JP2016224637A - サムネイル画像作成装置、３ｄモデル表示装置、３ｄ造形システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ３次元モデルデータの利用及び管理の利便性を向上するための技術を提供する。【解決手段】 本発明は、サムネイル画像を作成する視点を選択する手段と、前記手段により選択された視点に基づいて３Ｄモデルデータのサムネイル画像を作成する手段と、を有することを特徴とするサムネイル画像作成装置を提供する。【選択図】 図３

Description

本発明はサムネイル画像作成装置、３Ｄモデル表示装置、３Ｄ造形システムに関する。

近年、アディティブマニファクチャリング（ＡＭ）、３次元プリンタ、ラピッドプロトタイピング（ＲＰ）等で呼称される、立体造形技術が注目を集めている。

立体造形技術で使われるデータは、３Ｄスキャナや３Ｄ−ＣＡＤにより入力・作成されたデータを、造形向けに加工したものであり、一般に、３次元形状データ、または３Ｄモデルデータと呼称される。

３Ｄモデルデータは、モデリングソフトを用いて、ユーザが所望する形状を造形可能にするための修正に加えて、編集・加工処理を経て作成される。モデリングソフトでは、１つの３Ｄモデルデータに複数のオブジェクト（以下、モデルと記載する）を取り込み、任意の形状編集や加工を行った後、複数のモデルを同時に３Ｄプリンタで造形することが可能である。また、造形装置の稼働率を高める為にも、一度の造形で複数のモデルを造形するニーズも高い。

こうして編集や加工が行われた３Ｄモデルデータは、モデリングソフト独自のファイルォーマットで保存され、ユーザそれぞれの使用環境において適切な方法で管理されている。

一方、多種多様な３Ｄモデルデータが作成されるため、ファイル名やファイルのメタ情報のみで３Ｄモデルデータを判別することが困難となっている。このため、モデリングソフトの中には、ファイルの視認性を高めることを目的として、３Ｄモデルデータのサムネイル画像を作成し表示するものもある。

３Ｄモデルデータのサムネイル画像は、作成にあたって最適な視点を選択することが困難である。これは、３Ｄモデルデータの形状や向きによって、ある特定の視点からの画像が必ずしも視認性の高い画像とならないためである。

特許文献１では、任意視点（被写体や部分被写体の有無、空間的姿勢、色、文字情報で指定）を指定したサムネイル画像の作成方法が開示されている。

特開２００４−１５１９７９号公報

しかしながら、特許文献１は１つの３Ｄモデルデータに複数のモデルが含まれるケースが考慮されていない。１つの３Ｄモデルデータに複数のモデルが含まれるケースでは、どのモデルのどの視点でサムネイルを作成するかを指定できることが望ましい。あるいは、全てのモデルが見える視点でのサムネイル作成が指定できることが、３Ｄモデルデータファイルの判別を容易にするサムネイル画像の作成の為には望ましい。

そこで、本発明は、適切なサムネイル画像を作成するサムネイル画像作成装置を提供することを目的とする。

本発明は、サムネイル画像を作成する視点を選択する手段と、
前記手段により選択された視点に基づいて３Ｄモデルデータのサムネイル画像を作成する手段と、を有することを特徴とするサムネイル画像作成装置を提供する。

本発明によれば、３Ｄモデルデータに含まれるモデル数に応じて、適切なサムネイル画像作成するサムネイル画像作成装置を提供できる。

第１実施形態に係る３次元造形システムの構成を模式的に示す図。 第１実施形態に係る３次元造形システムのコントローラ１０５の詳細を示す図。 第１実施形態に係る３次元造形システムのコントローラ１０５の制御を示すフローチャート。 第１実施形態に係る３次元造形システムのコントローラ１０５の制御を示すフローチャート。 第２実施形態に係る３次元造形システムのコントローラ１０５の制御を示すフローチャート。 第３実施形態に係る３次元造形システムのコントローラ１０５の制御を示すフローチャート。 複数のモデルが格納されている３Ｄモデルデータを正面から見た例。 複数のモデルが格納されている３Ｄモデルデータの視点を変えてすべて見えるようにしたケースの例。 複数のモデルが格納されている３Ｄモデルデータの重なり部分の透明度を変更して表示した例。 複数のモデルが格納されている３Ｄモデルデータの各画像を合成したサムネイル画像イメージ。

本発明は、サムネイル画像を作成する視点を選択する手段と、
前記手段により選択された視点に基づいて３Ｄモデルデータのサムネイル画像を作成する手段と、を有することを特徴とするサムネイル画像作成装置である。作成したサムネイル画像を３Ｄモデルデータと関連付けて出力することで、３Ｄモデルデータの利便性を向上することができる。

本発明に係るサムネイル画像作成装置は、表示装置をさらに有する３Ｄモデル表示装置であってもよい。

本発明に係るサムネイル画像作成装置は、３次元造形手段をさらに有する３Ｄ造形システムであってもよい。

以下、この発明を実施するための形態を図面を参照して例示的に説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている各部材の寸法、材質、形状、その相対配置など、各種制御の手順、制御パラメータ、目標値などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜第１実施形態＞
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る３次元造形システムの構成を模式的に示す図である。

図１において、１０１は３Ｄ−ＣＡＤであり、３次元造形のためのＣＡＤデータを出力する。

出力された３Ｄ−ＣＡＤデータは、後述するコントローラ１０５に入力される。３Ｄ−ＣＡＤ１０１は、コントローラ１０５と制御線で接続されて、コントローラ１０５からのコマンドと３Ｄ−ＣＡＤ１０１からのレスポンス等の信号制御が行われる。

１０２は３Ｄスキャナであり、３次元の物体をスキャンした３次元情報を点群として出力する。出力された点群は、後述するコントローラ１０５に入力される。３Ｄスキャナ１０２は、コントローラ１０５と制御線で接続されて、コントローラ１０５からのコマンドと３Ｄスキャナ１０２からのレスポンス等の信号制御が行われる。

１０３は３Ｄプリンタであり、コントローラ１０５からの３次元造形データを入力して、３次元造形物を生成する。３Ｄプリンタ１０３が入力する３次元造形データとしては、例えば、ＳＴＬ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｒｉａｎｇｕｌａｔｅｄ Ｌａｎｇｕａｇｅ）がある。これは、３次元の形状を小さな三角形の集合体として表現する。３次元造形データとは、後述する３Ｄモデルデータに、３次元造形のために必要な情報を付加したものであり、コントローラ１０５を介して、３Ｄプリンタへ出力される。出力された３次元造形データは、後述するコントローラ１０５に入力される。３Ｄプリンタ１０３は、コントローラ１０５と制御線で接続されて、コントローラ１０５からのコマンドと３Ｄプリンタ１０３からのレスポンス等の信号制御が行われる。１０４は３Ｄビューアであり、コントローラ１０５からの３次元データを入力して、三次元情報を作成する。３Ｄビューア１０４が入力する３次元データとしては、例えば、ＭＲ（Ｍｉｘｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）で使用されるデータがある。これは、３次元造形データよりも軽量な３次元データである。出力された３次元データは、後述するコントローラ１０５に入力される。３Ｄビューア１０４は、コントローラ１０５と制御線で接続されて、コントローラ１０５からのコマンドと３Ｄビューア１０４からのレスポンス等の信号制御が行われる。

１０５はコントローラである。コントローラ１０５の詳細を図２に示す。後述する各ブロックは、システムバス２１２によって接続されている。

図２において、２０１は、３Ｄ−ＣＡＤ１０１から出力される信号を入力することを表している。この情報は、３Ｄ−ＣＡＤデータである。入力された３Ｄ−ＣＡＤデータは、システムバス２１２を経由して、例えば、後述するデータメモリ２０９に格納される。

２０２は、３Ｄスキャナ１０２から出力される信号を入力することを表している。この情報は、点群である。入力された点群は、システムバス２１２を経由して、例えば、後述するデータメモリ２０９に格納される。

２０３は、システムバス２１２からポリゴン化された３次元情報を入力して、この情報を、ＳＴＬデータに変換して、３Ｄプリンタ１０３に出力する、ＳＴＬ化ブロックである。

２０４は、システムバス２１２からポリゴン化された３次元情報を入力して、ＭＲ（Ｍｉｘｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）やＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）などの仮想表示用のデータに変換して、３Ｄビューア１０４に出力するブロックである。

２０５は、データメモリ２０９に格納されているＣＡＤデータ、点群情報を入力して、このデータをポリゴンデータに変換する、ポリゴン化ブロックである。

ポリゴン化したデータは、システムバス２１２を経由して、例えば、後述するデータメモリ２０９に格納される。

ここで、データメモリ２０９に格納されておらず、直接、ＣＡＤデータ２０１や、点群２０２を入力して、このデータをポリゴン化２０５でポリゴンデータに変換することもある。また、ネットワークを通じてポリゴンデータとして入力され、データメモリ２０９に格納されている場合もある。

このポリゴンデータのことを、３Ｄモデルデータと呼び、一般的に、３Ｄデータの利用や管理で使用される。３Ｄモデルデータは、３次元造形する際の造形イメージを認識するのに適したデータとして、ディスプレイに表示され、ユーザがデータの確認や加工を行うために利用される。

２０６は、サムネイル画像を作成するブロックである。表示部２１１に表示されている３Ｄモデルデータのサムネイル画像を作成する。たとえば、３Ｄモデルデータの編集・加工が行われ、データが保存されるタイミングでサムネイル画像の作成を行う。

この３Ｄモデルデータのサムネイルは、３Ｄモデルデータの利用や管理の利便性を高めるために、作成され利用される。

２０７は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であり、プログラムメモリ２０８上の制御プログラムに基づいて、図３以降に示す制御を実行する中央演算処理装置である。

２０８は、制御を実行するためのプログラムが格納されているプログラムメモリである。

２０９は、３Ｄ−ＣＡＤの情報、点群情報、ポリゴン情報、ＳＴＬ情報、仮想表示用のデータ、操作履歴などの各種情報を格納するためのデータメモリである。

２１０は、不図示の操作部などからの入力情報を検出する入力部である。入力情報はシステムバス２１２に出力される。

２１１は、各種の情報を表示するための表示部である。少なくとも、３Ｄモデルデータの造形イメージを、表示部２１１に表示することが可能である。システムバス２１２から情報を入力して、表示部２１１によって、表示する。図３以降に、コントローラ１０５の本発明の制御の具体例が図示されている。

（第１の実施例）
以下、添付図面を参照し、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下説明する実施形態は、本発明を具体的に実施した場合の一例を示すもので、特許請求の範囲に記載の構成の具体的な実施例の１つである。

図３及び図４を使って、第１の実施例のコントローラ１０５の本発明の制御の具体例を説明する。

図３において、サムネイル画像の作成処理が開始されると、Ｓ１０１で、３Ｄモデルデータの解析を行う。解析によって検出される情報としては、３Ｄモデルデータに含まれるモデルの数、モデルの形状、モデルの配置がある。１つの３Ｄモデルデータに複数のモデルが含まれる場合は、すべてのモデルに対して解析を行う。

次に、Ｓ１０２において、前回サムネイル画像を作成した時点の３Ｄモデルデータの解析結果を読み込む。

次に、Ｓ１０３において、前回サムネイル画像を作成した時と３Ｄモデルデータの変更があるかをチェックする。Ｓ１０３で、３Ｄモデルデータの変更が検出された場合は、Ｓ１０４に進み、どの視点から見ても形状が変わらないかをチェックする。Ｓ１０３で、３Ｄモデルデータの変更が検出されなかった場合はサムネイルの再作成は不要なため、処理を終了する。

Ｓ１０４において、どの視点から見ても形状が変わらない場合、Ｓ１１４に進み、デフォルト視点のサムネイル画像を作成し、続くＳ１１５で、３Ｄモデルデータの形状と解析結果を保存する。

一方、Ｓ１０４で、視点によって形状が変わることが検出された場合は、Ｓ１０５に進む。なお、視点は複数方向からのモデルを見る角度（座標方向）を意味しており、ユーザがＧＵＩで任意の複数視点を指定しても良いし、予めプログラム上でいくつかの視点を指定しておいても良い。また、どの視点から見ても形状が変わらない形状の例としては、例えば３Ｄモデルデータの形状が球状のものが該当する。

次に、Ｓ１０５において、３Ｄモデルデータに含まれるモデルの数を検出し、複数のモデルが格納されているかをチェックする。その結果、検出されたモデルの数が１以下である場合は。複数のモデルが格納されていないのでＳ１１４へ進み、２以上である場合は、複数のモデルが格納されているので、Ｓ１０６へ進む。

次に、Ｓ１０６では、複数のモデルの中から単一（任意の一つ）のモデルを指定してサムネイル画像を作成するかをチェックする。Ｓ１０６で、単一のモデルを指定してサムネイル画像を作成する場合は、Ｓ１０７へ進み、指定しない場合はＳ１０８へ進む。

次にＳ１０７で、サムネイル画像の作成対象となる単一のモデルを指定する。モデルの指定は、予めプログラム中に記述しておいても良いし、ＧＵＩなどの手段でユーザが任意に指定できるようにしても良い。予めプログラム中に記述する場合には、モデルのサイズやモデルのポリゴン数などを判断材料とすることが考えられるが、これに限定するものではなく、モデルに紐づけられた属性を利用しても良い。

次に、Ｓ１０８では、第１の実施例Ｓ１０１の解析結果に基づき、すべてのモデルが見える視点を算出する。

次に、Ｓ１０９では、Ｓ１０８の算出結果に基づき、すべてのモデルが見える視点があるかをチェックする。すべてのモデルが見える視点がない場合はＳ１１４へ進み、すべてのモデルが見える視点が検出された場合は、Ｓ１１０へ進む。

次に、Ｓ１１０で、Ｓ１０８の算出結果に基づき、すべてのモデルが見える視点でサムネイル画像を作成し、Ｓ１１１でサムネイル画像を表示部２１１に表示して、ユーザに提示する。例えば、図９のように正面から見ると背後に隠れてしまうモデルが存在する場合、図１０のように視点を変えてサムネイル画像を作成する。

次にＳ１１２において、入力部２１０からの入力信号により、Ｓ１１１で提示したサムネイル画像に対するユーザ選択結果を判定する。Ｓ１１２で、提示したサムネイル画像が選択された場合は、Ｓ１１３に進み、Ｓ１１１で作成した画像を、現在処理中の３Ｄモデルデータに対応付けたサムネイル画像として、データメモリ２０９に保存する。次に、Ｓ１１５において、３Ｄモデルデータの形状解析結果を３Ｄモデルデータと対応づけて保存し、処理を終了する。

一方、Ｓ１１２で、サムネイル画像が選択されない場合は、Ｓ１１４に進み、デフォルト視点のサムネイル画像を作成する。このサムネイル画像は、次のＳ１１５で、３Ｄモデルデータの形状と解析結果とを合わせて、３Ｄモデルデータに対応付けて、データメモリ２０９に保存される。ここで、システムのデフォルト視点は、予めプログラム中に記述しておいても良いし、ＧＵＩなどの手段でユーザが任意に指定しても良い。

以上説明したように、第１の実施例によれば、３Ｄモデルデータに複数のモデルが格納されている場合に、すべてのモデルが見える視点を検出して、その視点からのサムネイル画像を作成する。こうして作成された、視認性の高いサムネイル画像を、３Ｄモデルデータファイルと対応づけて保存し、ファイルの管理に利用できる作成。その結果、３Ｄモデルデータと対応付けられた視認性の高いサムネイル画像により、ユーザが３Ｄモデルデータに含まれるモデルを判別しやすくなるという効果がある。

（第２の実施例）
第１の実施例は、３Ｄモデルデータに複数のモデルが格納されている場合にすべてのモデルが見える視点を検出してサムネイル画像を作成した。

一方、第２の実施例では、３Ｄモデルデータに複数のモデルが含まれており、視点によっては干渉する形で配置されている場合や、重なっているように見える場合などを想定している。すなわち、すべてのモデルが同時に見える視点が検出できない場合に、重なっているモデルを半透明化して、隠れているモデルが見えるようにサムネイル画像を作成する。

これにより、ユーザは、当該３Ｄモデルデータファイルを開くことなく、３Ｄモデルデータに格納されているモデルの形状を視認しやすくなるという効果を有する。

第２の実施例における、第１の実施例（図３、図４）からの変更点として、図５に、第２の実施例のコントローラ１０５の本発明の制御の具体例を図示する。

図５に示すように、第２の実施例の制御フローは、図３のＡから始まる。すなわち、図３のＳ１０６でＮＯだった場合の、処理を示す。

図５において、まずＳ２０１で、第１の実施例Ｓ１０１の解析結果に基づき、前面にあるモデルの重なり箇所を算出する。

次に、Ｓ２０２では、前記Ｓ２０１で算出した重なり箇所の表示の透明度を変更する。

次に、Ｓ２０３では、前面にあるモデルの重なり箇所の透明度を異ならせて、隠れたモデルが透けて見えるようにしたサムネイル画像を作成する。図９に、重なり部分の透明度を異ならせて表示した３Ｄモデルデータのサムネイル画像の例を示す。

Ｓ２０４は、第１の実施例Ｓ１１１を表している。

以上説明したように、第２の実施例によれば、３Ｄモデルデータに複数のモデルが格納され、視点によっては干渉する形で配置されている場合や、重なっているように見える場合であっても、視認性の高いサムネイル画像を作成することができる。

（第３の実施例）
第２の実施例は、３次元モデルデータに複数のモデルが格納され、視点によっては干渉する形で配置されている場合に、隠れたモデルも視認可能となるように、モデルの重なり部分を半透明化してサムネイル画像を作成した。

一方、第３の実施例では、３次元モデルデータに複数のモデルが含まれる場合に、各モデル単体の画像を取得した後で、それらを合成してサムネイル画像を作成する。これにより、視認性の高いサムネイル画像を作成することができ、ユーザが３次元モデルデータに含まれるモデルを判別しやすくなる。

第３の実施例における、第１の実施例（図３、図４）からの変更点として、図６に、第３の実施例のコントローラ１０５の本発明の制御の具体例を図示する。

図６に示すように、第３の実施例の制御フローは、図３のＡから始まる。すなわち、図３のＳ１０６でＮＯだった場合の、処理を示す。

図６において、まずＳ３０１で、変数（Ｉｎｄｅｘ）の初期化を行う。

次に、Ｓ３０２では、３次元モデルデータに含まれる複数のモデルのうち、＜Ｉｎｄｅｘ＞番目のモデルを抽出する。

次に、Ｓ３０３では、前記Ｓ３０２で抽出されたモデルのサムネイル画像を作成し、Ｓ３０４では前記Ｓ３０３で作成したサムネイル画像を、データメモリ２０９のテンポラリの領域に退避する。

次に、Ｓ３０５では、変数（添字）Ｉｎｄｅｘのインクリメントをする。

次に、Ｓ３０６では、３次元モデルデータに含まれるモデル数と変数（添字）Ｉｎｄｅｘを比較し、変数（添字）Ｉｎｄｅｘの方が大きい場合はＳ３０７へ進む。モデル数の方が大きい場合はＳ３０２に戻る。以降、変数（Ｉｎｄｅｘ）の方が大きくなるまでＳ３０２〜Ｓ３０６を繰り返し実行する。

次に、Ｓ３０７では、前記Ｓ３０４で退避したサムネイル画像を合成し、１つのサムネイル画像を作成する。例として、複数の画像を合成して作成したサムネイル画像イメージを図１０に示す。

Ｓ３０８は、第１の実施例Ｓ１１１を表している。

以上説明したように、第３の実施例によれば、３次元モデルデータに複数のモデルが含まれる場合に、各モデル単体の画像を取得した後に、それらを合成してサムネイル画像を作成する。その結果、視認性の高いサムネイル画像を作成することができるので、ユーザが３次元モデルデータに含まれるモデルを判別しやすくなるという効果がある。

Claims (7)

1. サムネイル画像を作成する視点を選択する手段と、
   前記手段により選択された視点に基づいて３Ｄモデルデータのサムネイル画像を作成する手段と、を有することを特徴とするサムネイル画像作成装置。
2. 前記３Ｄモデルデータに含まれる３Ｄモデルの数、３Ｄモデルの形状、３Ｄモデルの配置の少なくとも一つに基づいて、サムネイル画像を作成する視点を選択することを特徴とする請求項１に記載のサムネイル画像作成装置。
3. 前記３Ｄモデルデータに含まれる複数のモデルがそれぞれ視認可能となるように配置を異ならせたサムネイル画像を作成することを特徴とする請求項２に記載のサムネイル画像作成装置。
4. 前記３Ｄモデルデータの複数のモデルのそれぞれが視認可能となるように、モデルの透明度を異ならせてサムネイル画像を作成することを特徴とする請求項２に記載のサムネイル画像作成装置。
5. 作成された前記サムネイル画像と、前記３Ｄモデルデータとを関連付けて出力することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のサムネイル画像作成装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のサムネイル画像作成装置と、表示装置とを有する３Ｄモデル表示装置。
7. 請求項６に記載の３Ｄモデル表示装置と、３次元造形手段とを有する３Ｄ造形システム。

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