポリゴン固有の角度を算出し、算出結果に基づいて各ポリゴンまでの距離の度数分布である距離分布と、各ポリゴン固有の角度の度数分布である角度分布とを算出するモデル度数分布算出手段と、
前記モデル度数分布算出手段により算出された対象モデルの距離分布、角度分布をそれぞれ、前記データベースに登録されている規制画像の距離分布、角度分布と照合し、出力を規制すべきか否かを判定する度数分布照合手段と、
を備えることを特徴とする立体物造形用データ出力規制装置。
A device for determining whether or not to regulate when outputting a polygon model expressed as a set of polygons to a three-dimensional object modeling apparatus as three-dimensional object modeling data,
A database in which distance distributions and angle distributions representing the characteristics of restricted images, which are images whose outputs should be restricted, are registered;
For the target model that is the polygon model of the output target, the distance from the reference point of the target model to each polygon that constitutes the target model and the angle specific to each polygon are calculated, and based on the calculation result, the distance to each polygon is calculated. Model frequency distribution calculating means for calculating a distance distribution that is a frequency distribution of distances and an angle distribution that is a frequency distribution of angles unique to each polygon;
The distance distribution and angle distribution of the target model calculated by the model frequency distribution calculating means are respectively compared with the distance distribution and angle distribution of the restriction image registered in the database to determine whether or not the output should be restricted. A frequency distribution matching means;
A data output restriction device for three-dimensional object modeling, comprising:
前記データベースに登録された規制画像の距離分布、角度分布は、
前記規制画像に対して、対象物のエッジを構成する画素をエッジ点として抽出し、当該規制画像の基準点から当該規制画像の各エッジ点までの距離と各エッジ点固有の角度を算出し、算出結果に基づいて各エッジ点までの距離の度数分布である距離分布と、各エッジ点固有の角度の度数分布である角度分布とを算出する画像度数分布算出手段を有する画像度数分布算出装置により得られたものであることを特徴とする請求項1に記載の立体物造形用データ出力規制装置。
The distance distribution and the angle distribution of the restriction image registered in the database are as follows:
For the restriction image, the pixels constituting the edge of the object are extracted as edge points, the distance from the reference point of the restriction image to each edge point of the restriction image and the angle specific to each edge point are calculated, By an image frequency distribution calculating device having an image frequency distribution calculating means for calculating a distance distribution that is a frequency distribution of distances to each edge point and an angle distribution that is a frequency distribution of angles unique to each edge point based on the calculation result The three-dimensional object shaping data output regulating device according to claim 1, wherein the three-dimensional object shaping data output regulating device is obtained.
ポリゴンの集合として表現されたポリゴンモデルを立体物造形装置に立体物造形用データとして出力する際に、規制すべきか否かを判定する装置であって、
出力を規制すべき画像である規制画像に対して、対象物のエッジを構成する画素をエッジ点として抽出し、当該規制画像の基準点から当該規制画像の各エッジまでの距離と各エッジ点固有の角度を算出し、算出結果に基づいて各エッジまでの距離の度数分布である距離分布と、各エッジ点固有の角度の度数分布である角度分布とを算出する画像度数分布算出手段と、
出力対象のポリゴンモデルである対象モデルに対して、当該対象モデルの基準点から当該対象モデルを構成する各ポリゴンまでの距離と各ポリゴン固有の角度を算出し、算出結果に基づいて各ポリゴンまでの距離の度数分布である距離分布と、各ポリゴン固有の角度の度数分布である角度分布とを算出するモデル度数分布算出手段と、
前記画像度数分布算出手段により算出された規制画像の距離分布、角度分布と、前記モデル度数分布算出手段により算出された対象モデルの距離分布、角度分布と、を照合し、出力を規制すべきか否かを判定する度数分布照合手段と、
を備えることを特徴とする立体物造形用データ出力規制装置。
A device for determining whether or not to regulate when outputting a polygon model expressed as a set of polygons to a three-dimensional object modeling apparatus as three-dimensional object modeling data,
For the restriction image, which is an image whose output should be restricted, the pixels that constitute the edge of the object are extracted as edge points, and the distance from the reference point of the restriction image to each edge of the restriction image and each edge point specific Image frequency distribution calculating means for calculating an angle of the distance, and calculating a distance distribution that is a frequency distribution of distances to each edge based on a calculation result and an angle distribution that is a frequency distribution of angles unique to each edge point;
For the target model that is the polygon model of the output target, the distance from the reference point of the target model to each polygon that constitutes the target model and the angle specific to each polygon are calculated, and based on the calculation result, the distance to each polygon is calculated. Model frequency distribution calculating means for calculating a distance distribution that is a frequency distribution of distances and an angle distribution that is a frequency distribution of angles unique to each polygon;
Whether the distance distribution and angle distribution of the restriction image calculated by the image frequency distribution calculation means and the distance distribution and angle distribution of the target model calculated by the model frequency distribution calculation means are collated, and whether the output should be restricted Frequency distribution matching means for determining whether or not
A data output restriction device for three-dimensional object modeling, comprising:
前記エッジ点として、前記規制画像の全ての画素の値に対して、事前に定義された8方向の3×3画素のフィルタマトリクスを適用し、各画素について算出された強度の最大値であるエッジ強度が所定のしきい値を超える画素が抽出されるものであることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の立体物造形用データ出力規制装置。   An edge that is the maximum value of intensity calculated for each pixel by applying a pre-defined filter matrix of 3 × 3 pixels in 8 directions to the values of all the pixels of the restricted image as the edge point 4. The three-dimensional object formation data output restriction device according to claim 2, wherein pixels whose intensity exceeds a predetermined threshold are extracted. 前記エッジ点として、前記規制画像の全ての画素の値に対して、事前に定義された16方向の3×3画素のフィルタマトリクスを適用し、各画素について算出された強度の最大値であるエッジ強度が所定のしきい値を超える画素が抽出されるものであることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の立体物造形用データ出力規制装置。   An edge that is the maximum value of the intensity calculated for each pixel by applying a predefined 3 × 3 pixel filter matrix of 16 directions to the values of all the pixels of the restricted image as the edge point. 4. The three-dimensional object formation data output restriction device according to claim 2, wherein pixels whose intensity exceeds a predetermined threshold are extracted. 前記規制画像の基準点は、前記エッジ点に当該エッジ点のエッジ強度を重みとして乗じた値を、全エッジ点について加算した値を、全エッジ点のエッジ強度の総和で除した値で特定される点として与えられるものであることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の立体物造形用データ出力規制装置。   The reference point of the restricted image is specified by a value obtained by multiplying the value obtained by multiplying the edge point by the edge strength of the edge point as a weight and adding the value for all the edge points by the sum of the edge strengths of all the edge points. 6. The three-dimensional object formation data output restriction device according to claim 4, wherein the three-dimensional object formation data output restriction device is provided as a point. 前記画像度数分布算出手段は、前記規制画像の基準点から各エッジ点へのベクトルをエッジ個別ベクトルとして求め、当該エッジ個別ベクトルの大きさを前記各エッジ点までの距離、前記エッジ個別ベクトルと対応するエッジ点において前記エッジ強度を与えるエッジ方向ベクトルとのなす角度を前記各エッジ点固有の角度とすることにより、前記各エッジ点までの距離と前記エッジ点固有の角度を算出することを特徴とする請求項4から請求項6のいずれか一項に記載の立体物造形用データ出力規制装置。   The image frequency distribution calculating unit obtains a vector from the reference point of the restriction image to each edge point as an edge individual vector, and the magnitude of the edge individual vector corresponds to the distance to each edge point and the edge individual vector. A distance to each edge point and an angle specific to the edge point are calculated by setting an angle formed with an edge direction vector that gives the edge strength at the edge point to be an angle specific to each edge point, The data output restriction device for three-dimensional object formation according to any one of claims 4 to 6. 前記画像度数分布算出手段は、前記距離分布を算出するにあたり、所定数の要素で構成される1次元配列を準備し、前記算出された距離の最大値の範囲を前記所定数に均等分割した上で、前記各距離を当該距離に基づいて前記要素のいずれかに割り当て、当該要素に該当する数を計数することにより、前記距離分布を算出するようにしていることを特徴とする請求項4から請求項7のいずれか一項に記載の立体物造形用データ出力規制装置。   In calculating the distance distribution, the image frequency distribution calculating unit prepares a one-dimensional array including a predetermined number of elements, and equally divides the range of the calculated maximum distance into the predetermined number. The distance distribution is calculated by assigning each distance to one of the elements based on the distance and counting the number corresponding to the element. The three-dimensional object modeling data output restriction device according to claim 7. 前記画像度数分布算出手段は、前記角度分布を算出するにあたり、所定数の要素で構成される1次元配列を準備し、角度0度から180度の範囲を前記所定数に均等分割した上で、前記各エッジ点固有の角度に基づいて前記要素のいずれかに割り当て、当該要素の値を計数することにより、前記角度分布を算出するようにしていることを特徴とする請求項4から請求項8のいずれか一項に記載の立体物造形用データ出力規制装置。   The image frequency distribution calculating means prepares a one-dimensional array composed of a predetermined number of elements to calculate the angular distribution, and after equally dividing a range of angles from 0 degrees to 180 degrees into the predetermined number, 9. The angle distribution is calculated by assigning to any of the elements based on an angle unique to each edge point and counting the value of the element. The data output regulation apparatus for solid object modeling as described in any one of these. 前記画像度数分布算出手段は、前記割り当てられた要素の値を計数する際、前記エッジ個別ベクトルに対応するエッジ点のエッジ強度で重み付けするようにしていることを特徴とする請求項8または請求項9に記載の立体物造形用データ出力規制装置。   9. The image frequency distribution calculating means, when counting the value of the assigned element, weights with an edge strength of an edge point corresponding to the edge individual vector. The data output regulation apparatus for three-dimensional object modeling of 9. 前記対象モデルの基準点は、各ポリゴンの頂点座標の平均であるポリゴン平均座標に当該ポリゴンの面積を重みとして乗じた値を、全ポリゴンについて加算した値を、全ポリゴンの面積の総和で除した値で特定される点として与えられるものであることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の立体物造形用データ出力規制装置。   The reference point of the target model is obtained by dividing the value obtained by multiplying the polygon average coordinates, which is the average of the vertex coordinates of each polygon, with the area of the polygon as a weight, and adding the value for all the polygons by the sum of the areas of all the polygons. The three-dimensional object formation data output restriction device according to any one of claims 1 to 10, wherein the three-dimensional object formation data output restriction device is given as a point specified by a value. 前記モデル度数分布算出手段は、前記基準点から各ポリゴンの平均座標へのベクトルをポリゴン個別ベクトルとして求め、当該ポリゴン個別ベクトルの大きさを前記各ポリゴンまでの距離、前記ポリゴン個別ベクトルと対応するポリゴンの法線ベクトルとのなす角度を前記各ポリゴン固有の角度とすることにより、前記各ポリゴンまでの距離と前記ポリゴン固有の角度を算出することを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の立体物造形用データ出力規制装置。   The model frequency distribution calculating means obtains a vector from the reference point to the average coordinates of each polygon as a polygon individual vector, and determines the size of the polygon individual vector as a distance to each polygon, and a polygon corresponding to the polygon individual vector. 12. The distance to each polygon and the angle unique to the polygon are calculated by setting the angle formed by the normal vector of the polygon to an angle unique to each polygon. 12. The data output restriction apparatus for three-dimensional object modeling according to one item. 前記モデル度数分布算出手段は、前記距離分布を算出するにあたり、所定数の要素で構成される1次元配列を準備し、前記算出された距離の最大値の範囲を前記所定数に均等分割した上で、前記各距離を当該距離に基づいて前記要素のいずれかに割り当て、当該要素に該当する数を計数することにより、前記距離分布を算出するようにしていることを特徴とする請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の立体物造形用データ出力規制装置。   In calculating the distance distribution, the model frequency distribution calculating unit prepares a one-dimensional array including a predetermined number of elements, and equally divides the range of the calculated maximum distance into the predetermined number. The distance distribution is calculated by assigning each distance to one of the elements based on the distance, and counting the number corresponding to the element. The three-dimensional object modeling data output restriction device according to claim 12. 前記モデル度数分布算出手段は、前記角度分布を算出するにあたり、所定数の要素で構成される1次元配列を準備し、角度0度から180度の範囲を前記所定数に均等分割した上で、前記各ポリゴン固有の角度に基づいて前記要素のいずれかに割り当て、当該要素の値を計数することにより、前記角度分布を算出するようにしていることを特徴とする請求項1から請求項13のいずれか一項に記載の立体物造形用データ出力規制装置。   In calculating the angle distribution, the model frequency distribution calculating unit prepares a one-dimensional array composed of a predetermined number of elements, and after equally dividing a range of angles from 0 degrees to 180 degrees into the predetermined number, 14. The angle distribution is calculated by assigning to any one of the elements based on an angle unique to each polygon and counting the value of the element. The data output restriction device for three-dimensional object modeling according to any one of the above. 前記モデル度数分布算出手段は、前記割り当てられた要素の値を計数する際、前記ポリゴン個別ベクトルに対応するポリゴンの面積で重み付けするようにしていることを特徴とする請求項13または請求項14に記載の立体物造形用データ出力規制装置。   15. The model frequency distribution calculating means weights the area of a polygon corresponding to the polygon individual vector when counting the value of the allocated element. The data output regulation apparatus for three-dimensional object modeling of description. 前記度数分布照合手段は、前記対象モデルの距離分布、角度分布をそれぞれ、前記規制画像の距離分布、角度分布と照合するにあたり、
前記距離分布同士の相関係数、前記角度分布同士の相関係数を算出し、算出された双方の相関係数が所定の正のしきい値より大きい場合に、出力を規制すべきであると判定するようにしていることを特徴とする請求項1から請求項15のいずれか一項に記載の立体物造形用データ出力規制装置。
The frequency distribution matching means, when matching the distance distribution and angle distribution of the target model with the distance distribution and angle distribution of the restriction image, respectively,
The correlation coefficient between the distance distributions and the correlation coefficient between the angular distributions are calculated, and the output should be regulated when both of the calculated correlation coefficients are larger than a predetermined positive threshold value. The data output restriction device for three-dimensional object formation according to any one of claims 1 to 15, wherein the determination is performed.
前記対象モデルに含まれるポリゴンの数が所定の値以下になるようにポリゴンを削減するポリゴン削減手段を更に備え、
前記ポリゴンが削減された対象モデルに対して、前記モデル度数分布算出手段が処理を行うことを特徴とする請求項1から請求項16のいずれか一項に記載の立体物造形用データ出力規制装置。
Polygon reduction means for reducing polygons so that the number of polygons included in the target model is a predetermined value or less;
The three-dimensional object modeling data output restriction device according to any one of claims 1 to 16, wherein the model frequency distribution calculating unit performs processing on the target model from which the polygons are reduced. .
出力対象のポリゴンモデルである対象モデルを複数の部分対象モデルに分割する対象モデル分割手段を更に備え、
前記部分対象モデルに対して、前記モデル度数分布算出手段が処理を行うことを特徴とする請求項1から請求項17のいずれか一項に記載の立体物造形用データ出力規制装置。
A target model dividing means for dividing the target model, which is a polygon model to be output, into a plurality of partial target models;
The three-dimensional object formation data output restriction device according to any one of claims 1 to 17, wherein the model frequency distribution calculating unit performs processing on the partial target model.
前記ポリゴンは三角形であり、前記対象モデル分割手段は、あるポリゴンと、当該ポリゴンと辺を共有する3つの隣接ポリゴンが、同一の部分対象モデルに属するように、分割することを特徴とする請求項18に記載の立体物造形用データ出力規制装置。   The polygon is a triangle, and the target model dividing means divides the polygon so that three adjacent polygons sharing a side with the polygon belong to the same partial target model. 18. A three-dimensional object shaping data output regulation device according to 18. 前記規制画像に対して、対象物のエッジを構成する画素をエッジ点として抽出し、当該規制画像の基準点から当該規制画像の各エッジ点までの距離と各エッジ点固有の角度を算出し、算出結果に基づいて各エッジ点までの距離の度数分布である距離分布と、前記各エッジ点固有の角度の度数分布である角度分布を算出する画像度数分布算出装置により算出された度数分布を受信し、受信した度数分布を前記データベースに登録する登録手段を更に有することを特徴とする請求項1から請求項19のいずれか一項に記載の立体物造形用データ出力規制装置。   For the restriction image, the pixels constituting the edge of the object are extracted as edge points, the distance from the reference point of the restriction image to each edge point of the restriction image and the angle specific to each edge point are calculated, A distance distribution that is a frequency distribution of distances to each edge point based on a calculation result and a frequency distribution calculated by an image frequency distribution calculation device that calculates an angle distribution that is a frequency distribution of angles unique to each edge point are received. The three-dimensional object formation data output restriction device according to any one of claims 1 to 19, further comprising a registration unit that registers the received frequency distribution in the database. 前記対象モデルを、接続された立体物造形装置に出力する手段と、
前記立体物造形装置による立体物の造形処理と並行して実行される前記度数分布照合手段により、出力を規制すべきであると判定された場合に、前記立体物造形装置に、前記対象モデルの出力中止命令を出力する手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項1から請求項20のいずれか一項に記載の立体物造形用データ出力規制装置。
Means for outputting the target model to a connected three-dimensional object shaping apparatus;
When it is determined that the output should be regulated by the frequency distribution matching unit that is executed in parallel with the three-dimensional object modeling process by the three-dimensional object modeling apparatus, the three-dimensional object modeling apparatus includes the target model. Means for outputting an output stop command;
The data output regulation device for three-dimensional object modeling according to any one of claims 1 to 20, further comprising:
出力制御用端末と、処理サーバがネットワークを介して接続された構成であって、
前記出力制御用端末は、前記モデル度数分布算出手段を有し、
前記処理サーバは、
前記データベースと、
ネットワークを介して前記出力制御用端末から前記対象モデルの距離分布と角度分布を受信する受信手段と、
前記度数分布照合手段と、
前記度数分布照合手段により判定された、出力を規制すべきか否かに基づくデータを前記出力制御用端末に送信する出力適否データ送信手段と、
を有することを特徴とする請求項1から請求項21のいずれか一項に記載の立体物造形用データ出力規制装置。
The output control terminal and the processing server are connected via a network,
The output control terminal has the model frequency distribution calculating means,
The processing server
The database;
Receiving means for receiving a distance distribution and an angle distribution of the target model from the output control terminal via a network;
The frequency distribution matching means;
Output suitability data transmission means for transmitting data based on whether the output should be regulated or not, determined by the frequency distribution matching means, to the output control terminal;
The three-dimensional object formation data output restriction device according to any one of claims 1 to 21, wherein the three-dimensional object formation data output restriction device.
請求項1から請求項22のいずれか一項に記載の立体物造形用データ出力規制装置と、
前記立体物造形用データ出力規制装置で出力許可された対象モデルを用いて立体物を造形する立体物造形装置と、
を有することを特徴とする立体物造形システム。
A data output restriction device for three-dimensional object formation according to any one of claims 1 to 22,
A three-dimensional object modeling apparatus that models a three-dimensional object using a target model whose output is permitted by the three-dimensional object modeling data output restriction apparatus;
A three-dimensional object forming system characterized by comprising:
コンピュータを、請求項1から請求項22のいずれか一項に記載の立体物造形用データ出力規制装置として機能させるためのプログラム。   A program for causing a computer to function as the three-dimensional object formation data output restriction device according to any one of claims 1 to 22.
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