JP2019101966A - Image generation device and image formation method - Google Patents

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Abstract

To provide a method for artificially and efficiently generate a three-dimensional shape of a structure with a substantially curved surface.SOLUTION: The method includes the steps of: performing mapping so that a curved surface of surface on a three-dimensional object for which an image is generated becomes a flat surface; partitioning the flat surface into regions of a Voronoi diagram; defining respective line segments, which form the Voronoi diagram, as a rectangle by providing finite thickness; analyzing a formula (3), with z=0 inside the rectangle in a formula (1) :z=f(x,y,t),t=0, using (2): z=f(x,y,t),t=0 as an initial condition; and performing inverse mapping with respect to a solution z(x,y,T) obtained in the case of t=T, thereby performing mapping on the curved surface. x and y are orthogonal coordinates, z is a coordinate orthogonal to the flat surface with 0 on the flat surface, and d is a diffusion coefficient having a positive value.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は画像生成装置および画像生成方法に関して、特にコンピュータグラフィックスに関する。   The present invention relates to an image generating device and an image generating method, and more particularly to computer graphics.

近年、三次元コンピュータグラフィックスの分野では、自然景観の生成に三次元形状モデルを利用している。三次元コンピュータグラフィックスでの景観生成において、景観を構成している様々な生物や建物といったオブジェクトのモデリング作業がある。モデリング作業には多くの労力、時間を必要とするために、モデリングを効率的に行うことが重要である。   In recent years, in the field of three-dimensional computer graphics, three-dimensional shape models are used to generate natural landscapes. In landscape generation with three-dimensional computer graphics, there is a task of modeling objects such as various creatures and buildings that compose the landscape. It is important to conduct modeling efficiently because it requires a lot of effort and time for modeling work.

特開平10−91799号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-91799

コンピュータグラフィックスを用いて海中の画像を生成する際、海底のサンゴを表現する場合がある。分岐する枝を有するサンゴの画像を生成する技術に関しては、たとえば特許文献1などがある。しかし、キクメイシサンゴ(図1参照)やノウサンゴ(図2参照)などの概球状の形態で、その表面に多数の多角形状の孔部や皺状の凹みを有する種類のサンゴに関しては、その形状を近似的に生成する方法が確立されておらず、短時間に効率的に画像を得ることができない。そこで、本発明は、表面が略曲面となる三次元形状の構造物の形状を人工的に効率的に生成する方法を提供することを1つの目的としている。   When creating images in the sea using computer graphics, it may represent coral on the seabed. As a technique for generating an image of coral having branched branches, there is, for example, Patent Document 1 and the like. However, in the case of a kind of coral having a large number of polygonal holes and ridge-like depressions on its surface in the form of a globular shape such as chrysanthemum coral (see FIG. 1) or noocal coral (see FIG. 2) An approximate generation method has not been established, and an image can not be obtained efficiently in a short time. Therefore, it is an object of the present invention to provide a method for artificially and efficiently generating the shape of a three-dimensional structure whose surface is a substantially curved surface.

[形態1]形態1によれば、コンピュータにより画像を生成する方法が提供され、画像を生成する対象となる立体の表面の曲面が平面となるように写像するステップと、前記平面をボロノイ図形に分割するステップと、前記ボロノイ図形を構成する各線分に有限の太さを与えることで、前記各線分を長方形として定義するステップと、
式(1):z=f(x,y,t),t=0
において前記長方形の内部においてz=0とし、
式(2):z=f(x,y,t),t=0
を初期条件として、
を解析するステップと、t=Tの時に得られた解z(x,y,T)に対して、逆写像することで前記曲面上にマッピングするステップと、を有し、x、yは前記平面上の直交座標であり、zは前記平面上を0とする前記平面に直交する座標であり、dは正の値を持つ拡散係数である。
[Mode 1] According to mode 1, a method of generating an image by a computer is provided, and the step of mapping so that the curved surface of the solid surface to be generated an image becomes a plane; Defining each of the line segments as a rectangle by giving a finite thickness to each of the line segments constituting the Voronoi figure;
Formula (1): z = f 0 (x, y, t), t = 0
Let z = 0 inside the rectangle at
Formula (2): z = f 1 (x, y, t), t = 0
With the initial condition,
, And mapping on the surface by inverse mapping to the solution z (x, y, T) obtained when t = T, where x and y are the above The coordinates are orthogonal coordinates on a plane, z is a coordinate orthogonal to the plane where 0 is on the plane, and d is a diffusion coefficient having a positive value.

[形態2]形態2によれば、形態1による方法において、前記ボロノイ図形を構成する各線分を、各線分の長さ方向に延長してから有限の太さを与えて、各線分を長方形として定義するステップを有する。」   [Mode 2] According to mode 2, in the method according to mode 1, each line segment constituting the Voronoi figure is extended in the length direction of each line segment and then given a finite thickness to make each line segment rectangular. It has the step to define. "

[形態3]形態3によれば、プロセッサにより実行されることにより以下を含むステップを実行する指示を保存した不揮発性のコンピュータ可読記録媒体が提供され、前記ステップは、画像を生成する対象となる立体の表面の曲面が平面となるように写像するステップと、前記平面をボロノイ図形に分割するステップと、前記ボロノイ図形を構成する各線分に有限の太さを与えることで、前記各線分を長方形として定義するステップと、
式(1):z=f(x,y,t),t=0
において前記長方形の内部においてz=0とし、
式(2):z=f(x,y,t),t=0
を初期条件として、
を解析するステップと、t=Tの時に得られた解z(x,y,T)に対して、逆写像することで前記曲面上にマッピングするステップと、を有し、x、yは前記平面上の直交座標であり、zは前記平面上を0とする前記平面に直交する座標であり、dは正の値を持つ拡散係数である。
[Mode 3] According to mode 3, there is provided a non-volatile computer-readable recording medium storing an instruction to execute steps including the following by being executed by a processor, the step being an object to generate an image The steps of mapping so that the curved surface of the solid surface becomes a plane, dividing the plane into Voronoi figures, and giving finite thickness to each of the line segments constituting the Voronoi figure, each of the line segments is rectangular. Defining as
Formula (1): z = f 0 (x, y, t), t = 0
Let z = 0 inside the rectangle at
Formula (2): z = f 1 (x, y, t), t = 0
With the initial condition,
, And mapping on the surface by inverse mapping to the solution z (x, y, T) obtained when t = T, where x and y are the above The coordinates are orthogonal coordinates on a plane, z is a coordinate orthogonal to the plane where 0 is on the plane, and d is a diffusion coefficient having a positive value.

[形態4]形態4によれば、形態3による不揮発性のコンピュータ可読記録媒体において、前記ボロノイ図形を構成する各線分を、各線分の長さ方向に延長してから有限の太さを与えて、各線分を長方形として定義するステップを有する。   According to the fourth aspect, in the non-volatile computer readable recording medium according to the third aspect, each line segment constituting the Voronoi figure is extended in the length direction of each line segment and then given a finite thickness. , Defining each line segment as a rectangle.

[形態5]形態5によれば、コンピュータにより画像を生成するシステムが提供され、画像を生成する対象となる立体の表面の曲面が平面となるように写像する写像処理部と、前記平面をボロノイ図形に分割するボロノイ処理部と、記ボロノイ図形を構成する各線分に有限の太さを与えることで、前記各線分を長方形として定義する長方形生成部と、
式(1):z=f(x,y,t),t=0
において前記長方形の内部においてz=0とし、
式(2):z=f(x,y,t),t=0
を初期条件として、
を解析する解析部と、t=Tの時に得られた解z(x,y,T)に対して、逆写像することで前記曲面上にマッピングする逆写像処理部と、を有し、x、yは前記平面上の直交座標であり、zは前記平面上を0とする前記平面に直交する座標であり、dは正の値を持つ拡散係数である。
[Mode 5] According to mode 5, a system for generating an image by a computer is provided, and a mapping processing unit maps the curved surface of a solid surface to be an image to be a plane, and the plane is Voronoi A Voronoi processing unit for dividing into figures, and a rectangle generation unit for defining each of the line segments as a rectangle by giving a finite thickness to each of the line segments constituting the Voronoi figure.
Formula (1): z = f 0 (x, y, t), t = 0
Let z = 0 inside the rectangle at
Formula (2): z = f 1 (x, y, t), t = 0
With the initial condition,
And an inverse mapping processor that maps the solution z (x, y, T) obtained when t = T by inverse mapping to the surface z, and x , Y are orthogonal coordinates on the plane, z is a coordinate orthogonal to the plane where 0 on the plane, and d is a diffusion coefficient having a positive value.

[形態6]形態6によれば、形態5によるシステムにおいて、前記ボロノイ図形を構成する各線分を、各線分の長さ方向に延長してから有限の太さを与えて、各線分を長方形として定義する。   According to the sixth aspect, in the system according to the fifth aspect, each line segment constituting the Voronoi figure is extended in the length direction of each line segment and then given a finite thickness to make each line segment rectangular. Define.

キクメイシサンゴの全体形状を示す図である。It is a figure which shows the whole shape of a chrysanthemum coral. キクメイシサンゴの表面形状を示す図である。It is a figure which shows the surface shape of a chrysanthemum coral. ノウサンゴの表面形状を示す図である。It is a figure which shows the surface shape of a no coral. 一実施形態による、画像を生成するシステムを概略的に示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a system for generating an image, according to one embodiment. 一実施形態による画像を生成する方法を示すフローチャートである。5 is a flow chart illustrating a method of generating an image according to one embodiment. 平面をボロノイ分割した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which divided | segmented the plane into Voronoi. 図5に示される多角形の各辺に対して延長処理および太さを与える処理をした状態を示す図である。FIG. 6 is a view showing a state in which extension processing and thickness giving processing are performed on each side of the polygon shown in FIG. 5. 図6に示される図に対して、長方形の内部領域に一定の高さを与え、他の領域に深さを与えた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which given fixed height to the rectangular internal area with respect to the figure shown by FIG. 6, and given the depth to the other area | region. 図7で示される画像に対して、拡散方程式を適用した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which applied the diffusion equation with respect to the image shown by FIG. 一実施形態による、生成された画像の平面パターンを示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a planar pattern of a generated image, according to one embodiment. 一実施形態による、生成された画像の平面パターンを示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a planar pattern of a generated image, according to one embodiment. 腐食が発生した金属材料表面のスケッチ図である。It is a sketch figure of the metallic material surface in which corrosion occurred.

以下に、本発明に係るコンピュータにより画像を生成する方法および画像を生成するシステムの実施形態を添付図面とともに説明する。添付図面において、同一または類似の要素には同一または類似の参照符号が付され、各実施形態の説明において同一または類似の要素に関する重複する説明は省略することがある。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。   In the following, embodiments of a method for generating an image by a computer and a system for generating an image according to the present invention will be described with reference to the attached drawings. In the accompanying drawings, the same or similar elements are denoted by the same or similar reference symbols, and redundant description of the same or similar elements may be omitted in the description of each embodiment. Also, the features shown in each embodiment can be applied to other embodiments as long as they do not contradict each other.

図3は、一実施形態による、画像を生成するシステムを概略的に示すブロック図である。図示の画像生成システム100は、一般的なコンピュータや専用のコンピュータなどから構成することができる。図示の画像生成システム100は、入力部102、記憶部104、処理部150、および出力部106を備える。入力部102は、ユーザーからの入力を受け入れる機構を備える。入力部102は、たとえば、ユーザーからの入力を受け付けるキーボード、マウス、タッチパネル、表示装置などから構成される。記憶部104は、入力部102で受け取った情報や、画像生成システム100内部のパラメータ、画像を生成するためのプログラムなどを記憶する。記憶部104は、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ハードディスク、などの一般的な記憶装置から構成することができる。処理部150は、一般的なCPUなどから構成され、画像生成に必要な各種計算などの処理を行う。出力部106は、生成された画像や、入力された情報、内部パラメータなどを表示する。出力部106は、一般的なディスプレイなどから構成することができる。処理部150は、写像処理部152、ボロノイ処理部154、長方形生成部156、解析部158、および逆写像処理部160を備える。これらの処理部150内の各種の動作および機能は後述する。   FIG. 3 is a block diagram that schematically illustrates a system for generating an image, according to one embodiment. The illustrated image generation system 100 can be configured from a general computer, a dedicated computer, or the like. The illustrated image generation system 100 includes an input unit 102, a storage unit 104, a processing unit 150, and an output unit 106. The input unit 102 includes a mechanism for receiving an input from a user. The input unit 102 includes, for example, a keyboard, a mouse, a touch panel, a display device, and the like that receive an input from a user. The storage unit 104 stores information received by the input unit 102, parameters in the image generation system 100, a program for generating an image, and the like. The storage unit 104 can be configured of a general storage device such as volatile memory, non-volatile memory, hard disk, and the like. The processing unit 150 is configured by a general CPU or the like, and performs processing such as various calculations required for image generation. The output unit 106 displays the generated image, input information, internal parameters, and the like. The output unit 106 can be configured of a general display or the like. The processing unit 150 includes a mapping processing unit 152, a Voronoi processing unit 154, a rectangle generating unit 156, an analysis unit 158, and an inverse mapping processing unit 160. Various operations and functions in the processing unit 150 will be described later.

図4は、一実施形態による画像を生成する方法を示すフローチャートである。一例として、キクメイシサンゴの画像を生成する方法を説明する。キクメイシサンゴは、図1Aに示されるように全体が略球形状であり、図1Bに示されるように表面に多数の多角形状の孔部が存在する。   FIG. 4 is a flow chart illustrating a method of generating an image according to one embodiment. As an example, a method of generating an image of chrysanthemum coral will be described. Chrysanthemum coral is generally spherical in shape as shown in FIG. 1A, and there are many polygonal holes on the surface as shown in FIG. 1B.

まず、図4のフローチャートに示されるように、ユーザーの入力を受け付ける(S102)。ここで、生成される画像の全体形状(たとえば球形状など)や、各種条件を入力する。ユーザー入力は、たとえば、単位面積当たりの多角形の数、境界の線の太さ、代表的な多角形の角数(五画形、六角形等)などである。かかる入力ステップは、画像生成システム100の入力部102により行われる。   First, as shown in the flowchart of FIG. 4, the user's input is accepted (S102). Here, the overall shape (for example, a spherical shape) of the generated image and various conditions are input. The user input is, for example, the number of polygons per unit area, the thickness of boundary lines, the number of angles of representative polygons (five strokes, hexagons, etc.). The input step is performed by the input unit 102 of the image generation system 100.

次に、入力された画像の全体の立体形状における表面の曲面が平面となるように写像する(S104)。かかる写像は、数学的に等角写像などの方法で行うことができる。かかる写像処理は画像生成システム100の写像処理部152により行われる。   Next, the curved surface of the surface in the entire three-dimensional shape of the input image is mapped so as to be a plane (S104). Such mapping can be performed mathematically by a method such as conformal mapping. Such mapping processing is performed by the mapping processing unit 152 of the image generation system 100.

次に、写像後の平面をボロノイ図形となるように分割する(S106)。ボロノイ分割により生成される多角形は等面積となるようにしてもよく、所定の分布を備えるように異
なる面積となるようにしてもよい。ボロノイ図形に分割するときの母点の分布はたとえば以下のように決定される。ユーザー入力された単位面積当たりの多角形の数から、ボロノイ図の母点の分布を決定することができる。ボロノイ図形の形状は、母点の分布パターンに依存するため、おおよそ正方形格子状に分布した母点からは正方形状のボロノイ図形が生成され、おおよそ正三角形格子では、六角形状のボロノイ図形が生成される。母点の分布は、いくつかの基本パターン、それらの組み合わせ、ランダムな擾乱の付加等をインタラクティブに調整して決定することが望ましい。図5は、ボロノイ分割された平面の一例を示す図である。ボロノイ図形に分割する条件は、ステップS102におけるユーザーの入力に従って行うようにすることができる。
Next, the plane after mapping is divided into Voronoi figures (S106). The polygons generated by Voronoi division may have equal areas, or may have different areas so as to have a predetermined distribution. The distribution of mother points when dividing into Voronoi figures is determined, for example, as follows. The distribution of the birth points of the Voronoi diagram can be determined from the number of polygons per unit area input by the user. Since the shape of the Voronoi figure depends on the distribution pattern of the birth points, the birth points distributed approximately in a square grid form a square Voronoi figure, and in the approximately regular triangle grid a hexagonal Voronoi figure is produced Ru. It is desirable that the distribution of mother points be determined by interactively adjusting some basic patterns, their combination, addition of random disturbance, and the like. FIG. 5 is a view showing an example of a plane Voronoi divided. The conditions for division into Voronoi figures can be made in accordance with the user's input in step S102.

次に、ボロノイ分割した平面上でx-y-z座標系を定義する。一例として、図5に示されるようにx方向とy方向とは平面内で直交するに方向であり、z方向は平面に対して法線方向とする。ボロノイ分割により形成された多角形を構成する線分N個に対して1からNまでの番号を付す。平面内の線分は2つの頂点で定義することができる。この線分を構成する2つの頂点を用いて、平面上のベクトルを定義する。次に、必要に応じて、このベクトルを正方向および負方向にそれぞれ延長してもよい。たとえば、正負の両方向に等距離だけ延長する。かかる延長は、ボロノイ分割された多角形の交点部で後述の長方形に含まれない空白領域が発生しないようにするためであり、必要なければ延長は必要ない。たとえば、ユーザー入力により必要に応じて延長処理ができるようにすることができる。さらに、延長したベクトルで表される線分に有限の太さを与えると、延長前のベクトルを定義する2つの頂点を含む長方形が定義される(S108)。線分の太さは、たとえばユーザー入力に従うようにすることができる。この長方形をN個の線分の全てに対して決定する。これらの長方形は、ボロノイ分割で生成した多角形の辺である線分を太くしたものに相当し、頂点近傍はそれぞれ他の長方形と重なり合う。図6は、ボロノイ分割された平面にこれらの処理をした図を示している。かかる処理は、画像生成システム100の長方形生成部156により行われる。   Next, an xyz coordinate system is defined on the Voronoi divided plane. As an example, as shown in FIG. 5, the x direction and the y direction are directions orthogonal to each other in a plane, and the z direction is a direction normal to the plane. Numbers 1 to N are assigned to N line segments that constitute a polygon formed by Voronoi division. A line segment in a plane can be defined by two vertices. The two vertices that make up this line segment are used to define a vector on the plane. Then, if necessary, this vector may be extended in the positive direction and the negative direction, respectively. For example, it extends equally in both positive and negative directions. Such an extension is to prevent the occurrence of a blank area not included in the rectangle described later at the intersection of the Voronoi-divided polygons, and the extension is not necessary if necessary. For example, extension processing can be enabled by user input as needed. Furthermore, when a finite thickness is given to the line segment represented by the extended vector, a rectangle including two vertices defining the vector before the extension is defined (S108). The thickness of the line segment may, for example, be made to follow user input. This rectangle is determined for all N line segments. These rectangles correspond to thickened line segments that are sides of polygons generated by Voronoi division, and the vicinity of each vertex overlaps with another rectangle. FIG. 6 shows a diagram in which these processes are performed on Voronoi divided planes. Such processing is performed by the rectangle generation unit 156 of the image generation system 100.

次に、以下の関数を定義する。
式(1):z=f(x,y,t),t=0
は、表面である平面からの深さを定義する関数である。fは定数でもよいし分布を与えてもよい。tは後述の計算を行うためのパラメータであり、便宜的に時間相当量と定義する変数である。z=0は深さゼロであり、つまり表面の平面上とする。
Next, define the following function.
Formula (1): z = f 0 (x, y, t), t = 0
f 0 is a function that defines the depth from the plane that is the surface. f 0 may be a constant or may be a distribution. t is a parameter for performing calculation described later, and is a variable that is defined as time equivalent for convenience. z = 0 is zero depth, ie on the plane of the surface.

次に、fに対して前述の長方形内の数値をゼロにする。これにより、写像された空間において、長方形の内部領域のみが一定の高さ(表面の高さ)の頂部を備え、長方形の境界部で垂直の断崖絶壁のようになった形状が得られる。図7はかかる状態を示す図である。この状態におけるzの分布を改めてfとして定義する。
式(2):z=f(x,y,t),t=0
これを初期条件として以下の偏微分方程式を解析する(S110)。
式(3)は一般的には拡散方程式とよばれる式であり、dは拡散係数とよばれ、正の値を持つ。式(3)中のd(x,y,t)は、x、yおよびtの関数となるが、単純に定数としてもよい。拡散係数dは、ユーザー入力に従うようにしてもよい。時刻t=Tの時の解z(x,y,T)は、拡散により、前述の長方形群の各辺が空間的に面取りないし溶解したように崩れるために、自然物のような形状となる。式(3)を解析するにあたり、関数z(x,y,T)の厳密解(解析解)を導出するのは困難であるため、数値解析で求める。たとえば、平面上に数値解析用の格子を形成し、その格子上の点のz値を式(3)を有
限差分法や有限要素法で離散化して数値解を求めることができる。式(3)の解析は、画像生成システム100の解析部158により行うことができる。図8は、図7に示される図形fに対して、式(3)の処理をした図形z(x,y,T)を示している。図9は、このようにして作成された図形の表面パターンを示している。かかる表面パターンは、図1Bに示されるキクメイシサンゴの表面パターンに類似している。
Next, the numerical value in the above-mentioned rectangle is made zero with respect to f0. This results in a shape with vertical rectangular cliffs at the rectangular boundaries, with only rectangular interior regions with tops of constant height (surface height) in the mapped space. FIG. 7 is a diagram showing this state. The distribution of z in this state is again defined as f 1 .
Formula (2): z = f 1 (x, y, t), t = 0
The following partial differential equations are analyzed with this as an initial condition (S110).
The equation (3) is an equation generally called a diffusion equation, and d is called a diffusion coefficient and has a positive value. Although d (x, y, t) in the equation (3) is a function of x, y and t, it may be simply a constant. The spreading factor d may follow user input. The solution z (x, y, T) at time t = T has a shape like a natural thing because each side of the above-mentioned rectangular group is spatially chamfered or dissolved due to diffusion. Since it is difficult to derive an exact solution (analytic solution) of the function z (x, y, T) in analyzing the equation (3), it is obtained by numerical analysis. For example, a grid for numerical analysis can be formed on a plane, and the z-values of the points on the grid can be calculated by discretizing equation (3) using the finite difference method or the finite element method. The analysis of Equation (3) can be performed by the analysis unit 158 of the image generation system 100. FIG. 8 shows a figure z (x, y, T) obtained by processing the equation (3) with respect to the figure f 1 shown in FIG. FIG. 9 shows the surface pattern of the figure created in this way. Such surface pattern is similar to the surface pattern of chrysanthemum coral shown in FIG. 1B.

次に、計算されたz(x,y,T)に対して、ステップS104で初期の曲面を平面に写像した写像関数の逆関数を用いて逆写像することで、作成した平面図形を初期の曲面を備える形状にマッピングすることができる(S112)。かかる処理は、画像生成システム100の逆写像処理部160で行うことができる。以上の方法により、人工的にサンゴなどの複雑な表面を備える立体形状データを得ることができる。かかる立体形状データに対して、コンピュータグラフィックス技術の標準的な処理であるレンダリング処理等を施すことにより、リアルなサンゴの画像を得ることができる。   Next, for the calculated z (x, y, T), the plane diagram created is initially mapped by reverse mapping using the inverse function of the mapping function in which the initial surface is mapped to a plane in step S104. It can map on the shape provided with a curved surface (S112). Such processing can be performed by the inverse mapping processing unit 160 of the image generation system 100. According to the above method, three-dimensional shape data artificially provided with a complex surface such as coral can be obtained. A realistic coral image can be obtained by subjecting such three-dimensional shape data to a rendering process, which is a standard process of computer graphics technology.

上述の実施形態による画像の生成方法では、ステップS106でボロノイ分割された画像における多角形の辺の全てを長方形化して処理を行っている。他の実施形態として、ボロノイ分割された画像における多角形の辺の全てを使用せずに、ランダムに多角形の辺を間引いて、上述の処理を行ってもよい。このような実施形態では、図10に示されるように、表面に迷路状のパターンが形成される。かかる実施形態の方法で生成された図10の表面パターンは、図2に示されるようなノウサンゴの表面パターンに類似している。   In the image generation method according to the above-described embodiment, processing is performed by oblongizing all sides of the polygon in the image Voronoi divided in step S106. As another embodiment, the above-described processing may be performed by randomly thinning the sides of the polygon without using all the sides of the polygon in the Voronoi-divided image. In such an embodiment, as shown in FIG. 10, a maze-like pattern is formed on the surface. The surface pattern of FIG. 10 generated by the method of such an embodiment is similar to the surface pattern of blue coral as shown in FIG.

上述の画像の生成方法は、サンゴの形状を生成することを例として説明したが、機械装置や建築物の人工物の表面に生じる腐食や壊食を表す画像を生成することにも利用することができる。たとえば、水などの液体を移送するポンプのような流体機械やそこに接続される管路などの表面は、キャビテーション壊食や腐食、固体粒子の衝突などの様々な現象により損傷する。図11は、腐食が発生した金属材料表面のスケッチ図である。図11に示される腐食の状態は、上述した実施形態による生成される画像に類似しており、本稿で開示する実施形態によるコンピュータグラフィックスで画像を生成することができる。   Although the above-described image generation method has been described by way of example of generating a coral shape, it is also used to generate an image representing corrosion or erosion occurring on the surface of a mechanical device or an artificial object of a building. Can. For example, surfaces such as fluid machines such as pumps for transporting liquids such as water and pipes connected thereto are damaged by various phenomena such as cavitation erosion, corrosion, and collision of solid particles. FIG. 11 is a sketch of the surface of the metal material on which corrosion has occurred. The state of corrosion shown in FIG. 11 is similar to the image generated according to the embodiment described above, and the image can be generated by computer graphics according to the embodiment disclosed in the present document.

100…画像生成システム
102…入力部
104…記憶部
106…出力部
150…処理部
152…写像処理部
154…ボロノイ処理部
156…長方形生成部
158…解析部
160…逆写像処理部
100 ... image generation system 102 ... input unit 104 ... storage unit 106 ... output unit 150 ... processing unit 152 ... mapping processing unit 154 ... Voronoi processing unit 156 ... rectangle generation unit 158 ... analysis unit 160 ... reverse mapping processing unit

Claims (6)

コンピュータにより画像を生成する方法であって、
画像を生成する対象となる立体の表面の曲面が平面となるように写像するステップと、
前記平面をボロノイ図形に分割するステップと、
前記ボロノイ図形を構成する各線分に有限の太さを与えることで、前記各線分を長方形として定義するステップと、
式(1):z=f(x,y,t),t=0
において前記長方形の内部においてz=0とし、
式(2):z=f(x,y,t),t=0
を初期条件として、
を解析するステップと、
t=Tの時に得られた解z(x,y,T)に対して、逆写像することで前記曲面上にマッピングするステップと、を有し、
x、yは前記平面上の直交座標であり、zは前記平面上を0とする前記平面に直交する座標であり、dは正の値を持つ拡散係数である、
方法。
A method of generating an image by a computer, comprising:
Mapping so that the curved surface of the surface of the solid to be generated is a flat surface;
Dividing the plane into Voronoi figures;
Defining each of the line segments as a rectangle by giving a finite thickness to each of the line segments constituting the Voronoi figure;
Formula (1): z = f 0 (x, y, t), t = 0
Let z = 0 inside the rectangle at
Formula (2): z = f 1 (x, y, t), t = 0
With the initial condition,
Analyzing the
mapping on the surface by inverse mapping the solution z (x, y, T) obtained at the time of t = T;
x and y are orthogonal coordinates on the plane, z is a coordinate orthogonal to the plane with 0 on the plane, and d is a diffusion coefficient having a positive value,
Method.
請求項1に記載の方法であって、
前記ボロノイ図形を構成する各線分を、各線分の長さ方向に延長してから有限の太さを与えて、各線分を長方形として定義するステップを有する、
方法。
The method according to claim 1, wherein
Each line segment constituting the Voronoi figure is extended in the length direction of each line segment and then given a finite thickness to define each line segment as a rectangle;
Method.
プロセッサにより実行されることにより以下を含むステップを実行する指示を保存した不揮発性のコンピュータ可読記録媒体であって、前記ステップは、
画像を生成する対象となる立体の表面の曲面が平面となるように写像するステップと、
前記平面をボロノイ図形に分割するステップと、
前記ボロノイ図形を構成する各線分に有限の太さを与えることで、前記各線分を長方形として定義するステップと、
式(1):z=f(x,y,t),t=0
において前記長方形の内部においてz=0とし、
式(2):z=f(x,y,t),t=0
を初期条件として、
を解析するステップと、
t=Tの時に得られた解z(x,y,T)に対して、逆写像することで前記曲面上にマッピングするステップと、を有し、
x、yは前記平面上の直交座標であり、zは前記平面上を0とする前記平面に直交する座標であり、dは正の値を持つ拡散係数である、
不揮発性のコンピュータ可読記録媒体。
What is claimed is: 1. A non-volatile computer readable storage medium storing instructions for performing steps including the following by being executed by a processor, said steps comprising:
Mapping so that the curved surface of the surface of the solid to be generated is a flat surface;
Dividing the plane into Voronoi figures;
Defining each of the line segments as a rectangle by giving a finite thickness to each of the line segments constituting the Voronoi figure;
Formula (1): z = f 0 (x, y, t), t = 0
Let z = 0 inside the rectangle at
Formula (2): z = f 1 (x, y, t), t = 0
With the initial condition,
Analyzing the
mapping on the surface by inverse mapping the solution z (x, y, T) obtained at the time of t = T;
x and y are orthogonal coordinates on the plane, z is a coordinate orthogonal to the plane with 0 on the plane, and d is a diffusion coefficient having a positive value,
Nonvolatile computer readable recording medium.
請求項3に記載の不揮発性のコンピュータ可読記録媒体であって、
前記ボロノイ図形を構成する各線分を、各線分の長さ方向に延長してから有限の太さを
与えて、各線分を長方形として定義するステップを有する、
不揮発性のコンピュータ可読記録媒体。
The non-volatile computer readable recording medium according to claim 3,
Each line segment constituting the Voronoi figure is extended in the length direction of each line segment and then given a finite thickness to define each line segment as a rectangle;
Nonvolatile computer readable recording medium.
コンピュータにより画像を生成するシステムであって、
画像を生成する対象となる立体の表面の曲面が平面となるように写像する写像処理部と、
前記平面をボロノイ図形に分割するボロノイ処理部と、
記ボロノイ図形を構成する各線分に有限の太さを与えることで、前記各線分を長方形として定義する長方形生成部と、
式(1):z=f(x,y,t),t=0
において前記長方形の内部においてz=0とし、
式(2):z=f(x,y,t),t=0
を初期条件として、
を解析する解析部と、
t=Tの時に得られた解z(x,y,T)に対して、逆写像することで前記曲面上にマッピングする逆写像処理部と、を有し、
x、yは前記平面上の直交座標であり、zは前記平面上を0とする前記平面に直交する座標であり、dは正の値を持つ拡散係数である、
システム。
A system for generating an image by a computer,
A mapping processing unit that maps so that a curved surface of a solid surface to be generated an image becomes a plane;
A Voronoi processing unit that divides the plane into Voronoi figures;
A rectangle generation unit which defines each of the line segments as a rectangle by giving a finite thickness to each of the line segments constituting the Voronoi figure;
Formula (1): z = f 0 (x, y, t), t = 0
Let z = 0 inside the rectangle at
Formula (2): z = f 1 (x, y, t), t = 0
With the initial condition,
An analysis unit that analyzes
an inverse mapping processing unit that maps the solution z (x, y, T) obtained at the time of t = T by inverse mapping on the surface,
x and y are orthogonal coordinates on the plane, z is a coordinate orthogonal to the plane with 0 on the plane, and d is a diffusion coefficient having a positive value,
system.
請求項5に記載のシステムであって、
前記ボロノイ図形を構成する各線分を、各線分の長さ方向に延長してから有限の太さを与えて、各線分を長方形として定義する、
システム。
The system according to claim 5, wherein
Each segment constituting the Voronoi figure is extended in the length direction of each segment and then given a finite thickness to define each segment as a rectangle.
system.
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