JP2017004065A - サムネイル画像作成装置、３次元造形システム - 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、３Ｄモデルデータに含まれる３Ｄモデルのサムネイル画像を作成する手段を有し、前記３Ｄモデルの特徴部を含むようにサムネイル画像を作成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、３次元造形システムに関するものである。

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３次元データを、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、いわゆるポリゴン（三角形）の組み合わせで立体の形状を表現したモデルを指しており、モデリングソフトを用いて、造形可能にするための修正に加えて、ユーザが所望する形状にするための編集・加工処理を経て作成される。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３次元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、ファイルの内容に関して判別し易くすることを目的として、３次元モデルデータのサムネイル画像を作成して、３Ｄモデルデータと関連付けて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見た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３Ｄモデルデータの形状特性に応じたサムネイル画像の作成は考慮されていない。３Ｄモデルデータファイルの判別を容易にする、３Ｄモデルデータの特徴部を含んだサムネイル画像が自動で作成できることが、ユーザにとっては望ましい。

そこで、本発明は、３Ｄモデルデータの特徴部を含む面を検出し、これをあらわす視点で作成したサムネイル画像を提示することにより、３次元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作成装置を提供する。

３Ｄモデルデータに含まれる３Ｄモデルのサムネイル画像を作成する手段を有し、
前記３Ｄモデルの特徴部を含むようにサムネイル画像を作成することを特徴とするサムネイル画像作成装置。

本発明によれば、３Ｄモデルデータの特徴部を含む面を検出し、これを含む視点で作成したサムネイル画像を提示することにより、判別が容易な３次元モデルデータファイルを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。 特徴的な形状（特徴部）がある３Ｄモデルデータの例を示す図。

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。

本発明は、３Ｄモデルデータのサムネイル画像を作成するサムネイル画像作成装置である。サムネイル画像の視点は、３Ｄモデルの特徴点を含むように決定される。サムネイル画像作成装置は、３次元造形システムの一部であってもよい。本実施形態においては３次元造形システムの一部であることを前提に説明する。しかし、本発明は３次元造形システムの一部であることに限定されるものではない。

＜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。

ＣＡＤデータとしては、ＳＴＥＰ（Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｅｘｃｈａｎｇｅ ｏｆ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｍｏｄｅｌ ｄａｔａ）：ＩＳＯ１０３０３が、ＩＳＯによって国際規格となっている。この規格は、ＩＳＯの技術委員会ＴＣ１８４のＳＣ４で策定されている。これ以外にも、多くのＣＡＤデータが存在する。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。３次元空間での頂点の集合である。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、三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次元造形データを入力して、３次元情報を作成する。３Ｄビューア１０４が入力する３次元造形データとしては、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次元造形データは、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、この情報を、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。

（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。

３Ｄモデルデータの解析により得られる情報は、３Ｄモデルデータに含まれる３Ｄモデルデータの種別、視点毎のモデルの面数、頂点数、ポリゴン数、ポリゴンサイズ、ポリゴンの色などを想定するが、これらに限定するものではない。なお、ここで言う視点とは、モデルを見る角度（座標方向）を意味しており、３Ｄモデルデータの解析では複数の視点から見た３Ｄモデルデータの情報を取得する。複数の視点は、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視点を決定しておいても良い。

次に、Ｓ１０２において、前記Ｓ１０１の解析結果に基づき、３Ｄモデルデータの種別がポリゴンモデルであることをチェックする。

Ｓ１０２で、ポリゴンモデル以外の場合はＳ１０３に進み、デフォルトのサムネイル画像を取得し、現在処理中の３Ｄモデルデータファイルと関連付けてデータメモリ２０９に保存する。デフォルトのサムネイル画像は、ユーザがＧＵＩで指定した任意の視点で作成しても良いし、予めプログラム上で指定した視点で作成しても良い。あるいは、サムネイル画像を動的に作成するのではなく、３Ｄモデルデータの種別毎に予め用意されたサムネイル用の静的な画像や、アイコンを使用しても良い。

一方、Ｓ１０２で、ポリゴンモデルが検出された場合は、Ｓ１０４に進み、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Ｓ１０５で、Ｓ１０１の解析結果とＳ１０４で読み込んだ解析結果の比較を行う。続くＳ１０６で、Ｓ１０５の比較結果から、前回サムネイル画像を作成した時と３Ｄモデルデータの形状に変更があるかをチェックする。その結果、変更が検出された場合は、Ｓ１０７に進み、Ｓ１０６で、前回の解析結果から変更がない場合は、サムネイルの再作成は不要なため、処理を終了する。

次にＳ１０７で、前記Ｓ１０１の解析で取得した複数の視点からの３Ｄモデルデータの情報を比較する。続くＳ１０８で、全ての視点から見た形状が変わらない場合はＳ１０９に進む。全ての視点から見た形状が変わらない例としては、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Ｓ１０９で、ＸＹＺ方向の全ての面を含む視点の検出を行い、続くＳ１１０における検出によりサムネイル画像の視点を決定する。すなわち、検出されたサムネイル画像を作成する。次にＳ１１１で、このサムネイル画像と３Ｄデータの解析結果とを現在処理中の３Ｄモデルデータファイルと関連付けてデータメモリ２０９に保存して、処理を終了する。

一方、Ｓ１０８で、視点によって形状が変わる場合はＳ１１２に進む。Ｓ１１２において、Ｓ１０１の解析結果より特徴部を含む面を含む視点を検出した場合、すなわち特徴部を検出した場合、Ｓ１１３に進み、特徴部を含む面を含む視点からのサムネイル画像を作成する。

ここでは、特徴部を含む面を含む視点として、他の視点から見たときのモデル形状と比較して、頂点数が一定数以上多い場合を意味する。具体的な例を、図４を使って説明する。

図４に、外観に特徴部を含む面を持つ３Ｄモデルデータの例を示す。図４において、ａは視点Ａからの外観図を示し、同様に、ｂは視点Ｂからの、ｃは視点Ｃからの、ｄは視点Ｄ（底面を上にした状態）からの外観図である。３０１は、モデルと視点の関係をあらわすイメージ図であり、３０２はモデルを視点Ａ〜視点Ｂ〜視点Ｃ〜視点Ａへとモデルの外周を一周するように視点を変えたときの視点毎の頂点数変化量をグラフ化したものである。

この例では、視点Ｃから見た時の頂点数が、他の視点から見た時の頂点数よりも一定数以上多くなっているため、視点Ｃから見た形状を特徴部を含む面を含む視点と判定する。一定数以上、すなわち、周辺の形状と比較して特徴部を含む面を含む視点と判定する頂点数の閾値は、ユーザがＧＵＩで任意の頂点数を指定しても良いし、予めプログラム上で指定しても良い。

なお、図４では頂点数の変化量によって特徴部を含む面を含む視点を特定するケースを例示しているが、視点毎のポリゴン数などを用いても良い。ポリゴン数が多いということは、その部分の形状が複雑であることを意味するので、ポリゴン数の少ない部分に比べて特徴部があると考えられる。また、立体形状に限定することなく、色や模様によって特徴部を含む面を含む視点を特定しても良い。色や模様によって部を含む視点を判定する場合は、視点毎のヒストグラム変化量によって特徴部を含むと判定することができる。

次にＳ１１４で、Ｓ１１３で作成したサムネイル画像を、表示部２１１に表示する。

次にＳ１１５で、表示部２１１に表示したサムネイル画像を、現在選択中の３Ｄモデルデータファイルのサムネイル画像として使用するかの確認をユーザに対して行い、ユーザの入力を待つ。ここで、ユーザ入力がＹｅｓである場合（Ｓ１１５でＹｅｓ）には、Ｓ１１６に進み、このサムネイル画像を現在処理中の３Ｄモデルデータファイルと対応付けて、データメモリ２０９に保存する。

一方、Ｓ１１２で、特徴部を含む面を含む視点が検出されない場合は、Ｓ１０９に進む。

また、Ｓ１１５で、Ｓ１１４で表示部２１１に表示してユーザに提示したサムネイル画像の使用をユーザが承諾しなかった場合（Ｓ１１５でＮｏ）も、Ｓ１０９に進み、以降の処理を行う。

以上説明したように、第１の実施例によれば、特徴部を含む面を含む視点を検出して、サムネイル画像を作成し、処理中の３Ｄモデルデータファイルと関連付けて保存し、管理することが出来る。その結果、３Ｄモデルデータの内容について視認性の高いサムネイル画像を表示できるので、ユーザにとって、３Ｄモデルデータファイルの判別が容易になるという効果がある。

本発明に係る画像作成装置は、上記のサムネイルを作成する画像作成装置と、表示装置とを有する３Ｄモデルデータ管理システムであってもよい。

Claims (5)

1. ３Ｄモデルデータに含まれる３Ｄモデルのサムネイル画像を作成する手段を有し、
   前記３Ｄモデルの特徴部を含むようにサムネイル画像を作成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モデルのＸＹＺ方向を全て含むような視点を取得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. 少なくとも２つの視点の前記３Ｄモデルの頂点数を検出し、前記頂点数が最も多い視点を前記特徴部を含む視点とすることを特徴とする請求項１または２に記載のサムネイル画像作成装置。
4. 少なくとも２つの視点の前記３Ｄモデルのポリゴン数を検出し、前記ポリゴン数に基づいて前記特徴部を含む視点を決定することを特徴とする請求項１または２に記載のサムネイル画像作成装置。
5. 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と、前記画像作成装置が作成した画像を表示する表示装置とを有することを特徴とする３Ｄモデルデータ管理システム。

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